摘要:由于电动汽车具有绿色环保和能源利用效率高等优点,已经成为未来汽车的发展趋势。本文对驱动电机及其控制系统试验台进行了方案设计,详细分析试验台的测功系统、动力电源系统、测量系统。
　　关键词:电动汽车;驱动电机;控制系统;试验台
　　
　　1前言
　　
　　汽车已经成为日常生活中离不开的代步和运输工具。但是,随着机动车数量的逐渐增多,环境污染和石油资源匾乏日益显著,电动汽车因其具有绿色环保和能源利用效率高等优点,使得世界各国都在积极努力地研究能够代替传统汽车的电动汽车。电动汽车由于能够实现超低排放甚至零排放的要求,因此得到了许多国家政府和企业的高度重视,并被视为调整交通能源使用结构和改善城市大气环境质量的有效途径之一。
　　
　　2电动汽车的结构
　　
　　电动汽车的组成包括:电力驱动及控制系统、驱动力传动系统等。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心,电动汽车,相对燃油汽车而言,主要差别(异)在于四大部件,驱动电机,调速控制器、动力电池、车载充电器。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。
　　由于电动汽车的核心是驱动电机及其控制系统,驱动电机及控制器性能对整个电动汽车的性能起到至关重要的作用,建立相关的专用测试试验台非常迫切和必要的。
　　
　　3电动汽车驱动电机及控制器试验台
　　
　　该试验台主要有以下及部分构成测功机系统(模拟负载)、动力电池模拟系统、机械及电功率测量系统等构成。
　　3.1负载模拟系统
　　在进行电机的热试验、效率测试试验、测绘电机的转矩-转速特性曲线试验和进行电动汽车的各种性能试验时,都需要给电机施加机械负载。加载设备是测功机,它能满足试验范围内平稳、精确地调节负载和转速的大小,同时可以实现集中的远距离操纵(上位机软件操作)。电动汽车试验台的负载模拟模块就是选用测功机作为加载装置,根据电动汽车的实际运行工况,通过控制系统调节测功机的吸收功率,从而来实现行驶阻力的实时模拟。测功加载装置按工作原理可以分为水力测功机、机械摩擦制动器、磁粉制动器、电涡流测功机、电力测功机等。由于电力测功机具有控制精度高、控制容易、能拖动、可以将加载过程中产生的电能回馈到电网重复利用等优点,得到广泛应用。
　　在进行测功机的选择时,应该根据测功机的特性曲线来选用测功机,以此来检查被选用的测功机是否可以测出原动机全部运行工况下的功率、转矩与转速。根据资料,国外高挡大客车的发动机最大功率大多在160-400kW之间,最大扭矩大多不会超过2200N.m。国产大客车发动机的动力性不如国外,国产发动机的最大功率一般不会超过300kW,最大扭矩一般不会超过2200N.m。国内外已开发出来的电动汽车汽电机的功率多在9-115 kW之间,因此,根据目前电动汽车所用电机的功率状况, 试验台选择90kW、220kW、 250kW三台测功电机。
　　90kW测试高速小扭矩电机;220kW测试高速大扭矩电机;250kW测试低速大扭矩电机。
　　3.2 动力电源系统
　　针对不同的试验内容和试验对象,电动汽车用电机应选择不同的供电方式。在做电机性能及其控制系统的试验、制动能量回收的试验、电动汽车的动力性试验时,可以选择供电网络中的动力电源;在做蓄电池性能试验、蓄电池智能监控系统试验、电动汽车的能耗和续驶里程试验时,应当选用动力蓄电池作为电源。配备两套供电方式主要是从蓄电池方面考虑::一是蓄电池使用寿命有限,经常使用蓄电池试验会造成不必要的浪费;二是蓄电池属于二次电源,放电完毕后需要充电,充放电的过程中必然存在能量的损耗:三是蓄电池储存的电量有限,有时试验需要持续时间较长,反复试验的次数较多,蓄电池内部储存的电量可能不能保证试验的正常进行,这样会使试验中断,而直接使用电网中的动力电源不存在这方面的问题,比较方便。因此综合考虑,选用了上述两种供电方式,同时尽量避免使用蓄电池做试验台的动力电源。目前有ABin、Digatron等电池模拟系统、可以模拟电池的各种状态给电机供电,价格较昂贵。
　　3.3 测量系统
　　电机试验台应能够测取电机所有的电参数及机械参数,测量电机的输出扭矩和转速的扭矩转速传感器,从传感器稳定性和精度要求方面,选用德国进口的HBM转速扭矩传感器。
　　电机所有电参数由功率分析仪测取,包括动力电源的电流、电压、功率;电机三相电压、电流、功率、频率等参数。目前市场上满足要求的有日本横河和瑞士LEM的功率分析仪,从经济性方面考虑日本横河更为经济。
　　3.4试验台整体结构
　　上面对试验台的主要构成部分进行了分析介绍,试验台的总体进行了规划和设计,从经济性方面考虑,我们采用一台变频器来控制三台测功机(非同时控制),通过变频器控制切换柜来切换,功率计及动力电源系统均可以共用。
　　
　　4 结束语
　　
　　本文人对电动汽车用电机及控制系统试验台进行了详细的论述,从测功机系统、动力电源系统、参数采集系统进行了全面的分析,试验台从经济性、稳定性和可靠性等方面进行设计。
　　
　　参考文献
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