陳立峰　孟憲臣　余靖

摘 要：在國(guó)家重大科技項(xiàng)目的支持下， 我國(guó)的電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)得到了迅速發(fā)展， 研制出了一些新能源汽車(chē)， 如混合動(dòng)力汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)、氫燃料電池汽車(chē)等， 并在北京、上海等城市已經(jīng)投入試運(yùn)營(yíng)。同時(shí)在電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵零部件領(lǐng)域也取得突破，動(dòng)力電池和動(dòng)力電機(jī)及控制器等關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。與此同時(shí)， 為了滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)測(cè)試驗(yàn)證的需要，分別成立了電動(dòng)汽車(chē)電池、電機(jī)和整車(chē)的測(cè)試中心， 制訂了一系列電動(dòng)車(chē)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)， 以推動(dòng)行業(yè)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步。其中， 電機(jī)及控制器是電動(dòng)汽車(chē)最關(guān)鍵的零部件之一， 從動(dòng)力電機(jī)的不同類(lèi)型出發(fā)，介紹了動(dòng)力電機(jī)的應(yīng)用情況， 對(duì)目前實(shí)行的電機(jī)及控制器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的主要項(xiàng)目進(jìn)行深入探究， 在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)測(cè)試設(shè)備和測(cè)試方法進(jìn)行了分析和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)；電機(jī)；控制器；測(cè)試

中圖分類(lèi)號(hào)：U469.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）03-0050-01

1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的作用

電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車(chē)的核心，它與整車(chē)動(dòng)力性能的好壞密切相關(guān)，是電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)之一。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)控制器兩部分組成。電動(dòng)機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置，為滿(mǎn)足整車(chē)動(dòng)力性能的需求，要求其具有瞬時(shí)功率大、過(guò)載能力強(qiáng)、加速性能好、使用壽命長(zhǎng)、調(diào)速范圍廣、減速時(shí)實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)能量回饋、效率高、可靠性高等特點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)控制器是將電池的電量轉(zhuǎn)變?yōu)檫m于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的另一種電能變換控制裝置。通過(guò)這種變換和控制使電動(dòng)機(jī)處于最佳工作狀態(tài)，以滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)實(shí)際行駛工況的需要，驅(qū)動(dòng)控制器要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、系統(tǒng)高可靠、成本低。驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制器的性能好壞直接決定車(chē)輛的品質(zhì)好壞，所以在試驗(yàn)室中正確地進(jìn)行試驗(yàn)是必要的。

2 電機(jī)控制器性能測(cè)試設(shè)備

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

目前常用的測(cè)功機(jī)主要有直流電力測(cè)功機(jī)、交流電力測(cè)功機(jī)、電渦流測(cè)功機(jī)和水力測(cè)功機(jī)。直流電力測(cè)功機(jī)：由直流電機(jī)、測(cè)力計(jì)和測(cè)速發(fā)電機(jī)組合而成。直流電機(jī)的定子由獨(dú)立的軸承座支承。它可以在某一角度范圍內(nèi)自由擺動(dòng)。機(jī)殼上帶有測(cè)力臂，它與測(cè)力計(jì)配合，可以檢測(cè)定子所受到的轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩可以由定子上量測(cè)。與直流電機(jī)類(lèi)似，直流測(cè)功機(jī)調(diào)速性能好，控制簡(jiǎn)單，但由于換向器的原因，不適合高速運(yùn)行，而且大功率的測(cè)功機(jī)相對(duì)于其他類(lèi)型，體積較大。不適用于動(dòng)力電機(jī)測(cè)試。交流電力測(cè)功機(jī)：由1臺(tái)三相交流電動(dòng)機(jī)和測(cè)力計(jì)、測(cè)速發(fā)電機(jī)組成。它的測(cè)功原理與直流測(cè)功機(jī)相同，但不存在換向問(wèn)題，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高。目前交流測(cè)功機(jī)在動(dòng)、靜態(tài)性能上已經(jīng)得到了很大提高。電力測(cè)功機(jī)既可以進(jìn)行電動(dòng)性能測(cè)試，也可以進(jìn)行饋電性能的測(cè)試。

2.2 測(cè)試方法

通過(guò)安裝夾具及聯(lián)軸器將被測(cè)電機(jī)與測(cè)功機(jī)連接，適當(dāng)調(diào)整使軸與軸的對(duì)中度符合試驗(yàn)要求，對(duì)個(gè)別超高速電機(jī)，為防止試驗(yàn)過(guò)程中因?yàn)檩S振動(dòng)或?qū)χ胁粔蚓_引起軸承發(fā)熱失效或者損壞電機(jī)的情況，可以考慮在適當(dāng)位置安裝振動(dòng)傳感器及溫度傳感器，對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中局部情況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦有異常立即停止。針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，試驗(yàn)時(shí)測(cè)試額定及峰值負(fù)載下的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩和效率特性，以及額定負(fù)載下的饋饋電特性。溫升試驗(yàn)也是在臺(tái)架上進(jìn)行，分別測(cè)量電機(jī)繞組的溫升和控制器的溫升。電機(jī)和控制器都配備有散熱系統(tǒng)，或水冷或風(fēng)冷。電機(jī)及控制器從冷機(jī)狀態(tài)下啟動(dòng)開(kāi)始工作，溫度會(huì)隨之慢慢增加，在固定負(fù)載的情況下，溫度最終會(huì)趨于穩(wěn)定，這段時(shí)間內(nèi)溫度的變化量就是溫升值。標(biāo)準(zhǔn)中有3種方法：電阻法、埋置檢溫計(jì)（ETD）法和溫度計(jì)法。試驗(yàn)電機(jī)不宜拆開(kāi)。因此選用電阻法比較適合，通過(guò)比較試驗(yàn)前后環(huán)境溫度、冷卻水溫度以及繞組直流電阻的變化來(lái)計(jì)算電機(jī)不同工況下的溫升值?？刂破鞯臏厣ㄟ^(guò)溫度計(jì)即可測(cè)量。溫升值根據(jù)不同產(chǎn)品的工作制要求進(jìn)行測(cè)試。應(yīng)用在不同類(lèi)型系統(tǒng)上的電機(jī)應(yīng)選用不同的工作制，比如純電動(dòng)汽車(chē)，串聯(lián)式、并聯(lián)式以及混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)，PLUG-IN混合動(dòng)力汽車(chē)等不同類(lèi)型的應(yīng)用。在該項(xiàng)目中，標(biāo)準(zhǔn)里除了對(duì)溫升值的要求外，對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中電機(jī)的最高溫度也有要求，根據(jù)電機(jī)不同的絕緣等級(jí)，要求也不一樣。

2.3 測(cè)試具體的實(shí)驗(yàn)步驟

室內(nèi)試驗(yàn)；電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)介紹。電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)主要由電源模塊、電機(jī)和變速器模塊、整車(chē)慣量模擬模塊、電渦流加載模塊、各類(lèi)傳感器和控制臺(tái)等六部分組成，可以完成電動(dòng)機(jī)、電機(jī)控制器、動(dòng)力電池、整車(chē)性能等相關(guān)內(nèi)容的試驗(yàn)研究。

2.4 電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)及控制器專(zhuān)用測(cè)試裝備分析

電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)-控制器專(zhuān)用測(cè)試裝備通用性較好，可以滿(mǎn)足多種型號(hào)、規(guī)格的電機(jī)和控制器試驗(yàn)。它主要由陪試電機(jī)、大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、高性能嵌入式控制系統(tǒng)、智能工況模擬系統(tǒng)、能源系統(tǒng)（電池系統(tǒng)）、系統(tǒng)工作參數(shù)檢測(cè)和采集系統(tǒng)等構(gòu)成，能全方位展示電動(dòng)汽車(chē)在不同工況下的工作狀況。智能模擬車(chē)輛負(fù)載系統(tǒng)與電機(jī)控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，模擬電動(dòng)車(chē)系統(tǒng)的不同工況（起動(dòng)、怠速、勻速、加速、減速、停車(chē)及爬坡等），并實(shí)時(shí)、自適應(yīng)、智能調(diào)節(jié)負(fù)載大小。測(cè)試裝備整合了計(jì)算機(jī)仿真快速、靈活的動(dòng)態(tài)模擬優(yōu)勢(shì)和道路試驗(yàn)準(zhǔn)確可靠的優(yōu)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)及控制器的研究。圖1所示為根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)及控制器的試驗(yàn)特點(diǎn)設(shè)計(jì)的電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)及控制專(zhuān)用測(cè)試裝備框圖。各模塊功能和作用分別如下：

（1）電源模塊：根據(jù)不同的試驗(yàn)電機(jī)或控制器提供可控的交直流電源；（2）電機(jī)及控制器性能測(cè)試模塊：測(cè)試動(dòng)力電機(jī)或控制器的性能，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)控制；（3）轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊：用來(lái)測(cè)量動(dòng)力電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等機(jī)械特性參數(shù)；（4）電參數(shù)測(cè)量模塊：用來(lái)測(cè)量動(dòng)力電機(jī)的電壓、電流等電力性能指標(biāo)；（5）行駛阻力模擬模塊：模擬電動(dòng)汽車(chē)道路行駛過(guò)程中的各種行駛阻力；（6）能量管理模塊：實(shí)現(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)的能量管理，并采取一定的控制策略使測(cè)試系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的能量控制。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著能源危機(jī)的加深，環(huán)境污染的不斷加劇，使用清潔環(huán)保能源取代石化能源已經(jīng)成為全球急需和正在解決的熱點(diǎn)問(wèn)題，電動(dòng)汽車(chē)因其具有綠色環(huán)保、能量來(lái)源多元化、能源利用效率高等優(yōu)點(diǎn)，世界各國(guó)都在積極努力地研究發(fā)展能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)汽車(chē)的電動(dòng)汽車(chē)。電動(dòng)汽車(chē)是汽車(chē)可持續(xù)發(fā)展的方向，混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車(chē)正在迅速發(fā)展，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)將大量上市，結(jié)合試驗(yàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試方法的分析有助于詳細(xì)地評(píng)價(jià)電機(jī)和控制器的各方面性能，有利于電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)整體質(zhì)量水平的提升。隨著技術(shù)的進(jìn)步，電機(jī)和控制器也在不斷發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試技術(shù)也應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展水平，為電動(dòng)汽車(chē)零部件提供更好的測(cè)試服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊利輝.電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器的優(yōu)化設(shè)計(jì)[D].重慶：重慶大學(xué)，2004.

[2]GB/T18488.1-2006電動(dòng)汽車(chē)用電機(jī)及其控制器（第1部分）：技術(shù)條件[S].

[3]GB/T18488.2-2006電動(dòng)汽車(chē)用電機(jī)及其控制器（第2部分）：試驗(yàn)方法[S].

[4]程飛.過(guò)學(xué)訊.電動(dòng)汽車(chē)用電機(jī)及其控制技術(shù)研究[J].防爆電機(jī)，2006，41（5）：14-19.

[5]李斌花，王地川，鐘勇.純電動(dòng)車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].客車(chē)技術(shù)與研究，2005，（1）.