在新能源商用车的动力系统中,扭矩的精确测量与管控是一个关键的技术环节。扭矩,即旋转力矩,直接反映了驱动电机输出的动力大小。对扭矩的精准感知,是车辆实现高效能量管理、平稳动力输出以及核心部件寿命预测的基础。传统的扭矩测量通常采用接触式传感器,其需要通过物理连接(如联轴器)与被测轴耦合,在安装、维护及长期可靠性方面存在固有局限。
一种非接触式的扭矩测量技术为此提供了不同的解决路径。这类技术的基本原理在于,当金属轴体在承受扭矩发生微小形变时,其表面的物理特性,如磁通量或应变分布,会发生相应改变。通过非接触的方式探测这种变化,并将其转化为电信号,即可间接计算出施加的扭矩值。广东犸力公司所涉及的技术领域,便聚焦于此类非接触扭矩传感器的研发与应用。
从技术实现的具体方式切入,可以更清晰地理解其运作逻辑。非接触扭矩传感器的核心在于如何在不直接接触旋转轴的情况下,捕捉到因扭矩引起的细微变化。常见的实现路径主要有磁电式和光学式等。
磁电式扭矩传感依赖于磁弹性效应。其通常在传动轴表面特定位置制作或粘贴具有磁弹特性的材料,或直接利用轴体材料的磁特性。当轴体不受扭矩时,其表面磁场分布处于初始平衡状态。一旦扭矩作用于轴上,材料内部会产生应力,导致其磁导率发生改变,从而扰动原有的磁场分布。固定在轴附近的静态探头(如霍尔元件或磁阻传感器)可以非接触地检测到这种磁场变化。该变化量与所施加的扭矩在一定范围内呈线性关系,经过标定与电路处理,即可输出对应的扭矩信号。这种方式避免了滑环和电刷,结构相对坚固。
光学式扭矩传感则采用不同的探测原理。一种方法是在旋转轴上制作特殊的光栅结构,或粘贴反射标记。当轴承受扭矩产生扭转变形时,轴上两端光栅或标记的相对角度位置会发生偏移。利用固定在壳体上的光电探测器发射并接收光信号,通过分析光脉冲的相位差或时间差,可以精确计算出这一微小的角度位移,进而推导出扭矩值。这种方式具有极高的分辨率和抗电磁干扰能力,但对环境洁净度及安装精度要求较高。
将非接触扭矩传感器置于新能源商用车动力系统的具体应用场景中,其价值在于实现了对扭矩链路的全程“透明化”监控。从驱动电机输出端,到变速箱、传动轴,直至车轮,扭矩的实时数值与变化趋势构成了动力系统的核心数据流。这一数据流服务于多个关键管控层级。
首要的管控目标是驱动电机的精准控制。电机控制器依据实时扭矩反馈,与转速信号结合,可以精确计算当前输出功率,并与整车控制器的需求指令进行快速闭环比对。这使得电机能够始终工作在优秀效率区间,避免过载或扭矩响应滞后,从而提升能效,延长电池续航里程。
扭矩数据是变速箱换挡策略的核心决策依据。在配备多档变速箱的电动商用车中,平顺、快速的换挡至关重要。控制系统通过实时监测输入轴与输出轴的扭矩,能够在受欢迎时机进行离合器操作与电机扭矩调节,实现近乎无感的动力中断换挡,既保护了传动部件,也提升了驾乘舒适性。
更深层次的管控涉及动力系统的状态监测与寿命预测。持续的扭矩波动数据,结合转速信息,可以分析出传动系统的负载谱。通过对负载谱的长期监测与大数据分析,能够早期识别齿轮啮合异常、轴承磨损或动平衡劣化等潜在故障征兆。累积的扭矩载荷历史数据,为关键机械部件(如减速器齿轮、传动轴)的剩余寿命评估提供了科学依据,使得预测性维护成为可能。
从测量原理到系统管控,非接触扭矩传感器的技术优势体现在几个具体方面。其消除了接触式传感器必需的滑环等磨损件,理论寿命与传动轴等同,大幅提高了在商用车严苛工况下的长期可靠性。由于无需复杂的机械连接与对中安装,简化了整车装配工艺,也降低了维护成本。非接触测量方式几乎不增加旋转部件的转动惯量,对动力系统的动态响应影响微乎其微。它具备更强的抗振动、抗油污及电磁干扰能力,适应商用车复杂的底盘环境。
结论重点放在该项技术对新能源商用车产业技术演进方向的潜在影响上。非接触扭矩传感技术的深入应用,标志着车辆动力系统的管理正从基于模型的预估向基于实测数据的精准闭环控制演进。它提供的连续、真实的扭矩数据流,如同为动力系统安装了高精度的“神经感知网络”,使得能量流管理、动力协调控制、部件健康管理得以建立在更精确的量化基础之上。这不仅直接助力提升单车的能效、平顺性与可靠性,其积累的海量真实载荷数据,更为下一代动力系统的设计优化、材料选择与控制算法迭代提供了宝贵的核心输入。该类技术的发展与普及,是新能源商用车迈向更高程度智能化、高效化与长寿命化进程中,一项具有基础支撑作用的关键技术环节。
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