驅動電機空載電流測量結果的不確定度分析

未倩倩，戴 銘

（中汽研新能源汽車檢驗中心（天津）有限公司，天津 300300）

驅動電機空載主要用于維持電機本身的機械運轉的摩擦阻力、鐵耗、銅耗等，空載電流在一定程度上能夠反映該驅動電機的工作效率，對于驅動電機能耗評價有一定的意義。但由于在檢測過程中存在一定的誤差，通過對空載電流測量結果的不確定度進行評定，可以分析總結主要影響因素，為提高檢測水平和檢測精度提供指導。

1 應用實例

1.1 測量方法

環境條件控制在25℃±2℃范圍內，如圖1所示，測功機不連接，施加規定的空載電壓，功率分析儀采集u、v、w三相交流電的有效值，并將結果傳遞給上位機軟件。待輸出功率穩定后讀取上位機軟件的示值作為測試值，要求間隔30min，兩次讀數之差為上一個讀數的3%以內。

1.2 檢測儀器、設備

功率分析儀的校準結果見表1。

表1 功率分析儀檢定結果

1.3 試驗方案布置

按圖1所示完成樣品安裝和系統連接，其中由于該試驗為空載工況，所以冷水機和測功機不必接入系統。

圖1 測量原理圖

2 數學模型

由于采用功率分析儀直接測量被試樣品的三相交流電電流的有效值，故測量模型為：

式中：——為電流值；、、——三相電流實際測試值。

靈敏系數：

3 測量不確定度的來源分析

通過從 “人、機、料、法、環”幾個維度進行分析，影響電流測量的因素主要包括：人員重復性測量、數據修約、儀器設備誤差和不確定度、樣品穩定性、環境溫度以及數據讀取點的選取等，如圖2所示。

圖2 空載電流測量不確定度因果關系圖

1）數據讀取引入的不確定

數據讀取引入的不確定度有2個方面。一是數據讀取點的選擇，此類不確定度分量采用A類不確定度評定方法。二是從上位機讀取數據為小數點后2位，功率分析儀顯示為小數點后4位，此類不確定度主要是由于數據修約引入，采用B類不確定度評定方法。

2）設備引入的不確定度

電池模擬器的輸出電壓（即被試樣品的輸入電壓）會影響空載電流的測試結果，但由于本次評定空載電流采用直接測量的方法獲得，因此電壓對不確定度的影響歸為電流重復性測量，即采用A類不確定度評定方法。

功率分析儀直接測量電流，對不確定度的影響主要有測量誤差和不確定度，采用B類不確定度評定方法。

3）樣品穩定性引入的不確定度

本次評定采用同一樣品，樣品穩定性引入的不確定度采用A類不確定度評定方法。

4）環境因素引入的不確定度

環境溫度的變化對電子繞組的阻值有影響，從而間接影響電流的測量不確定度。此類不確定度采用A類不確定度評定方法。

5）人員引入的不確定度

本次評定為同一檢驗員的重復性測量，采用A類不確定度評定方法。

6）測量重復性引入的不確定度

將以上影響因素所產生的重復性因素組合在一起，歸入為輸出量的重復性因素，采用A類不確定度評定方法。不分別評估各輸入量重復性引入的不確定度分量，而是直接評估測量結果的重復性引入的不確定度分量。

4 測量數據的采集

重復進行5次此試驗，分別記錄u、v、w三相輸入電流，見表2。

表2 測量數據

5 測量不確定度的分量評定

空載電流測量不確定度匯總表見表3。

表3 空載電流測量不確定度匯總表

1）A類不確定度評定

測量平均值：

重復進行相同測量產生的不確定度，本次評定中進行5次，但實際檢測只進行1次，因此測量不確定度為：

2）B類不確定度評定

數據修約引入不確定度±0.005A，矩形分布。

功率分析儀的偏差不確定度-0.0003A，矩形分布。

功率分析儀不確定度4×10A，正態分布。

3）合成標準不確定度計算

4）擴展不確定度計算

擴展不確定度（=2）=×=0.02A

6 測量結果表示

測量的空載電流=3.05A±0.02A（=2，對應約95%的置信概率），空載電流的置信區間為[3.03A，3.07A]。