本公司生产的WS-DPCG系列底盘测功机系统，该系统目的是在实验室内模拟道路阻力，对轻型车动力性能测试，经济性能及排放性能测试。

      动力性能主要包括高车速测试，30分钟高车速，加速性能测试，爬坡起步能力测试，驱动轮输出功率测试，滑行测试，较大牵引力测试;经济性能包括能量消耗率测试，续驶里程测试;排放测试主要包括国五排放，国六排放，ECE标准，EPA标准等;系统设计包含三大部分：测功机主机部分，燃油车辅助测试部分(油耗测试装置，发动机监控装置，排放分析仪对接系统)，新能源电动车辅助测试部分(电能测试装置，功率分析装置);测试部分(控制系统，测试系统，监控系统，打印输出系统)。，该系统满足轻型汽车在环境舱内的测试，系统设计如下图(仅供参考，依最终设计为主)。

　　一.客户需求

　　1. 安装方式：地下施工及环境舱内安装

　　2. 测试车型：较大设计总质量不超过 3500kg 的 M1 类、M2 类和 N1 类汽车

　　3. 驱动方式：前驱/后驱

　　4. 高车速：210km/h

　　5. 主要目的：汽车性能测试、经济性测试及排放测试的底盘测功机

　　6. 高风速：120km/h

　　二.客户义务

　　1. 380V 三相五线制交流电源(380V±5% AC、50Hz、300KVA)

　　2. 测试用场地

　　2.1 环境要求：环境温度：-40℃到60℃，环境湿度：20%--80%

　　2.2 地下安装尺寸：深*宽=10000*8000mm，空间

 　　3. 按乙方提供的图纸在合同规定日期之前完成地地基施工

　　4. 按乙方提供的图纸将水，电，气及其它管线引至指定位置

　　5. 至少安排两名技术人员负责协调工作及后期的培训

　　三.适用产品

　　1. 整车动力性能测试

　　2. 整车排放性能测试

　　3. 整车经济性能测试

　　4. 整车耐久性能测试

　　四.测试项目及执行标准

　　1. 主要测试项目

　　a. 高车速性能测试

　　b. 30分钟高车速测试

　　c. 加速性能测试

　　d. 爬坡车速性能测试

　　e. 滑行性能测试

　　f. 油耗测试(等速油耗和工况油耗)

　　g. 驱动轮输出功率测试

　　h. 较大牵引力测试

　　i. 能量消耗率测试

　　j. 续驶里程测试

　　k. 排放污染物测试

　　l. 耐久性能测试

　　2. 执行标准

　　a. GB 7258-2022机动车运行安全技术条件

　　b. GB 38900-2020机动车安全技术检验项目和方法

　　c. GB5226.1-2002机械安全 机械电器设备 第1部分：通用技术条件

　　d. GB18352.2-2001轻型汽车污染物排放限值及测量方法

　　e. 美国EPA的技术规 范 C100081T1

　　f. GBT 18386 汽车能量消耗率和续驶里程试验方法

　　g. GB/T 12545.1 等速行驶燃油消耗量试验

　　h. GB/T 12545.2 多工况燃油消耗量试验

　　i. GB/T 19233 轻型汽车燃料消耗试验方法

　　j. GBT 18385 电动汽车动力性能试验方法

　　k. GB/T 18276 汽车动力性台架试验方法和评价指标

　　l. GB/T 18352.6 轻型汽车污染物排放限值及测量方法

　　五.设备功能介绍

　　底盘测功机主要由机械系统、电气系统和测量、控制系统三大部分组成。这三部分相互联系组成有机整体。电气系统负责给试验台提供动力，并时时采集试验数据;测量、控制系统起监控作用，保证测功机正常运转;机械系统是试验台的基础，它和其他两大系统协调工作才能完成各项试验项目

　　底盘测功机采用测功电机中置式结构形式，主要用于两轮驱动车辆试验。该测功机主要由测功机转鼓、交流变频电机/驱动器、测功机控制器以及各类辅助系统等组成。

　　测功机能够准确模拟试验车辆在道路上行使的各类阻力负载。测功机安装在地下，车辆驶上转鼓，对中固定后，测功机模拟实际道路条件如速度、扭矩或道路载荷等，车辆可以在模拟的实际道路环境下试验。通过测功机驱动器来实现道路载荷模拟。系统具有响应速度快，控制精度高，重复性好等特点，广泛应用于车辆模拟试验中。

　　测功机计算机控制系统用于准确模拟道路载荷。道路载荷主要通过操作计算机输入各种车辆的道路载荷系数，并通过计算来确定和修改。同时系统还具有自标定功能，用于验证测功机的测试状态。本系统还包括一个手持计算机，用于试验人员在现场对测功机系统进行控制

　　控制系统由硬件和软件两部分组成。硬件主要由工业控制计算机(IPC)、数据采集板卡、可编程逻辑控制(PLC)等组成;软件主要由底层系统通讯软件、上位机控制系统软件、信号采集处理软件以及其他辅助控制软件。IPC 结合 PLC 是本控制系统的核心，建立在通讯协议基础上的控制系统结构使本系统兼具数据采集的实时性，可靠性。

　　本控制系统可以实现转速和转矩两种控制模式，控制精度高且可根据反馈系统实现自动调整。系统的手动和自动两种控制模式使控制更灵活，试验方式多样化。采用我公司独有的方案屏蔽抗干扰技术，使本系统中的应用，大大提高了系统的稳定性及信号传输的可靠性。

　　底盘测功机械系统主要由测功机安装底座、转鼓、测功电动机、测功机安装支架、车辆对中机构、转鼓制动器、速度编码器、拉压力传感器、以及表面覆盖板等部件组成。其整体机构如下图所示：

　　其中安装底座采用钢板焊接而成，焊接后进行了全面的热处理，以消除应力集中。安装底座具有足够的强度和挠度，与减震垫铁配合使用可以充分吸收测功机在运转过程中的震动，延长设备使用寿命。两个转鼓采用钢板卷制焊接而成，退火后进行整体加工，充分保证了转鼓的公差尺寸，转鼓表面采用硬质合金喷涂处理，表面可以获得足有的硬度和粗糙度。测功电动机采用特种交流变频电动机，具有优异的动态性能和较高的过载能力，配合直接转矩变频驱动器，可以准确模拟车辆在实际使用过程中的各类负载。测功机电动机可以四象限运行，在转速方式和扭矩方式下，均可正反运转。测功机安装支架采用钢板焊接而成，承担转鼓、测功电机以及试验车辆的所有重力负载。车辆对中机构用与车辆安装过程中，准确的保证车辆轮胎较低点与转鼓表面高点重合，可以自动调整车辆位置。转鼓制动器可以在任何转速下工作，在转鼓运转出现异常情况下，迅速将转鼓制动。速度编码器和拉压力传感器均为测功机控制和测量提供可靠的数据保证。

　　1. 模拟阻力加载系统

　　测功电动机采用特制交流变频电动机。电机内部结构以及磁场结构通过有效优化，与一般变频电动机相比具有发热量低、噪声小、扭矩和功率稳定等特点。电量回馈满足IEEE-519要求，过载能力可达180%.。电机轴承作为转鼓组件的支撑轴承有效降低了支撑点数量，电机的外壳体采用浮动结构，外壳体通过两套多自由度低摩擦轴承支撑，采用拉压力传感器进行固定，扭矩和牵引力的测量都达到了较好的准确度。测功电机的冷却采用强制通风方式，电机可以在比较恶劣的地坑环境下长期工作。

　　底盘测功机主机模块是整个测试系统的核心。该模块主要由交流伺服电机、控制器、转速传感器、力矩传感器、以及传动装置等组成。系统采用国外先进的高速调速伺服电机和德国高精度转速传感器组成，形成闭环回路，实现高精度速度控制和扭矩控制。系统采用精度为±0.2%的高精度力传感器，通过数据采集模块， 从而实现力矩测试的高可靠性、高准确度及高实时性。

　　传动装置主要由电机、转毂、动力吸收装置、联轴器、底盘台板及夹持装置、刹车与离合器等构成。

　　2. 负载转鼓系统

　　底盘测功机具有两套转鼓用以模拟实际道路表面，两套转鼓通过连接装置直接刚性与测功电动机的两端输出轴相连。转鼓组件以及试验车辆的重量均被测功电机输出轴支撑轴承承担，所以只有两套旋转轴承支撑整体重量，有效降低了机械传动系统的摩擦阻力。测功电机外壳体通过两套静态轴承支撑，轴承在旋转方向上具有多自由度，有效降低了轴承摩擦，减小寄生损失，为驱动力的准确测量提供了可靠保证。另外通过控制系统的自标定功能，可以有效的测量出系统本身摩擦损失，然后通过系统标定，补偿了摩擦损失，使测量结构更加准确。

　　转鼓采用焊接结构，表面采用硬质合金热喷涂处理，从而增加耐腐蚀性、表面粗糙度、耐磨性等，有效模拟水泥路面和沥青路面与汽车轮胎的接触。

　　转鼓与测功电机安装结构图如下：

　　3. 模拟冷却风机系统

　　风机冷却模块主要由交流变频电机和变频器单元、风速调节器、风机以及相关的联结器等构成。采用控制器控制风机，实现风速跟随(可根据车速自动调节风机速度)。主机冷却风机采用内置式安装，及安装在主机电机罩内，一方面冷却效果好，另外一方面也降低了风机的噪音。结构如下图：

　　4. 测量控制系统

　　测量控制单元主要包括自动控制单元、手动控制单元、急停控制单元、行驶阻力控制单元、运行状态指示单元、测量运算单元、风速控制单元、冷却控制单元、数据采集单元等，均安装于控制柜中。

　　5. 操作台控制系统

　　主要功能：

　　系统控制：控制系统、变频器系统的上电、断电

　　显示指示：上电指示、运转指示、报警指示、手动调速等

　　试验项目运行：参数设定、试验过程监控、测试结果存储、显示和打印

　　6. 速度测量编码器

　　速度测量编码器通过连接杆直接安装在测功电机输出轴的一侧。与测量控制器相配合用于获取测功机距离、速度、加速度等信号，并为控制系统和电机驱动器提供了转鼓反馈信号。当编码器转动时，输出的脉冲信号通过光纤传送到测量控制器。速度编码器属于精密光学测量仪器，在安装过程中应充分保证编码器输出轴所承受的轴向和径向力尽可能小，编码器输出轴径向跳动应小于0.1mm

　　7. 拉压力传感器

　　测功电机加载扭矩采用动态拉压力传感器通过测力臂计算测量的方式获取。测力臂固定在测功电机的外壳体上，电机外壳体浮动安装，臂长选取与转鼓半径相等。因此拉压力传感器的测量值即为转鼓表面驱动力，通过与臂长计算同样得到测功电机加载扭矩。电机加载的扭矩测量值通过传感器放大器，测量控制器后直接作为电机控制器的反馈信号，从而电机的加载力通过闭环控制，也具有较高的控制精度和响应速度。

　　8. 自动对中系统

　　自动对中系统主要用于车辆行驶上测功机过程中，通过机械同步方式将汽车驱动轮轮胎调整到与转鼓中心重合。对中系统具有足够的推力，可以将自重5000kg的汽车从最偏心距离推向转鼓中心。对中机构通过四套联动的方式进行驱动，所以可以保证每个方向运动的一致性。对中机构以变频电机作为动力源，通过同步带、轴承座、连接杆、丝杠电动推杆连接为一体，可以保证任何时刻的运动同步性。对中机构可以通过操作计算机控制，也可以通过试验现场的控制器进行人工手动调节。当对中机构将汽车驱动轮推到转鼓中心位置时，操作员就可以安全的安装车辆紧固装置。对中机构也可以将汽车驱动轮完全抬起，脱离与转鼓表面接触，在不需要将车辆开走的情况，进行测功机自身的无车滑行标定程序。对中机构上安装有安全保护行程开关，当任何一套机构发生故障，没有同时到达较低点或者较低点均会发出报警指令，安全关闭系统回到安全状态。

　　车辆在转鼓上的位置准确度符合美国 EPA 技术规范的要求 ，对中精度 ≤±10mm。

　　车辆自动对中装置可将机动车车轴置于转鼓中间 ，可提升轴重≥5 吨。

　　9. 车辆固定装置

　　车辆驱动轮端采用交叉拉索的方式进行固定，以防止车辆驱动轴的横向摆动。拉索一端连接在车辆上，一端固定与车辆相反的固定立柱上。车辆从动轮端采用楔块式车辆紧固装置，包括两套完整的揳块总成，分别置于从动轮的两侧，并带有一套与T型槽板紧固的压紧机构。楔块上安装有收紧带固定机构，通过胀紧带可以将从动轮紧紧固定。该固定装置质量轻、坚固可靠，易于定位，适用于各种车型。

　　10. 车辆位置探测装置

　　车辆位置探测装置主要用于在试验过程中实时跟踪探测车辆位置是否在安全范围之内，当试验车辆产生较大的位置变动(比如向前移动，或者两侧移动，或者车辆紧固装置故障，或者车辆爆胎等)位置探测传感器将发出信号给测功机控制系统，控制系统将命令测功机自动关机。位置探测传感器具有标准的探测开关，带有探针式作动器，可以在垂直和水平方向上调节以适应不同试验车辆。

　　11. 手持遥控装置水电费

　　手持遥控器主要功能是用来进行对中操作 ，能显示对中状态 ，当前速度， 设定牵引力大小 ，设定对中速度 ，包括紧急制动按钮以及转毂锁制等功能。

　　12. 司机助系统

　　司机助支架的显示器支架主要由悬臂组成，“悬臂”，顾名思义，就是可 以伸展自如，如同手臂一样不受限制。而且采用铝合金材质，对角稳扣固定、 且对角夹四边都有保护装置 ，与显示器接触的部位都有这种保护装置对显示 器起到保护作用 ，可以直接转动 ，方便司机在试验时的操作。

　　驾驶室司机助采用 11 寸触摸屏显示方式，采用 HDMI 通讯方式，与主显 示器进行互动。

　　司机助是辅助驾驶员对车辆在底盘测功机上进行驾驶的 ，可以让驾驶员清 楚的看到对车辆驾驶的情况，

　　本系统采用车内控制模式进行辅助驾驶。所谓车内控制 ，是辅助驾驶手柄 及安全监控和安全控制手柄带入车内 ，进行远程操作

　　13. 其他系统

　　转鼓制动：分为测功电机电制动和机械制动器制动 ，具有紧急制动和快速制 动功能 ，可以根据不同的报警信号或制动命令采取不同的制动方式，机械制动器采用气动制动，主要由制动盘、气动卡钳及摩擦片、行程 开关等组成

　　地坑盖板：乙方在地坑盖板的设计阶段与用户密切沟通 ，得到用户认可后进行加工和 施工,测功机安装于环境仓时，底坑盖板内壁采用隔温处理。,采用花纹板钢制 金属 ，经过热镀锌处理，地坑盖板较大承载重量不小于 5T

　　标定装置：标定杠杆安装于测功机机体， 由力臂和托盘组成 ，在标定时候 ，整套系统 配备 10 个 20kg 砝码，砝码等级为 M3 级。每次安放一个砝码，系统自动计算力矩

　　立柱拉索：车辆安全立柱高度采用 0.8m 的高度 ，并且在立柱每隔 0.2m 处安装有高 度调节装置 ，保证安全拉索在安装过程中保持水平位置 ，在固定后不使被测 车辆产生额外的轴荷，在系统设计阶段标准配置为 2 套安全立柱装置 ，可根据用户需要增加安全 立柱和拉索装置，安全拉索采用绳索锁环和挂钩结构 ，在安全和锁紧时 ，能快速操作。拉索 较大承受力不小于 50000N ，拉索长度 5m

　　14. 预留监控接口系统

　　整体预留大于32路接口，功能如下，也可以根据客户要求定制：

　　预留温度监控接口：12路

　　预留开关量接口：6路

　　预留模拟量输入接口：6路

　　预留数字量接口：2路

　　预留LAN通讯口:2路

　　预留485接口：2路

　　预留232接口：4路

　　六.系统工作原理

　　1. 测功机部分：主要负责力的加载，通过转速和扭矩的闭环矢量系统，达到精准的控制

　　2. 油耗测试部分：针对燃油车用汽油机和柴油机实时油耗量的测量及监控

　　3. 电能测试部分：针对新能源汽车在行驶过程的电流，电压等参数的测量及监控，以及正常能量消耗率和续驶里程测试

　　4. 排放分析部分：针对燃油摩托车尾气排放量的测量及监控，是否满足国家对车辆尾气排放要求

　　5. 上位机部分：以报表格式显示出相应数据，有利于对测试参数的分析。

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