郅云杰

摘 要：在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略被大力引導(dǎo)和提倡的今天，安全、節(jié)能、環(huán)保的產(chǎn)品備受矚目，本文將要研究的就是能源高效多元化的電動(dòng)汽車;輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為電動(dòng)汽車的主要部件之一，通過對輪轂電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)可以減少研發(fā)周期，降低研發(fā)成本，提高市場效率，輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺的開發(fā)設(shè)計(jì)具有重大的意義。

關(guān)鍵詞：輪轂電機(jī);試驗(yàn)臺1.系統(tǒng)模塊與硬件設(shè)計(jì)

1 輪轂電機(jī)的結(jié)構(gòu)

輪轂電機(jī)主要由外轉(zhuǎn)子和內(nèi)定子兩部分組成，外轉(zhuǎn)子上邊N與S極永磁體交替分布，內(nèi)定子由法蘭盤、電機(jī)軸、位置傳感器及硅鋼片疊壓而成。電機(jī)軸內(nèi)部中空，供電機(jī)繞組穿越其中，電機(jī)軸與汽車車架連接。定子齒槽中均布電機(jī)三相繞組，在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作用下持續(xù)供電給三相繞組從而形成磁場，使外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，外轉(zhuǎn)子與輪輞相連接，來實(shí)現(xiàn)車輪的旋轉(zhuǎn)功能。

1.1 試驗(yàn)臺接口模塊劃分

a、冷卻系統(tǒng)模塊，試驗(yàn)臺在頻繁啟動(dòng)和負(fù)載試驗(yàn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，為了保證試驗(yàn)臺的穩(wěn)定運(yùn)行，冷卻系統(tǒng)就扮演了重要角色，通過水管的流動(dòng)，將多余熱量帶走。

b、機(jī)械系統(tǒng)模塊，我們選用相關(guān)的傳感器來檢測輪轂電機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速，從而來評估輪轂電機(jī)的性能，試驗(yàn)臺負(fù)責(zé)提供相應(yīng)的負(fù)載，模擬汽車的動(dòng)態(tài)特性。各個(gè)不部件間采用聯(lián)軸器進(jìn)行傳遞，但是因?yàn)檩S間距較長，引入軸承座支架。

c、電路系統(tǒng)模塊，主要由電路部分，測量部分，制動(dòng)電路組成。

d、通信系統(tǒng)模塊，用來采集、顯示、儲存、打印試驗(yàn)臺的數(shù)據(jù)。

試驗(yàn)臺總體布置圖如圖1所示。

1.2 試驗(yàn)臺關(guān)鍵部件與機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺涉及到的關(guān)鍵部件有扭矩測量儀、速度功率測量的傳感器、冷卻水塔、直流電功率的檢測裝置以及動(dòng)力電池等。

試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循一下設(shè)計(jì)原則：臺架本身要有足夠的剛度和強(qiáng)度;臺架外觀要設(shè)計(jì)保護(hù)罩以保護(hù)操作人員;機(jī)械傳動(dòng)要保證平穩(wěn)可靠，傳動(dòng)精度要高;臺架要方便拆裝。本文設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺底板與支架選用的Q235，板厚不大于16mm，屈服強(qiáng)度235MPa左右，具有良好的綜合性能，設(shè)計(jì)原則是保證高同軸度。圖2為試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)。

2 控制系統(tǒng)

2.1 電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

a、琴臺柜電氣設(shè)計(jì)

琴臺柜是試驗(yàn)臺控制信號的發(fā)出裝置，也是臺架測試時(shí)信號采集與處理的控制臺。琴臺柜的主電路主要是對扭矩傳感器的正反轉(zhuǎn)控制以及對磁粉控制器的勵(lì)磁調(diào)節(jié)，要具有外圍電路的保護(hù)功能以及試驗(yàn)臺開關(guān)指示燈等。

b、控制臺的電路設(shè)計(jì)

試驗(yàn)臺的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是從動(dòng)力電池上獲取的電能，然后電源與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的矢量控制器連接，矢量控制器的兩條電路接口分別給電動(dòng)汽車的腳踏開關(guān)與電機(jī)的三相電。

c、信號測控電路

信號測控電路是通過電流互感器來檢測直流電與輪轂交流電的，再通過軟件計(jì)算功率與效率。檢測方法如圖3。

3 試驗(yàn)臺調(diào)試

3.1 試驗(yàn)臺的調(diào)試

a、機(jī)械系統(tǒng)調(diào)試，主要是指機(jī)械系統(tǒng)的定位安裝，是各個(gè)部位的自由度合理，保證系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。

b、電路調(diào)試，確保電路系統(tǒng)能夠滿足要求可靠運(yùn)行。

c、通信系統(tǒng)調(diào)試，滿足對通信數(shù)據(jù)的采集并達(dá)到開發(fā)平臺對試驗(yàn)臺數(shù)據(jù)的處理與顯示功能。

d、冷卻系統(tǒng)調(diào)試，檢驗(yàn)試驗(yàn)臺與冷卻塔接口的流量，對流量和溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3.2 試驗(yàn)臺的運(yùn)行

將試驗(yàn)臺的臺體安裝好，然后進(jìn)行測試系統(tǒng)電柜的安裝于測試，電柜部分主要是琴臺柜安裝，接線電路主要有扭矩顯示儀、扭矩傳感器、磁粉控制器、供電插排、主機(jī)、接線柱、水泵開關(guān)等。然后是設(shè)計(jì)好動(dòng)力電池架的擺放與安裝，為了滿足輪轂電機(jī)的不同需求，設(shè)計(jì)采用47V與72V兩種電壓的供電，動(dòng)力電池采用AC-DC的充電電池。最后是進(jìn)行轉(zhuǎn)矩測試與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的加載測試。轉(zhuǎn)矩測試是為了調(diào)試試驗(yàn)臺并檢測負(fù)載能力。

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了汽車輪轂電機(jī)試驗(yàn)臺用于檢測電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能，并且試驗(yàn)了電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在添加負(fù)載時(shí)的設(shè)計(jì)方案以及試驗(yàn)臺控制電路的設(shè)計(jì)。隨著我國人口數(shù)量的不斷增加，汽車需求量的不斷增大，電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為減少環(huán)境污染的新型能源而備受矚目，試驗(yàn)臺的研制也更加重要了，試驗(yàn)臺不僅可以對裝車前輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行測試，還可以降低直接用車的風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉書鋒.電動(dòng)綜合臺架的設(shè)計(jì)與研究[D].同濟(jì)大學(xué)，2009.

[2]李鑫，彭健，賈長偉，趙雯.汽車負(fù)載虛擬加載系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2015.

[3]李信梅.基于磁阻轉(zhuǎn)矩的高功率密度永磁輪轂電機(jī)的設(shè)計(jì)研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2008.

[4]李曉光.公交客車純電動(dòng)動(dòng)力性能分析與電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].中南大學(xué)，2006.