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电动汽车用轮毂电机性能试验设计

时间:2020-08-13 03:08来源:张力

    根据轮毂电机独特的外转子结构,设计了电动汽车轮毂电机性能试验台,包括轮毂电机控制系统、试验台架和测量与控制系统三部分,通过调节电机的输入量和负载转矩,不仅能测量轮毂电机的基本参数, 如输入电压/电流,输入功率,电机转速,输出转矩等,还能对电机进行各种试验,如空载试验、加载试验、效率试验等,全面检测轮毂电机的性能,为轮毂电机的设计和优化提供数据支持。

试验台硬件结构和功能设计

    轮毂电机性能试验台主要由三部分组成:轮毂电机控制系统、试验台架和测量与测控系统。各部件 技术参数见表 1。 
    2.1. 轮毂电机控制系统 轮毂电机控制系统主要用于独立控制电机的启动、加速、正反转、电制动等,如图 3 所示。系统铅酸动力电池串联作为电源,双投开关用于切换系统输入电压等级,方便不同额定电压的控制 器的快速更换。反转开关闭合,电机反向运行,反之正转。电子加速器和制动踏板分别控制电机的速度 和电制动。
大发体育      2.2. 试验台架 试验台架主要由三爪卡盘、转矩转速传感器和磁粉制动器组成,如图 4 所示。 三爪卡盘用于固定轮毂电机主轴,卡盘通孔内开有键槽,防止电机主轴在大扭力下打滑。转矩转速传感器的主轴与试验台架中心轴重合,并通过两个传感器联轴器固定,以保证精度。磁粉制动器为电机提供负载扭矩。

2.3. 测量与控制系统
    为测量与控制系统编写软件系统“电动汽车轮毂电机性能试验台”,用于监测电机运行参数,控制 电机负载,生成电机性能曲线和报表输出,其功能结构如图 5 所示。3. 轮毂电机试验
    根据轮毂电机的性能要求,设计了轮毂电机的试验项目,包括空载试验、加载试验、效率试验等。下面以一台自主研制的 3 kW 轮毂电机电机为例,进行试验项目说明。电机的基本参数见表 2。3.1. 空载试验 空载试验主要测量电机的最高转速、空载电流、损耗等[4]。试验时,保持额定电压不变,电机不带 负载运行,逐步调节电机转速至最大值,记录电机的最高转速、空载电流、输入功率等参数。试验结果 见表 3。3.2. 加载试验 加载试验时,给电机施加 1.5 倍额定输出转矩,然后逐步降低转矩至0.25 N T ,适当选取若干个点, 记录电机运行参数。根据所得数据,绘制电机的电流特性( inIT − 曲线)、机械特性(nT − 曲线)和功率特性 ( in PT − 、 outPT − 和 T η − 曲线),分别见图 6~8。加载电流特性,是指输入电流关于输出转矩的函数,轮毂电机的加载电流特性是一条斜率为正的直 线。机械特性,是指电机转速关于输出转矩的函数。轮毂电机的机械特性是一条斜率为负的直线,与横、 纵坐标的交点节距分别代表电机的堵转转矩和空载转速。 功率特性,是指电机的输入/输出功率关于输出转矩的函数。为方便观察,图 8 中还给出了系统效率关于输出转矩的函数。3.3. 效率试验 效率试验的主要目的是测量电机和控制器在不同转矩和转速下的效率分布,并绘制系统效率 MAP 图[5]。所谓系统效率MAP图,是指系统效率关于电机转速和输出转矩的二元函数 ( ) , f n T η = 曲面在nT − 平面的等高投影,是分析电机效率性能的重要依据。图9给出了试验电机的系统效率 MAP,图中还画出 了电机的机械特性及其拟合线。

结束语
    根据轮毂电机外转子的结构特点,设计了轮毂电机性能试验台,包括轮毂电机控制系统、试验台架 和测量与控制系统三部分,可全面检测电机和控制器的输入电压/电流、输入功率、电机转速、输出转矩, 系统效率等参数,并对电机进行各类试验,如空载试验、加载试验、效率试验等。结果表明,轮毂电机 性能试验台能很好的检测轮毂电机运行过程中的参数,为轮毂电机的设计和测试提供数据支持。