电(dian)动汽(qi)车(che)用(yong)轮(lun)毂电机性(xing)能(neng)试验设(she)计(ji)

    根据轮毂(gu)电机独特(te)的(de)外(wai)转子(zi)结(jie)构(gou)，设(she)计了电(dian)动汽车(che)轮(lun)毂(gu)电机(ji)性(xing)能试(shi)验台，包括(kuo)轮毂(gu)电(dian)机(ji)控(kong)制系统、试(shi)验(yan)台(tai)架(jia)和(he)测(ce)量与(yu)控制(zhi)系(xi)统三(san)部分，通过(guo)调节(jie)电机的(de)输(shu)入量和负载(zai)转矩，不(bu)仅(jin)能测(ce)量轮毂电(dian)机的(de)基本(ben)参(can)数(shu)， 如(ru)输(shu)入电(dian)压/电(dian)流(liu)，输(shu)入(ru)功(gong)率(lv)，电(dian)机转速，输出(chu)转(zhuan)矩等(deng)，还(hai)能(neng)对电机进行(xing)各种(zhong)试(shi)验，如空载(zai)试(shi)验(yan)、加(jia)载试(shi)验、效率(lv)试验(yan)等，全(quan)面(mian)检(jian)测(ce)轮毂电机的性(xing)能(neng)，为(wei)轮(lun)毂(gu)电机的设(she)计和(he)优化(hua)提供(gong)数据支持(chi)。

试(shi)验(yan)台硬(ying)件结(jie)构和(he)功(gong)能(neng)设(she)计(ji)

    轮(lun)毂(gu)电机(ji)性能(neng)试(shi)验台主要由(you)三(san)部分(fen)组(zu)成(cheng)：轮毂(gu)电(dian)机(ji)控(kong)制(zhi)系(xi)统(tong)、试(shi)验(yan)台架(jia)和(he)测(ce)量与测控(kong)系(xi)统(tong)。各(ge)部(bu)件 技术(shu)参(can)数见表(biao) 1。 
    2.1. 轮(lun)毂电(dian)机控(kong)制系(xi)统 轮毂电机控(kong)制系统主(zhu)要(yao)用于(yu)独(du)立控(kong)制电(dian)机(ji)的启(qi)动、加(jia)速、正(zheng)反(fan)转、电(dian)制(zhi)动(dong)等(deng)，如(ru)图 3 所(suo)示(shi)。系(xi)统(tong)铅酸动力电池(chi)串(chuan)联作为(wei)电(dian)源，双投开关用(yong)于切换(huan)系统(tong)输(shu)入(ru)电压等(deng)级，方(fang)便不(bu)同(tong)额定电(dian)压的控(kong)制 器(qi)的快速(su)更(geng)换。反(fan)转(zhuan)开(kai)关闭(bi)合，电(dian)机(ji)反向运(yun)行，反之(zhi)正(zheng)转(zhuan)。电(dian)子加速器和制动踏板(ban)分(fen)别控(kong)制电(dian)机的(de)速(su)度(du) 和(he)电(dian)制动(dong)。
     2.2. 试(shi)验台(tai)架 试验台(tai)架(jia)主(zhu)要由三(san)爪(zhao)卡(ka)盘、转(zhuan)矩(ju)转速传(chuan)感(gan)器和磁粉(fen)制(zhi)动器(qi)组(zu)成，如(ru)图 4 所(suo)示(shi)。 三(san)爪卡(ka)盘用(yong)于(yu)固(gu)定(ding)轮(lun)毂(gu)电(dian)机主轴(zhou)，卡(ka)盘通孔(kong)内(nei)开(kai)有键(jian)槽(cao)，防(fang)止(zhi)电(dian)机(ji)主轴(zhou)在(zai)大扭力(li)下(xia)打(da)滑。转矩转速(su)传(chuan)感器的(de)主轴与(yu)试验(yan)台(tai)架中心(xin)轴重(zhong)合(he)，并(bing)通过两(liang)个传感(gan)器联轴(zhou)器(qi)固(gu)定，以(yi)保(bao)证(zheng)精(jing)度。磁粉(fen)制(zhi)动(dong)器(qi)为电机提(ti)供负(fu)载扭(niu)矩(ju)。

2.3. 测(ce)量与控(kong)制系统(tong)
    为测(ce)量(liang)与(yu)控制(zhi)系(xi)统编(bian)写软件系(xi)统(tong)“电(dian)动(dong)汽车轮毂电(dian)机(ji)性能试(shi)验(yan)台”，用(yong)于(yu)监(jian)测电机(ji)运(yun)行(xing)参(can)数，控制(zhi) 电(dian)机负载(zai)，生(sheng)成(cheng)电(dian)机(ji)性(xing)能曲线(xian)和报表(biao)输(shu)出，其(qi)功能(neng)结(jie)构(gou)如图 5 所示。3. 轮(lun)毂电(dian)机试验
    根据轮(lun)毂电(dian)机的性能(neng)要(yao)求，设计(ji)了轮(lun)毂电机(ji)的试验(yan)项(xiang)目(mu)，包括(kuo)空载(zai)试验、加载试(shi)验(yan)、效率试(shi)验(yan)等。下面以一(yi)台自主研制的(de) 3 kW 轮(lun)毂(gu)电(dian)机(ji)电(dian)机(ji)为例，进行试验(yan)项(xiang)目(mu)说明。电(dian)机(ji)的(de)基(ji)本参数(shu)见表 2。3.1. 空(kong)载(zai)试验(yan) 空(kong)载试(shi)验(yan)主(zhu)要(yao)测量(liang)电机的最高(gao)转速(su)、空(kong)载电流、损耗(hao)等[4]。试(shi)验时(shi)，保持额定(ding)电(dian)压(ya)不变(bian)，电(dian)机不(bu)带 负载运(yun)行(xing)，逐步(bu)调(diao)节(jie)电(dian)机转(zhuan)速至(zhi)最(zui)大(da)值(zhi)，记(ji)录(lu)电(dian)机(ji)的(de)最(zui)高(gao)转速、空(kong)载(zai)电流(liu)、输入(ru)功率(lv)等(deng)参数。试验(yan)结果(guo) 见表 3。3.2. 加(jia)载(zai)试验(yan) 加载试验时，给(gei)电(dian)机(ji)施(shi)加(jia) 1.5 倍(bei)额定(ding)输(shu)出(chu)转矩，然(ran)后逐(zhu)步(bu)降低转矩(ju)至(zhi)0.25 N T ，适(shi)当选取(qu)若(ruo)干(gan)个(ge)点(dian)， 记录(lu)电(dian)机运行参(can)数(shu)。根据所(suo)得(de)数据，绘(hui)制电机(ji)的电流(liu)特(te)性( inIT − 曲线)、机(ji)械特性(xing)(nT − 曲线(xian))和(he)功(gong)率(lv)特(te)性 ( in PT − 、 outPT − 和(he) T η − 曲(qu)线(xian))，分别见(jian)图(tu) 6~8。加(jia)载(zai)电(dian)流特(te)性，是指输(shu)入电(dian)流(liu)关(guan)于输出转(zhuan)矩(ju)的函数，轮毂(gu)电(dian)机(ji)的加(jia)载电(dian)流特(te)性(xing)是(shi)一条(tiao)斜(xie)率为正(zheng)的直 线。机(ji)械特性(xing)，是(shi)指电机转速关于输(shu)出(chu)转矩(ju)的(de)函(han)数(shu)。轮毂电机的(de)机(ji)械(xie)特(te)性是(shi)一(yi)条斜(xie)率为(wei)负的直线，与横、 纵(zong)坐标的(de)交(jiao)点节距(ju)分(fen)别代表电(dian)机的堵(du)转转(zhuan)矩(ju)和(he)空(kong)载(zai)转速(su)。 功率(lv)特性，是(shi)指(zhi)电(dian)机(ji)的(de)输(shu)入/输出(chu)功(gong)率(lv)关(guan)于(yu)输出(chu)转矩(ju)的(de)函(han)数(shu)。为方便(bian)观(guan)察(cha)，图(tu) 8 中(zhong)还(hai)给出了(le)系(xi)统(tong)效(xiao)率关(guan)于输出转(zhuan)矩的函(han)数。3.3. 效(xiao)率试验 效(xiao)率试验的(de)主要目(mu)的(de)是测量电(dian)机(ji)和(he)控(kong)制器在(zai)不同转矩和转速下的(de)效(xiao)率分布，并(bing)绘制(zhi)系统(tong)效率(lv) MAP 图(tu)[5]。所(suo)谓(wei)系(xi)统效(xiao)率(lv)MAP图(tu)，是指(zhi)系(xi)统(tong)效(xiao)率关于电机(ji)转(zhuan)速和(he)输(shu)出转(zhuan)矩的二元(yuan)函数(shu) ( ) , f n T η = 曲面在nT − 平(ping)面(mian)的等高投(tou)影，是(shi)分(fen)析(xi)电机效(xiao)率(lv)性(xing)能(neng)的(de)重要依据(ju)。图(tu)9给(gei)出了(le)试验电机的(de)系(xi)统效(xiao)率 MAP，图中还画出 了(le)电(dian)机(ji)的(de)机(ji)械(xie)特(te)性(xing)及其(qi)拟(ni)合线(xian)。

结(jie)束(shu)语(yu)
    根(gen)据轮毂(gu)电机(ji)外转(zhuan)子的(de)结(jie)构特点，设(she)计了轮毂电机性(xing)能(neng)试(shi)验(yan)台，包(bao)括(kuo)轮(lun)毂(gu)电机(ji)控(kong)制系(xi)统、试(shi)验(yan)台架 和(he)测量(liang)与控制(zhi)系统(tong)三(san)部(bu)分，可(ke)全面检测(ce)电(dian)机和(he)控制(zhi)器(qi)的输入(ru)电压/电(dian)流(liu)、输(shu)入(ru)功(gong)率(lv)、电(dian)机(ji)转速、输出(chu)转(zhuan)矩， 系统效(xiao)率(lv)等参(can)数，并对(dui)电机(ji)进(jin)行(xing)各(ge)类(lei)试验(yan)，如空(kong)载(zai)试(shi)验(yan)、加载(zai)试验、效率(lv)试验等。结果(guo)表明，轮毂电机 性(xing)能试(shi)验(yan)台能很好(hao)的(de)检(jian)测轮(lun)毂电机运(yun)行过(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)参(can)数，为轮(lun)毂电机的设(she)计和测(ce)试(shi)提(ti)供(gong)数据(ju)支持。