韓福江，冀明路，蔣 眾，孫志紅，徐海東

(北京航天發(fā)射技術(shù)研究所,北京 100076)

0 引 言

目前，國(guó)內(nèi)外大力發(fā)展電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)，因此作為電動(dòng)車關(guān)鍵組成部分的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)[1]。電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作原理有別于傳統(tǒng)車輛，其驅(qū)動(dòng)電機(jī)和控制器特有的性能參數(shù)是影響整車性能的關(guān)鍵[2]。因此，進(jìn)行電動(dòng)車動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試是電動(dòng)車開(kāi)發(fā)中必不可少的環(huán)節(jié)。

早期的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)較為簡(jiǎn)易，一般用機(jī)械飛輪組合模擬車輛慣量，存在級(jí)差且大慣量模擬時(shí)轉(zhuǎn)速范圍較低等缺點(diǎn)[3]。此外，傳統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)的調(diào)速范圍較小，難以對(duì)復(fù)雜車輛工況進(jìn)行測(cè)試。而且缺乏測(cè)量電機(jī)電壓、電流、功率因數(shù)等電學(xué)性能的手段，無(wú)法有效地穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力電源[4-6]。因此，開(kāi)發(fā)一種能適應(yīng)多種不同特性的電機(jī)測(cè)試平臺(tái)是目前電動(dòng)車測(cè)試部門的首要任務(wù)。

本文研制的電驅(qū)動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)作為半實(shí)物模擬試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)[7-8]，采用模塊化設(shè)計(jì)，單部件測(cè)試可針對(duì)不同類型驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制器、動(dòng)力電池等部件進(jìn)行測(cè)試；同時(shí)可針對(duì)動(dòng)力總成進(jìn)行聯(lián)調(diào)測(cè)試，且可進(jìn)行自定義路況試驗(yàn)[9]?；谲囕v控制器局域網(wǎng)總線(CAN)的通信模式[10]，可針對(duì)不同動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)快速靈活配置。根據(jù)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，試驗(yàn)臺(tái)架有2種不同的布置方式，能夠適應(yīng)低轉(zhuǎn)速高扭矩以及高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩的極端工況[11-13]。同時(shí),將功率分析儀等測(cè)量?jī)x器集成在測(cè)試平臺(tái)中，用于采集與分析動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)性能和控制器性能的測(cè)試數(shù)據(jù)[14-16]。

1 測(cè)試平臺(tái)模塊化設(shè)計(jì)

電動(dòng)車動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)組成如圖1所示。整個(gè)測(cè)試平臺(tái)主要由測(cè)功機(jī)系統(tǒng)、變速器、扭矩儀、被測(cè)電機(jī)系統(tǒng)、被測(cè)電機(jī)供電系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)、輔助支架等組成。被測(cè)電機(jī)最高轉(zhuǎn)速介于2 800～9 000 r/min之間，可進(jìn)行工作轉(zhuǎn)速在較大范圍內(nèi)的電動(dòng)車動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)試。

圖1 電動(dòng)車動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)組成

1.1 測(cè)試平臺(tái)布置

測(cè)試臺(tái)架分為直連模式、非直連模式適應(yīng)低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速的寬速范圍動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)試。實(shí)物布置圖如圖2所示。

圖2 測(cè)試平臺(tái)實(shí)物

直連模式下，測(cè)功電機(jī)與被測(cè)電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器直接相連，可進(jìn)行大扭矩重載電機(jī)的測(cè)試。

非直連模式下，測(cè)功電機(jī)與被測(cè)電機(jī)間通過(guò)變速箱傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速工況下的測(cè)試。該工況下，測(cè)功機(jī)經(jīng)變速箱與被測(cè)電機(jī)連接，最高轉(zhuǎn)速達(dá)到10 000 r/min，超過(guò)被測(cè)電機(jī)最高轉(zhuǎn)速9 000 r/min，符合測(cè)試平臺(tái)要求。變速箱具體參數(shù)如表1所示。

1.2 測(cè)功機(jī)系統(tǒng)

測(cè)試平臺(tái)利用250 kW電力測(cè)功機(jī)、ABB交流變頻系統(tǒng)及風(fēng)冷制動(dòng)電阻柜組成測(cè)功機(jī)系統(tǒng)。測(cè)功機(jī)系統(tǒng)最大輸出轉(zhuǎn)速為3 800 r/min，最高輸出轉(zhuǎn)矩為4 700 N·m。

表1 變速箱具體參數(shù)

1.3 直流電源

被測(cè)電機(jī)供電單元采用TN-QCZ04電動(dòng)車電機(jī)控制電源，直流電壓調(diào)節(jié)范圍為DC50～800 V，電流調(diào)節(jié)范圍為10～600 A。主要由升壓變壓器、電抗器、整流、直流調(diào)壓部分等組成。系統(tǒng)試驗(yàn)時(shí)為電機(jī)及控制器供電通過(guò)RS485與PC機(jī)通信，智能監(jiān)控電源。自帶制動(dòng)電阻單元，滿足連續(xù)4 h 100 kW的放電功能。

1.4 功率分析儀

采用美國(guó)泰克公司PA4000功率分析儀對(duì)被測(cè)電機(jī)及控制器的性能參數(shù)進(jìn)行采集分析?？刂破鬏敵龅娜嚯妷汉椭边B母線輸出的電壓直接輸入功率分析儀;直流母線電流通過(guò)霍爾電流傳感器輸入功率分析儀;輸出端的三相電流通過(guò)電流鉗輸入功率分析儀。

2 測(cè)試平臺(tái)的測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

測(cè)試平臺(tái)通過(guò)測(cè)控系統(tǒng)根據(jù)試驗(yàn)要求對(duì)測(cè)功機(jī)和被測(cè)電機(jī)進(jìn)行測(cè)試工況控制，同時(shí)通過(guò)傳感器對(duì)轉(zhuǎn)速、扭矩、電流、電壓、溫度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，記錄測(cè)試數(shù)據(jù)并利用工控機(jī)配置軟件開(kāi)展數(shù)據(jù)分析。測(cè)控系統(tǒng)原理框圖如圖3所示。測(cè)試平臺(tái)的測(cè)控系統(tǒng)分成主控系統(tǒng)部分和輔助系統(tǒng)部分。

圖3 測(cè)控系統(tǒng)原理框圖

2.1 主控系統(tǒng)

主控系統(tǒng)以工控機(jī)為控制核心，采用現(xiàn)場(chǎng)總線控制測(cè)功機(jī)系統(tǒng)和被測(cè)電機(jī)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)接收試驗(yàn)操作人員的控制指令；通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC作數(shù)據(jù)交換對(duì)輔助系統(tǒng)進(jìn)行控制和狀態(tài)監(jiān)控；工控機(jī)擴(kuò)展PCI插槽的多功能高精度采集卡可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)傳感器轉(zhuǎn)速、扭矩信號(hào)進(jìn)行采集；直流母線電壓電流信號(hào)和三相交流電壓電流信號(hào)由功率分析儀處理后經(jīng)以太網(wǎng)反饋至工控機(jī)。測(cè)試平臺(tái)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中主要測(cè)量參數(shù)的測(cè)量設(shè)備及精度，如表2所示。

表2 數(shù)據(jù)采集參數(shù)及設(shè)備列表

2.2 輔助系統(tǒng)

輔助系統(tǒng)為試驗(yàn)系統(tǒng)提供輔助控制。其輔助控制核心為具備以太網(wǎng)通信功能的西門子S7-1200系列PLC，控制液壓站油泵電機(jī)和測(cè)功機(jī)風(fēng)機(jī)等；采集輔助信號(hào)，如測(cè)功機(jī)軸承溫度、變速箱軸承溫度等；檢測(cè)故障信號(hào)，起保護(hù)測(cè)試平臺(tái)和被測(cè)電機(jī)作用。

2.3 CAN通信配置

傳統(tǒng)的電機(jī)測(cè)試平臺(tái)不具備與被測(cè)電機(jī)進(jìn)行通信的功能，若被測(cè)電機(jī)和控制器發(fā)生故障報(bào)警，無(wú)法自動(dòng)停止，存在安全隱患。測(cè)試系統(tǒng)要檢測(cè)被測(cè)電機(jī)的故障反饋，需要建立兩者之間的通信[17]。本文測(cè)試平臺(tái)與被測(cè)電機(jī)及控制器間為CAN總線通信，符合J1939協(xié)議要求，但是其中每一個(gè)數(shù)據(jù)位代表的量均會(huì)有相應(yīng)的變化。傳統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)一般只適配一種CAN協(xié)議，每次更改協(xié)議均需要程序員重新修改測(cè)試軟件，極不方便。因此，基于用戶層開(kāi)發(fā)了一個(gè)能適應(yīng)多種CAN通信協(xié)議的配置系統(tǒng)，能夠滿足更多類型被測(cè)電機(jī)及控制器的試驗(yàn)。CAN通信收發(fā)報(bào)文配置界面如圖4、圖5所示。

圖4 發(fā)送報(bào)文配置

圖5 接收?qǐng)?bào)文配置

CAN協(xié)議配置主要對(duì)CAN發(fā)送報(bào)文和接收?qǐng)?bào)文進(jìn)行配置，J1939協(xié)議采用擴(kuò)展幀29位標(biāo)識(shí)符，應(yīng)用PDU格式，由P(優(yōu)先級(jí))、R(=0)、DP(=0)、PF(=255)、PS、SA(123-253)組成，data數(shù)據(jù)位一共64位。

CAN報(bào)文含有地址ID、間隔時(shí)間和數(shù)據(jù)。其中，對(duì)64位的數(shù)據(jù)是配置的關(guān)鍵。發(fā)送報(bào)文中，將指令轉(zhuǎn)速和指令扭矩等參數(shù)模塊化，可以設(shè)置這些參數(shù)的比例和偏移量，并以數(shù)字代號(hào)“0”…“8”表示發(fā)送報(bào)文中的設(shè)定參數(shù)?？蓪⒆远x轉(zhuǎn)速開(kāi)啟、轉(zhuǎn)速停止、扭矩開(kāi)啟、扭矩停止、故障復(fù)位等指令中填入相應(yīng)的參數(shù)代號(hào)。接收?qǐng)?bào)文中，將讀取的實(shí)際轉(zhuǎn)速和實(shí)際扭矩等參數(shù)模塊化，以數(shù)字“0”…“47”表示接收?qǐng)?bào)文中的讀取參數(shù)。可對(duì)3種不同類型的CAN接收?qǐng)?bào)文協(xié)議進(jìn)行配置。

3 測(cè)試平臺(tái)試驗(yàn)功能

該測(cè)試平臺(tái)具有開(kāi)展多種試驗(yàn)的功能，包括：(1)電機(jī)帶控制器空載運(yùn)行試驗(yàn)；(2)電機(jī)帶控制器負(fù)載運(yùn)行試驗(yàn)；(3)電機(jī)帶控制器堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)；(4)電機(jī)帶控制器負(fù)載熱試驗(yàn)；(5)能量回饋試驗(yàn)；(6)自定義道路工況模擬加載試驗(yàn)；(7)電慣量模擬試驗(yàn)；(8)動(dòng)力總成聯(lián)調(diào)試驗(yàn)。本文主要對(duì)被測(cè)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行試驗(yàn)、能量回饋試驗(yàn)、效率分析、電慣量模擬試驗(yàn)和負(fù)載熱試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試功能的介紹[18]。

3.1 負(fù)載運(yùn)行試驗(yàn)

電動(dòng)車要求動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輸出特性曲線包括2個(gè)工作區(qū):基速以上的恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，保證電動(dòng)車的載重和低速加速能力；基速以下的恒功率區(qū)，保證電動(dòng)車有充足的高速行駛和加速空間。因此，需要選擇合適的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩工作點(diǎn)測(cè)試電機(jī)驅(qū)動(dòng)特性。負(fù)載運(yùn)行試驗(yàn)中，測(cè)功機(jī)輸出正轉(zhuǎn)速，被測(cè)電機(jī)輸出正扭矩。被測(cè)電機(jī)帶動(dòng)測(cè)功機(jī)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，處于電動(dòng)狀態(tài)。

本文針對(duì)18 kW電機(jī)，選取額定電壓325 V (電動(dòng))、過(guò)電壓400 V(電動(dòng))、欠電壓250 V(電動(dòng))3個(gè)典型狀態(tài)下的特性曲線進(jìn)行分析。電動(dòng)工況下，500～8 000 r/min每間隔500 r/min取一個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)，恒轉(zhuǎn)速區(qū)每個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)下0～180 N·m間隔10 N·m為一個(gè)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩點(diǎn)；恒功率區(qū)每個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)下從0至最大轉(zhuǎn)矩間隔10 N·m為一個(gè)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩點(diǎn)，每個(gè)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩點(diǎn)記錄電機(jī)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、電流和電壓等參數(shù)。

3.2 能量回饋試驗(yàn)

能量回饋試驗(yàn)是模擬制動(dòng)過(guò)程中，測(cè)試被測(cè)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)下的工作性能。測(cè)試過(guò)程中，測(cè)功機(jī)給定正轉(zhuǎn)速，被測(cè)電機(jī)輸出負(fù)扭矩。測(cè)功機(jī)帶動(dòng)被測(cè)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，處于發(fā)電狀態(tài)。發(fā)電工況，直流電源輸出325 V。500～8 000 r/min間隔500 r/min取一個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)，恒轉(zhuǎn)速區(qū)每個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)下0～-180 N·m間隔-10 N·m為一個(gè)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩點(diǎn)；恒功率區(qū)每個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)下從0至最大轉(zhuǎn)矩間隔-10 N·m為一個(gè)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩點(diǎn)，每個(gè)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩點(diǎn)記錄電機(jī)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、電流和電壓等參數(shù)，特性曲線如圖6所示。

圖6 18 kW電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩特性曲線

由圖6可知，過(guò)壓的電機(jī)特性曲線與額定電壓的電機(jī)特性曲線基本吻合。額定電壓狀態(tài)和過(guò)壓狀態(tài)的恒扭矩速段為0～2 000 r/min；欠電壓狀態(tài)的恒扭矩速段為0～1 000 r/min，電機(jī)的負(fù)載能力明顯下降。恒功率區(qū)欠壓狀態(tài)的最大扭矩明顯小于額定電壓狀態(tài)和過(guò)壓狀態(tài)的最大扭矩。由此推斷恒功率區(qū)段欠壓的輸出最大功率小于額定電壓和過(guò)壓的最大功率。發(fā)電狀態(tài)恒轉(zhuǎn)速區(qū)段為0～2 000 r/min，與額定電壓下電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的特性曲線基本對(duì)稱。

3.3 效率分析

電機(jī)的效率特性是整車廠選擇電機(jī)和整車控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵參數(shù)，可以驗(yàn)證電動(dòng)車輛及其驅(qū)動(dòng)、控制裝置的開(kāi)發(fā)和測(cè)試設(shè)計(jì)的正確性，評(píng)估其性能指標(biāo)能是否滿足設(shè)計(jì)要求。其中，效率參數(shù)主要包括電機(jī)本體效率、電機(jī)逆變器效率和電機(jī)系統(tǒng)效率。本文主要對(duì)電機(jī)系統(tǒng)效率進(jìn)行處理和分析。

電機(jī)輸出功率計(jì)算式：

(1)

電機(jī)控制器輸出功率計(jì)算式：

Pf=3Uf·If·cosφ

(2)

直流電源輸出功率計(jì)算式：

Pm=Um·Im

(3)

電動(dòng)工況電機(jī)系統(tǒng)效率計(jì)算式：

(4)

發(fā)電工況電機(jī)系統(tǒng)效率計(jì)算式：

(5)

式中:Pe為電機(jī)輸出功率；Te、ne為電機(jī)輸出端扭矩和轉(zhuǎn)速；Pf為電機(jī)控制器輸出功率；Uf、If為電機(jī)控制器輸出相電壓和相電流；cosφ為功率因數(shù)；Pm為直流電源輸出功率；Um、Im為直流電源輸出直流電壓和電流；η1、η2為電機(jī)在電動(dòng)和發(fā)電工況下的系統(tǒng)效率。

電機(jī)MAP圖(又叫等高線圖、云圖)是電機(jī)測(cè)試時(shí)生成的一種數(shù)據(jù)曲線圖，主要是反映在不同轉(zhuǎn)速、扭矩下的電機(jī)效率分布情況[19]。本文采用MAP圖對(duì)4種不同工況下18 kW電機(jī)及控制器的系統(tǒng)效率進(jìn)行分析,結(jié)果如圖7～圖10所示。

圖7 額定電壓MAP圖

從圖7可以看出，額定電壓下，當(dāng)電機(jī)處于4 000 r·min、100 N·m區(qū)域，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率最高，達(dá)到94%；當(dāng)電機(jī)處于低速運(yùn)行時(shí)(0～1 500 r/min)和低扭矩運(yùn)行時(shí)(0～30 N·m)效率比較低。高效區(qū)(效率在85%以上)電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍在1 500～7 000 r/min范圍內(nèi)?？梢?jiàn),驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高效區(qū)工作轉(zhuǎn)速范圍較大，基本可以滿足電動(dòng)汽車整車性能工況要求。

圖8 過(guò)壓MAP圖

從圖8可以看出，過(guò)壓狀態(tài)下，當(dāng)電機(jī)處于4 000 r/min/90 N·m區(qū)域，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率最高，達(dá)到93%；當(dāng)電機(jī)處于低速運(yùn)行(0～1 500 r/min)和低扭矩運(yùn)行(0～30 N·m)時(shí)效率比較低。高效區(qū)電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍在1 500～7 000 r/min范圍內(nèi)。與額定電壓相比，過(guò)壓狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩點(diǎn)的工作效率更低。

圖9 欠壓MAP圖

從圖9可以看出，欠壓狀態(tài)下，最高扭矩從1 000 r/min開(kāi)始明顯下降，說(shuō)明欠壓時(shí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載能力下降。當(dāng)電機(jī)處于3 500 r/min/80 N·m區(qū)域，驅(qū)動(dòng)效率最高，達(dá)到94%。高效區(qū)電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍在1 500～6 500 r/min范圍內(nèi)。可見(jiàn),驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高效區(qū)工作轉(zhuǎn)速范圍較大，基本可以滿足電動(dòng)汽車整車性能工況要求。

圖10 能量回饋下的MAP圖

從圖10可以看出，當(dāng)電機(jī)處于4 000 r/min、-100 N·m區(qū)域，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率最高，達(dá)到87%；高效區(qū)(效率在85%以上)的范圍不足一半。由此可知，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能量回饋效率較低。

3.4 電慣量試驗(yàn)

傳統(tǒng)的測(cè)試平臺(tái)應(yīng)用機(jī)械慣量模擬車輛行駛中的運(yùn)動(dòng)慣量，精度低且存在級(jí)差。為此基于電慣量模擬技術(shù)，通過(guò)將車輛運(yùn)動(dòng)慣量折算到測(cè)功機(jī)軸的慣量，以模擬各種復(fù)雜路況下的車輛慣量[20]。

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)端通過(guò)轉(zhuǎn)速控制進(jìn)行升速試驗(yàn)：驅(qū)動(dòng)單元從0加速到額定轉(zhuǎn)速500 r/min；減速試驗(yàn)：驅(qū)動(dòng)單元從額定轉(zhuǎn)速500 r/min減速至0。試驗(yàn)過(guò)程通過(guò)設(shè)定電機(jī)加速時(shí)間，保證升速加速度為20 (r/min)/s，減速加速度為-20 (r/min)/s。

加載單元電機(jī)端分別進(jìn)行2.171、4.343、6.516、7.602 kg·m2的電慣量模擬試驗(yàn)，并記錄升速過(guò)程和減速過(guò)程中加載單元電機(jī)扭矩以及被測(cè)電機(jī)端的扭矩。加載單元電機(jī)端力矩即為電慣量模擬時(shí)附加的慣性力矩，其理論計(jì)算式如下：

(6)

式中：TJ為測(cè)功機(jī)輸出慣性力矩；T0為給定扭矩值；J為模擬慣量；J0為原系統(tǒng)慣量；α為被測(cè)電機(jī)加速度；i為傳動(dòng)比，i=-3.034。

忽略阻力矩,有:

(7)

式中：T1為被測(cè)電機(jī)端扭矩。

被測(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)臺(tái)架從0升速至額定轉(zhuǎn)速500 r/min，再驅(qū)動(dòng)臺(tái)架由500 r/min減速至0，全過(guò)程中測(cè)功機(jī)根據(jù)要求進(jìn)行不同的電慣量模擬加載。由此可以得到不同電慣量下的特性曲線,如圖11所示。

圖11 電慣量測(cè)試

圖11分別為2.171、4.343、6.516、7.602 kg·m2的電慣量模擬結(jié)果。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在升減速階段，測(cè)量得到的扭矩值在不同電慣量模擬工況下出現(xiàn)明顯不同，隨著模擬慣量的增大，需要更大的扭矩完成加減速過(guò)程，隨著給定模擬慣量值的增大，測(cè)功機(jī)輸出慣量模擬力矩與理論計(jì)算值的變化趨勢(shì)一致，測(cè)功機(jī)電慣量模擬功能良好，因此可根據(jù)不同工況下車輛運(yùn)動(dòng)慣量調(diào)整電慣量進(jìn)行模擬。此外，測(cè)功電機(jī)所模擬的慣量越大，被測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制穩(wěn)定性越低。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行大慣量模擬時(shí)，出現(xiàn)速度波動(dòng)是正常的；當(dāng)模擬慣量超過(guò)一定范圍，被測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制將無(wú)法穩(wěn)定。

3.5 溫升試驗(yàn)

電機(jī)溫升通常指額定負(fù)載下繞組的溫升。不同絕緣等級(jí)的電機(jī)繞組有不同的溫升限制，為了保證行駛工況下的電機(jī)壽命，需考察驅(qū)動(dòng)電機(jī)的溫升特性。此外，電機(jī)控制器是電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心部件，須具有耐高溫、高可靠性和高集成度的特點(diǎn)，因此需考察控制器的耐高溫性能。

選擇在額定轉(zhuǎn)速為3 000 r/min，額定扭矩為57 N·m工況下進(jìn)行溫升試驗(yàn)。通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動(dòng)采集存儲(chǔ)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，電機(jī)及控制器溫升試驗(yàn)結(jié)果如圖12所示。

圖12 電機(jī)及控制器溫升試驗(yàn)結(jié)果

由圖12可以看出，隨著運(yùn)行時(shí)間增長(zhǎng)，溫度出現(xiàn)增大趨勢(shì)。其中，控制器在穩(wěn)定運(yùn)行后溫升幅度相對(duì)較小，而電機(jī)繞組和電機(jī)溫度的溫升幅值較大。

4 結(jié) 語(yǔ)

(1) 本文測(cè)試平臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)寬轉(zhuǎn)速范圍(0～10 000 r/min)的電機(jī)試驗(yàn)。

(2) 針對(duì)CAN通信協(xié)議不同的電機(jī)控制器，該試驗(yàn)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)通信協(xié)議的自主配置，可適應(yīng)多種類型控制器。

(3) 該測(cè)試平臺(tái)能完成不同類型的電機(jī)及控制器的性能試驗(yàn)，且可自動(dòng)繪制電機(jī)效率MAP圖分析其驅(qū)動(dòng)性能。