電動汽車用輪轂電機性能試驗設計

    根據輪轂電機獨特的外轉子結構，設計了電動汽車輪轂電機性能試驗臺，包括輪轂電機控制系統、試驗臺架和測量與控制系統三部分，通過調節電機的輸入量和負載轉矩，不僅能測量輪轂電機的基本參數， 如輸入電壓/電流，輸入功率，電機轉速，輸出轉矩等，還能對電機進行各種試驗，如空載試驗、加載試驗、效率試驗等，全面檢測輪轂電機的性能，為輪轂電機的設計和優化提供數據支持。

試驗臺硬件結構和功能設計

    輪轂電機性能試驗臺主要由三部分組成：輪轂電機控制系統、試驗臺架和測量與測控系統。各部件 技術參數見表 1。 
    2.1. 輪轂電機控制系統 輪轂電機控制系統主要用于獨立控制電機的啟動、加速、正反轉、電制動等，如圖 3 所示。系統鉛酸動力電池串聯作為電源，雙投開關用于切換系統輸入電壓等級，方便不同額定電壓的控制 器的快速更換。反轉開關閉合，電機反向運行，反之正轉。電子加速器和制動踏板分別控制電機的速度 和電制動。
     2.2. 試驗臺架 試驗臺架主要由三爪卡盤、轉矩轉速傳感器和磁粉制動器組成，如圖 4 所示。 三爪卡盤用于固定輪轂電機主軸，卡盤通孔內開有鍵槽，防止電機主軸在大扭力下打滑。轉矩轉速傳感器的主軸與試驗臺架中心軸重合，并通過兩個傳感器聯軸器固定，以保證精度。磁粉制動器為電機提供負載扭矩。

2.3. 測量與控制系統
    為測量與控制系統編寫軟件系統“電動汽車輪轂電機性能試驗臺”，用于監測電機運行參數，控制 電機負載，生成電機性能曲線和報表輸出，其功能結構如圖 5 所示。3. 輪轂電機試驗
    根據輪轂電機的性能要求，設計了輪轂電機的試驗項目，包括空載試驗、加載試驗、效率試驗等。下面以一臺自主研制的 3 kW 輪轂電機電機為例，進行試驗項目說明。電機的基本參數見表 2。3.1. 空載試驗 空載試驗主要測量電機的最高轉速、空載電流、損耗等[4]。試驗時，保持額定電壓不變，電機不帶 負載運行，逐步調節電機轉速至最大值，記錄電機的最高轉速、空載電流、輸入功率等參數。試驗結果 見表 3。3.2. 加載試驗 加載試驗時，給電機施加 1.5 倍額定輸出轉矩，然后逐步降低轉矩至0.25 N T ，適當選取若干個點， 記錄電機運行參數。根據所得數據，繪制電機的電流特性( inIT − 曲線)、機械特性(nT − 曲線)和功率特性 ( in PT − 、 outPT − 和 T η − 曲線)，分別見圖 6~8。加載電流特性，是指輸入電流關于輸出轉矩的函數，輪轂電機的加載電流特性是一條斜率為正的直 線。機械特性，是指電機轉速關于輸出轉矩的函數。輪轂電機的機械特性是一條斜率為負的直線，與橫、 縱坐標的交點節距分別代表電機的堵轉轉矩和空載轉速。 功率特性，是指電機的輸入/輸出功率關于輸出轉矩的函數。為方便觀察，圖 8 中還給出了系統效率關于輸出轉矩的函數。3.3. 效率試驗 效率試驗的主要目的是測量電機和控制器在不同轉矩和轉速下的效率分布，并繪制系統效率 MAP 圖[5]。所謂系統效率MAP圖，是指系統效率關于電機轉速和輸出轉矩的二元函數 ( ) , f n T η = 曲面在nT − 平面的等高投影，是分析電機效率性能的重要依據。圖9給出了試驗電機的系統效率 MAP，圖中還畫出 了電機的機械特性及其擬合線。

結束語
    根據輪轂電機外轉子的結構特點，設計了輪轂電機性能試驗臺，包括輪轂電機控制系統、試驗臺架 和測量與控制系統三部分，可全面檢測電機和控制器的輸入電壓/電流、輸入功率、電機轉速、輸出轉矩， 系統效率等參數，并對電機進行各類試驗，如空載試驗、加載試驗、效率試驗等。結果表明，輪轂電機 性能試驗臺能很好的檢測輪轂電機運行過程中的參數，為輪轂電機的設計和測試提供數據支持。