电(dian)动汽(qi)车用(yong)轮(lun)毂电(dian)机性能试验(yan)设计(ji)

    根(gen)据轮(lun)毂电机独特的(de)外转子(zi)结(jie)构(gou)，设计(ji)了(le)电动(dong)汽(qi)车(che)轮毂电(dian)机(ji)性能试(shi)验台(tai)，包括(kuo)轮毂电机(ji)控制系(xi)统(tong)、试验(yan)台(tai)架(jia)和测量与(yu)控制系(xi)统三部分(fen)，通(tong)过(guo)调节(jie)电机的(de)输入(ru)量(liang)和(he)负载(zai)转(zhuan)矩(ju)，不(bu)仅能(neng)测(ce)量轮(lun)毂(gu)电机(ji)的基(ji)本(ben)参数， 如(ru)输(shu)入电(dian)压(ya)/电流，输入(ru)功(gong)率，电(dian)机(ji)转速(su)，输出转(zhuan)矩等，还能对电机(ji)进(jin)行各种试(shi)验，如空载试(shi)验(yan)、加载试验(yan)、效(xiao)率(lv)试验(yan)等(deng)，全面检(jian)测(ce)轮(lun)毂(gu)电机(ji)的性能(neng)，为(wei)轮毂电(dian)机(ji)的(de)设计和(he)优(you)化(hua)提供数据支持(chi)。

试验(yan)台(tai)硬(ying)件(jian)结(jie)构(gou)和功(gong)能设计

    轮毂(gu)电(dian)机性能试验台(tai)主要由三部(bu)分组(zu)成(cheng)：轮(lun)毂(gu)电机(ji)控(kong)制系统(tong)、试(shi)验(yan)台架和测(ce)量与(yu)测控(kong)系(xi)统(tong)。各(ge)部件 技术(shu)参(can)数见表(biao) 1。 
    2.1. 轮毂(gu)电(dian)机控(kong)制(zhi)系统(tong) 轮(lun)毂电(dian)机控(kong)制系(xi)统主(zhu)要用(yong)于(yu)独(du)立控(kong)制(zhi)电(dian)机的启(qi)动(dong)、加(jia)速、正(zheng)反转、电(dian)制(zhi)动(dong)等(deng)，如(ru)图 3 所示。系(xi)统铅(qian)酸(suan)动(dong)力(li)电(dian)池串(chuan)联作为电源(yuan)，双(shuang)投(tou)开(kai)关用(yong)于切(qie)换系(xi)统(tong)输(shu)入(ru)电(dian)压等级(ji)，方(fang)便不同(tong)额(e)定(ding)电压的控(kong)制(zhi) 器的快(kuai)速更(geng)换(huan)。反(fan)转开关(guan)闭(bi)合，电(dian)机(ji)反向(xiang)运行，反(fan)之正转。电子加速器和(he)制(zhi)动踏(ta)板分别(bie)控(kong)制电(dian)机(ji)的(de)速度 和电(dian)制动(dong)。
     2.2. 试(shi)验(yan)台(tai)架 试(shi)验台架(jia)主要由(you)三爪(zhao)卡(ka)盘(pan)、转(zhuan)矩(ju)转速(su)传(chuan)感(gan)器和磁(ci)粉制动器组成(cheng)，如(ru)图(tu) 4 所示。 三(san)爪(zhao)卡盘用(yong)于固(gu)定(ding)轮(lun)毂电机主(zhu)轴(zhou)，卡(ka)盘通孔内开有(you)键槽，防止(zhi)电机主(zhu)轴(zhou)在(zai)大扭(niu)力下(xia)打(da)滑。转矩转(zhuan)速(su)传(chuan)感器的(de)主轴(zhou)与(yu)试验台(tai)架(jia)中心轴(zhou)重(zhong)合，并通过(guo)两个(ge)传感(gan)器联(lian)轴(zhou)器(qi)固(gu)定(ding)，以(yi)保(bao)证精(jing)度。磁(ci)粉(fen)制动器(qi)为电机提(ti)供(gong)负(fu)载扭矩。

2.3. 测量与控制系统(tong)
    为测量(liang)与(yu)控(kong)制系(xi)统(tong)编写(xie)软件系(xi)统(tong)“电(dian)动汽车轮(lun)毂(gu)电(dian)机(ji)性(xing)能(neng)试验(yan)台(tai)”，用于监(jian)测(ce)电(dian)机(ji)运(yun)行参(can)数，控制(zhi) 电(dian)机负(fu)载，生(sheng)成(cheng)电(dian)机(ji)性能曲(qu)线(xian)和(he)报表输出(chu)，其功(gong)能(neng)结构如图 5 所(suo)示(shi)。3. 轮(lun)毂电机(ji)试(shi)验
    根据(ju)轮(lun)毂(gu)电机(ji)的(de)性能(neng)要(yao)求，设计了(le)轮(lun)毂电机(ji)的试(shi)验(yan)项(xiang)目，包(bao)括空载(zai)试(shi)验、加载试验(yan)、效率试验等(deng)。下面(mian)以(yi)一台自(zi)主研(yan)制(zhi)的(de) 3 kW 轮毂电机(ji)电(dian)机(ji)为例，进行(xing)试验项目(mu)说(shuo)明。电机的基本参数见表 2。3.1. 空(kong)载试(shi)验 空载试验主(zhu)要(yao)测(ce)量(liang)电(dian)机的(de)最(zui)高(gao)转速(su)、空(kong)载(zai)电(dian)流、损(sun)耗(hao)等(deng)[4]。试验时(shi)，保(bao)持(chi)额(e)定(ding)电(dian)压不变，电(dian)机(ji)不带(dai) 负载(zai)运行(xing)，逐(zhu)步调(diao)节电(dian)机(ji)转速(su)至最大值，记(ji)录(lu)电机的最(zui)高转速(su)、空(kong)载(zai)电(dian)流、输入(ru)功率等(deng)参数(shu)。试验结果(guo) 见(jian)表(biao) 3。3.2. 加载试(shi)验(yan) 加载试(shi)验(yan)时(shi)，给电(dian)机(ji)施(shi)加(jia) 1.5 倍额定输(shu)出(chu)转矩，然(ran)后逐(zhu)步(bu)降(jiang)低转矩至(zhi)0.25 N T ，适当(dang)选取若干个(ge)点(dian)， 记(ji)录(lu)电机运行(xing)参数(shu)。根据(ju)所(suo)得(de)数据，绘制电机(ji)的电流(liu)特(te)性( inIT − 曲线)、机械(xie)特性(xing)(nT − 曲(qu)线(xian))和(he)功(gong)率特性(xing) ( in PT − 、 outPT − 和 T η − 曲(qu)线)，分(fen)别见(jian)图(tu) 6~8。加(jia)载(zai)电(dian)流特(te)性，是(shi)指(zhi)输(shu)入电(dian)流关于输出转(zhuan)矩的函(han)数(shu)，轮(lun)毂(gu)电机(ji)的(de)加(jia)载电(dian)流特(te)性(xing)是(shi)一条斜(xie)率(lv)为正(zheng)的(de)直(zhi) 线。机(ji)械特性，是(shi)指电(dian)机(ji)转(zhuan)速(su)关(guan)于输(shu)出转矩的(de)函(han)数。轮(lun)毂(gu)电机的机(ji)械(xie)特性(xing)是一条斜(xie)率(lv)为(wei)负(fu)的(de)直(zhi)线，与横(heng)、 纵坐(zuo)标(biao)的(de)交(jiao)点节距分(fen)别(bie)代(dai)表电机的堵转(zhuan)转矩和(he)空载(zai)转速。 功率特性，是(shi)指(zhi)电(dian)机(ji)的(de)输入(ru)/输(shu)出功(gong)率(lv)关(guan)于输出转矩(ju)的函数。为方便观察，图(tu) 8 中还给出(chu)了(le)系(xi)统效率关(guan)于(yu)输(shu)出(chu)转矩的(de)函数(shu)。3.3. 效率试验(yan) 效(xiao)率试(shi)验(yan)的主(zhu)要目的(de)是(shi)测量(liang)电(dian)机(ji)和控(kong)制(zhi)器在(zai)不(bu)同(tong)转(zhuan)矩(ju)和转(zhuan)速(su)下的(de)效率分布(bu)，并绘(hui)制(zhi)系统(tong)效率(lv) MAP 图(tu)[5]。所(suo)谓系统(tong)效(xiao)率(lv)MAP图(tu)，是指系(xi)统(tong)效(xiao)率(lv)关(guan)于(yu)电(dian)机(ji)转速(su)和(he)输出转(zhuan)矩的(de)二元(yuan)函(han)数 ( ) , f n T η = 曲(qu)面(mian)在(zai)nT − 平(ping)面的(de)等(deng)高投影，是(shi)分(fen)析电(dian)机(ji)效(xiao)率(lv)性(xing)能(neng)的(de)重(zhong)要(yao)依(yi)据(ju)。图9给(gei)出了(le)试(shi)验(yan)电(dian)机的(de)系(xi)统(tong)效率 MAP，图(tu)中还画(hua)出 了电机(ji)的机械(xie)特(te)性(xing)及其(qi)拟合线。

结(jie)束(shu)语(yu)
    根(gen)据(ju)轮毂(gu)电(dian)机(ji)外转(zhuan)子(zi)的(de)结构特(te)点，设(she)计(ji)了(le)轮(lun)毂(gu)电机性能试(shi)验台(tai)，包(bao)括轮(lun)毂(gu)电机控制(zhi)系(xi)统、试验(yan)台(tai)架 和(he)测量与(yu)控制(zhi)系(xi)统(tong)三(san)部(bu)分，可(ke)全面(mian)检测(ce)电(dian)机和(he)控(kong)制(zhi)器(qi)的(de)输入电(dian)压/电流、输(shu)入功(gong)率、电(dian)机转速、输出(chu)转矩(ju)， 系统(tong)效率(lv)等参数(shu)，并(bing)对(dui)电(dian)机进(jin)行(xing)各(ge)类试(shi)验(yan)，如(ru)空载(zai)试(shi)验、加载(zai)试(shi)验、效(xiao)率试验(yan)等。结果(guo)表(biao)明，轮(lun)毂电(dian)机(ji) 性(xing)能试验台能(neng)很(hen)好(hao)的检测(ce)轮(lun)毂(gu)电(dian)机(ji)运(yun)行过(guo)程(cheng)中的参(can)数(shu)，为轮毂(gu)电机的设(she)计和测(ce)试(shi)提(ti)供(gong)数(shu)据支(zhi)持(chi)。