非標測試設備

水冷板壓力脈動試驗臺


測試目標及產品

測試目標

新能源汽車對比傳統汽車,動力總成上的核心元件的功率密度一直處于劣勢,嚴重影響了新能源汽車的應用,集成化小型化成為了設計永恒的主題和優化方向。這些核心電氣元件均為水冷設計,考慮到散熱效率和體積問題,液體的通道結構通常設計的非常復雜,對制造工藝的要求也非常苛刻。壓力脈動試驗可以快速測試其疲勞壽命,是驗證類似結構最優的試驗方案。


測試產品

設備用于測試新能源汽車中需要水冷的所有元器件中,包括控制器的水冷板、恒溫電池包冷卻通道、電機冷卻水套等。

         



試驗壓力波形

壓力脈動考核

根據疲勞理論,結合S-N壽命曲線圖,驗證疲勞壽命主要考核的參數是:最高壓力、最低壓力、脈動次數。基于以上理論,目前主流的集中考核波形(涵蓋大眾、吉利等多家整車廠)如下所示:




實際波形

由于設備控制系統限制與被測產品剛性不足,實際中的波形更接近于三角波,根據疲勞理論,在保持最高壓力、最低壓力、脈動次數不變情況下,對產品考核影響很低。


試驗臺工作原理



試驗目的

模擬產品的工作環境,為測試產品提供所需要的壓力脈動波形

設備功能

      *產品環境模擬:產品放置在環境溫度箱中進行環境模擬,連接線束和冷卻水路穿過溫度箱壁
      *冷卻介質溫度控制:設備針對冷卻介質溫度變化的劇烈程度,擁有兩種控制模式:
      *溫度沖擊模式:如上圖所示,系統配備了兩個儲水箱,一個通過循環泵和高溫模溫機,將介質加熱到指定高溫,另一個通過高低溫模溫機,將介質降低至低溫,通過閥的控制,可以選擇將高溫或低溫介質泵入測試產品,從而實現溫度沖擊,考核產品溫度劇烈變化下的可靠性;
      *溫度循環模式:將上圖的高溫儲水箱取消,僅保留低溫儲水箱,系統通過控制高低溫模溫機的輸出溫度,間接控制通入介質內的液體溫度,因為高低溫模溫機的功率限制,介質溫度改變速率沒有沖擊劇烈,但也可滿足絕大部分試驗要求。
      *流量與壓差測試:設備在不執行壓力脈動時,可以根據設定要求,通過改變主水泵的旋轉速度,控制通過樣品的流量,結合壓差傳感器等儀表,執行液阻測試。
      *數據采集與記錄:設備配備流量計、絕對壓力傳感器、壓差傳感器、溫度傳感器,可以在執行壓力脈動時,根據設定要求,采集過程數據,監控試驗運行狀況,出現異常時產生報警,輔助試驗人員分析原因。


測試能力

環境模擬

     *測試工位:1 
     *環境溫度:-40 ~ 150 ℃
     *升降溫速率:15 K/min (空載,全程平均)

壓力脈動

     *測試工位:1
     *脈動高壓范圍:1.5 ~ 6 bar (abs) 
     *脈動低壓范圍:0.1 ~ 1.5 bar (abs)
     *注:以上范圍為理論可實現最大范圍,介質必須在對應工況下為液態,不能凝固或沸騰。 
     *脈動頻率:0.5 ~ 2 Hz (開關)0.5 ~ 1.2 Hz (正弦)

介質控制

     *介質溫度:-25 ~ 95 ℃ 
     *樣品流量:0 ~ 25 L/min

數據采集&記錄

     *數據采集:壓力、壓差、流量、溫度等
     *數據記錄:波形捕捉、原始數據定期存儲


核心元件

? 環境模擬

   *品牌:Espec GFS-800-15
   *內容積(W*D*H):1000 * 800 *1000
   *溫度范圍:-70 - +180℃;
   *升降溫速率:15K/min (平均空載)
   *溫度波動:±0.3℃;
   *溫度偏差:±1.5℃;
   *濕度:10 - +40℃,濕度最高75%rh,
                    +40 – 95℃,濕度98%rh.

         

? 冷水機

   *品牌:冠亞 KRY系列
   *試驗介質:防凍液;
   *通道數:1-6通道;
   *溫度范圍:-40 – 95 ℃;
   *溫度控制精度:±0.5℃
   *溫度升降溫速率:4℃/Min
   *流量范圍:0-90 L/Min.


? 主水

   *品牌:格蘭富;
   *系列:多級離心泵;
   *揚程:80m;
   *軸封:機械軸封;
   *耐溫:-30℃~120℃

     

? 傳感器

   *品牌:Wika;
   *量程:-1 ~ 5 bar (相對);
   *精度:0.2% F.S.;
   *耐溫:-30℃~120℃.

          

? 控制系統

   *邏輯與安全控制:PLC Siemens S7-1200
   *上位機控制系統:IPC + LabView控制程序

     

軟件構架

開發工具

Labview,測試領域開發軟件領導者



模塊分布于數據關聯

基于耐久試驗測試平臺開發,各模塊共享同一數據與控制總線,共同配合滿足所有主流耐久測試需求

狀態機與服務器

狀態機與服務器的應用,使構架清晰,便于完成額外的功能擴展,提高代碼復用率


用戶界面

用戶管理


MD5加密用戶密碼保存

主監控界面

手動/自動進行試驗,實時監測壓力曲線



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