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随着能源危机的加深,环境污染的不断加剧,使用清洁环保能源取代石化能源已经成为了全球急需和正在解决的问题,新能源汽车因其具有绿色环保、能量来源多样化、能源利用效率高等优点,逐渐成为世界各国的研究重点。新能源汽车是汽车的可持续发展方向,所以驱动电机及控制器的测试则成为了新能源汽车能否顺利出厂的关键,通过试验能够很好地评价电机和控制器方面的性能,有利于新能源汽车行业整体水平的提升,但是随着技术的进步,电机和控制器也在不断发展,测试标准和技术也需要体现当前的技术发展水平。
电机驱动系统是新能源汽车的核心,它与整车动力性能的好坏密切相关,是汽车的关键技术之一。电机驱动系统由电动机和驱动控制器两部分组成,电动机是一种能将电能转化为机械能的装置,为满足整车动力性能的需求,要求其具有瞬时功率大、过载能力强、加速性能好、使用寿命长、调速范围广、减速是实现再生制动能量回馈、效率高、可靠性高等特点。驱动控制器是将电池的电量转变为适于电动机运行的另一种电能变换控制装置,通过这种变换和控制使电动机处于最佳工作状态,以满足汽车实际行驶工况的需要。驱动控制器要求结构简单、控制精度高、动态响应好、系统可靠性高、成本低,驱动电机及其控制器的好坏直接觉得车辆的品质,所以进行正确的试验是很有必要的。
在驱动电机及控制器的测试中,里面主要的部件就是测功机,目前常用的测功机有直流电力测功机、交流电力测功机、电涡流测功机和水力测功机。在测试中,通过安装夹具及联轴器将被测电机和测功机连接,适当调整使轴对轴的对中度符合试验要求,对于个别超高速电机,为防止试验过程中因为轴振动或对中不够精准引起轴承发热失效或者损害电机的情况,可以考虑在适当位置安装振动器传感器及温度传感器,对试验过程中局部问题实施监测,一旦有异常立即停止。针对标准的要求,试验时测试额定及峰值负载下的转速、转矩和效率特性,以及额定负载下的馈电特性。温升试验也是在台架上进行的,分别测量电机绕组的温升和控制器的温升,电机和控制器都配有散热系统,或水冷或风冷,电机及控制器从冷机状态下启动开始工作,温度会随之增加,在固定负载的情况下,温度最终会趋于稳定,这段时间内温度的变化量就是温升值。温升值根据不同产品的工作制要求进行测试,用在不同类型系统上的电机应选用不同的工作制。在该项目标准里除了对温升试验的要求外,对试验过程中电机的最高温度也有要求,根据电机不同的绝缘等级要求也不一样。
新能源汽车电机及控制器的测试设备可以满足多种型号和规格的电机及控制器试验,它主要由陪试电机、大功率电机驱动器、高性能嵌入式控制系统、智能工况模拟系统、能源系统、系统工作参数检测和采集系统等构成,能全方位的展示汽车在不同工况下的工作状况。智能模拟车辆负载系统及电机控制系统联动,模拟车辆的不同工况(启动、怠速、匀速、加速、减速、停车及爬坡等)并智能调节负载大小。测试装备整合了计算机仿真快速、灵活的动态模拟优势和道路试验准确可靠的优点来进行新能源汽车电机及控制器的研究。在试验中各模块的功能和作用分别如下:(1)电源模块:根据不同的试验电机及控制器提供可控的交直流电源;(2)电机及控制器性能测试模块:测试驱动电机及控制器的性能,实现电动汽车的驱动控制;(3)转矩转速测量模块:用来测量动力电机的转矩、转速等机械性能参数;(4)电参数测量模块:用来测量驱动电机的电压、电流等电力性能指标;(5)行驶阻力模拟模块:模拟汽车道路行驶中的各种阻力:(6)能量管理模块:实现测试系统的能量管理,并采取一定的控制策略使测试系统达到最优的能量控制。