節能回饋型電動汽車加載試驗臺的設計與研究

杜立云

摘 要：隨著動力電池技術的逐漸成熟，綠色環保的電動汽車已經成為未來汽車的發展趨勢，而加載試驗臺是電動汽車生產廠家的必備檢驗設備，設計一款高效節能的加載試驗臺，滿足用戶性能要求的同時節省大量的能源消耗成本。

關鍵詞：電動汽車；驅動電機；控制系統；試驗臺

中圖分類號：U463 文獻標識碼：A

面對日益嚴峻的大氣環境壓力，高效率、無污染的電動汽車得到了許多國家政府和企業的高度重視，并被視為改善交通能源結構以及改善城市大氣環境的最有效途徑之一。電動汽車是指以動力電池為動力，用以電動機和控制器為主的驅動系統驅動車輪行駛，符合道路交通、安全法規各項要求的車輛，工作原理為：動力電池→電流→電力調節器→電動機→動力傳動系統→驅動汽車行駛，驅動系統對整車的運行性能起著關鍵作用，而加載試驗臺為驅動系統最直接考核設備，能為整車設計提供關鍵數據，本課題將研究一套具有節能回饋功能的電動汽車加載試驗臺。

一、試驗臺的組成結構

加載試驗臺共有加載器部分、扭矩轉速測量部分、電量測量部分、計算機系統部分和機械部分五個分系統構成，系統協作實現電動汽車驅動系統的牽引速度、牽引扭矩、回饋電壓、回饋電流、回饋效率等性能參數的檢測，系統結構如圖1所示。

二、各分系統的功能和關鍵技術指標

1 加載器部分

加載部分采用四象限交流變頻回饋加載器，由一臺交流變頻電機和一臺交流變頻回饋加載控制器組成。加載能量通過加載控制器回饋電源。

關鍵技術指標包括：冷卻方式、電源要求、電網頻率、額定加載功率、額定加載扭矩、額定轉速、最高轉速、恒扭矩控制穩定度、恒轉速控制穩定度。

特點：可以四象限運轉，即既可以作發電機運轉，也可以作電動機運轉；既可以正向加載，也可以反向加載（饋電）；在額定轉速以下可以保持恒扭矩加載（零轉速甚至反轉），額定轉速以上可以恒功率加載；可以【恒扭矩（加載）/恒轉速（倒拖）】兩種工作方式以適應不同測試需要。要求轉速閉環加載，在低速時可以穩定加載；恒扭矩和恒轉速控制在全程轉速和扭矩范圍內穩定可靠。

2 扭矩轉速測量部分

扭矩測量是測量主要部件，對最終測量數據的精度起著決定性作用，選用高可靠的應變式扭矩傳感器，保證其在高、低轉速以及正反轉速下具有同樣的扭矩特性，響應快，調零方便，穩定性好，一般配備多種種不同量程傳感器以保證精度，關鍵技術指標包括：扭矩測量范圍、扭矩測量精度、轉速范圍和過載能力（在120%額定扭矩范圍內保精度測量和瞬時沖擊不高于300%額定扭矩不破壞傳感器）。

3 電量測量部分

變頻器電量測量儀：電動汽車電機多為PWM變頻驅動，其PWM電量的測試，普通工頻電量儀表不可靠，選用高檔精密測量設備。

變頻電流互感器：普通工頻互感器不能應用于變頻電流測試，必須選用變頻專用電流傳感器。

4 計算機系統部分

扭矩、轉速、電流、電壓、功率、功率因數、工頻等通過儀表的接口485/232自動采集，溫度、電阻鍵盤鍵入計算機，計算機進行數據處理、顯示、報表、曲線擬合、打印等。

電動汽車電機試驗軟件，在變頻電機測量參數基礎上增加直流電量測試、饋電功能測試等功能，試驗方法及項目參考GB/T18488.1，2-2006電動汽車用電機及其控制器試驗方法。

5 機械部分

采用T型槽鑄鐵平板安裝試驗臺個主要部件，聯軸器采用彈性聯軸器。

三、可進行的試驗項目

各項試驗項目主要參考標準《GB/T18488.1，2-2006電動汽車用電機及其控制器試驗方法》、《GB1032-2005三相異步電機試驗方法》、《GB/T22670-2008變頻器供電三相籠型感應電動機試驗方法》，主要進行負載試驗、效率試驗和饋電試驗。

負載試驗：按《GB18488.2-2006》中5.4電機轉矩一轉速特性及效率測試在額定電壓和額定負載下運行，在完成額定點的效率測量后，測試電機小于額定轉速的恒轉矩特性和大于額定轉速的恒功率特性。整個電機轉矩/轉速特性的測量值應在十點以上.該試驗實際上同于變頻電機的扭矩-頻率特性曲線。

效率試驗：在額定電壓、額定功率下，測定控制器輸入直流電壓電流功率、電動汽車電機輸入變頻電壓變頻電流變頻功率和電機的輸出扭矩轉速功率，進而計算出控制器及電機效率。

饋電試驗：按《GB18488》中5.5條（3），可以非常方便的采用發電試驗方法進行，交流變頻回饋加載器以【恒扭矩】或【恒轉速】拖動在不同轉速下進行。

結語

本節能回饋型電動汽車加載試驗臺具有控制精度高、控制容易、能拖動、可以將加載過程中產生的電能回饋到電網重復利用等優點，在滿足電動汽車驅動性能檢測的同時也為用戶節約能源帶來較大的經濟效益，隨著國家節能環保要求的加強，該類型試驗臺的普及將會成為必然的趨勢。

參考文獻

[1]陳清泉.現代電動車、電機驅動及電力電子技術[M].北京：機械工業出版社，2005.