汽车试验学课件 第10章 汽车总成与部件试验2

汽车试验学（第1版）三江学院许兆棠第10章

汽车总成与零部件试验

10.2.1

驱动电机试验的目的、标准及项目

10.2.2

驱动电机输入输出特性的试验

10.2.3驱动电机温升特性的试验10.2.4驱动电机控制器安全保护功能的试验

10.2.5驱动电机环境适应性的试验10.2驱动电机的试验10.2.1驱动电机试验的目的、标准及项目

1.驱动电机试验的目的及标准

驱动电机试验的目的是要得到驱动电机的输出特性、效率、温升特性等，用于评价驱动电机的性能。

驱动电机的试验标准包括：GB/T18488.2-2015《电动汽车用驱动电机系统第2部分：试验方法》和GB/T18488.1-2015《电动汽车用驱动电机系统第1部分：技术条件》。在执行汽车试验标准的驱动电机试验中，根据这些标准，开展驱动电机的试验。

2.驱动电机试验的项目驱动电机试验的项目包括输出特性、安全防护、环境适应性、噪声和电磁兼容等项目，具体要求见表10-1。

试验样品通常是单个电机和控制器，但由于电机在不同类型的车辆上，可能采取的封装或集成方式不同，例如部分混合动力汽车(HEV)或插电式混合动力汽车(PHEV)，电机系统集成度高，需要结合标准提出更有针对性的测试方案。10.2.1驱动电机试验的目的、标准及项目表10-1驱动电机的试验项目序号试验项目序号试验项目l一般要求19最高工作转速2外观20驱动电机系统效率3外形和安装尺寸21控制精度4质量22响应时间5驱动电机控制器壳体机械强度23驱动电机控制器工作电流6液冷系统冷却回路密封性能24馈电特性7驱动电机定子绕组冷态直流电阻25安全接地检查8绝缘电阻26驱动电机控制器的保护功能9耐电压27驱动电机控制器支撑电容放电时间10超速28低温11温升29高温12工作电压范围30湿热13转矩一转速特性31耐振动14持续转矩32防水、防尘15持续功率33盐雾16峰值转矩34电磁兼容性17峰值功率35可靠性18堵转转矩

10.2.1驱动电机试验的目的、标准及项目10.2.2驱动电机输入输出特性的试验电机输入输出特性主要进行以下试验：电机转矩一转速特性及效率、再生能量回馈特性、电机及其控制器的过载能力、最高工作转速、电压波动、温升限值、超速、堵转转矩和堵转电流。10.2.2驱动电机转矩一转速特性的试验

1．驱动电机转矩一转速特性的试验

（1）转速测试点的选取

试验时，在驱动电机系统工作范围内一般取不少于10个转速点，最低转速点宜不大于最高工作转速的10%，相邻转速点之间的间隔不大于最高工作转速的10%，测试点选择时应包含必要的特征点，如额定工作转速点、最高工作转速点、持续功率对应的最低工作转速点、其他特殊定义的工作点等。10.2.2驱动电机转矩一转速特性的试验

（2）转矩测试点的选取

试验时，在驱动电机系统电动或馈电状态下，在每个转速点上一般取不少于10个转矩点，对于高速工作状态，在每个转速点上选取的转矩点数可适当减少，但不宜低于5个，测试选择时应包含必要的特征点，如持续转矩数值处的点、峰值转矩（或最大转矩）数值处的点、持续功率曲线上的点、峰值功率（或最大功率）曲线上的点、其他特殊定义的工作点等。10.2.2驱动电机转矩一转速特性的试验

（3）测量参数的选择

试验时，在相关的测试点处可以全部或者部分测量下列参数：驱动电机控制器直流母线电压和电流；驱动电机的电压、电流、频率及电功率；驱动电机的转矩、转速及机械功率；驱动电机、驱动电机控制器或驱动电机系统的效率；驱动电机电枢绕组的电阻和温度；冷却介质的流量和温度；其他特殊定义的测量参数等。10.2.2驱动电机转矩一转速特性的试验

（4）测试系统

电动工作状态下驱动电机转矩一转速特性测量系统如图10-5所示，用于电动工作状态下驱动电机的转矩一转速特性、功率等测量。驱动电机通过联轴器与功率测量仪连接，功率测量仪联接通过联轴器与测功率机连接。驱动电机与驱动电机控制器连接，驱动电机控制器与蓄电池连接；测试时，驱动电机控制器控制驱动电机转动，驱动电机通过联轴器、功率测量仪带动测功机转动，测功机消耗驱动电机输出的能量，蓄电池向驱动电机控制器、驱动电机供给能量，功率测量仪测量驱动电机输出轴输出的转矩、转速和功率等。非特殊说明，用测功机或具备测功机功能的设备作为负载。图10-5电动工作状态下驱动电机转矩一转速特性测量系统1驱动电机2联轴器3功率测量仪4测功机10.2.2驱动电机转矩一转速特性的试验

馈电工作状态下驱动电机特性的测量系统如图10-6所示，用于馈电工作状态下驱动电机的输入转矩、输入转速、输入和输出功率等测量。馈电工作状态下驱动电机特性的测量系统是将电动工作状态下驱动电机转矩一转速特性测量系统中的测功机换成调速电机。试验时，给驱动电机控制器一个汽车制动信号，调速电机输出轴的转速模拟汽车制动、下长坡等驱动电机馈电工作状态下的转速，并向系统输入转矩、转速、功率，驱动电机变为发电机，通过驱动电机控制器向蓄电池充电。将调速电机改为测功的电机，则馈电工作状态下驱动电机特性的测量系统变为电动工作状态下驱动电机转矩一转速特性测量系统，测功的电机既可作为负载，又可作为动力装置。图10-6馈电工作状态下驱动电机特性的测量系统1驱动电机2联轴器3功率测量仪5调速电机10.2.2驱动电机转矩一转速特性的试验驱动电机特性的测量系统10.2.2驱动电机转矩一转速特性的试验驱动电机特性的测量系统联轴器联轴器电力测功机电力测功机10.2.2驱动电机转矩一转速特性的试验驱动电机特性的电力测功系统10.2.2驱动电机转矩一转速特性的试验

（5）驱动电机转矩一转速特性试验的试验时。首先根据测试目的，确定被测驱动电机是处于冷或热工作状态；再根据图10-6，由驱动电机控制器控制驱动电机运行及完成试验。

驱动电机控制器的输入、输出功率通过测量驱动电机控制器输入或输出电压和电流计算得到，测量时，电压和电流的测量点在驱动电机控制器靠近接线端子处可在接线端子处安装专用的三通测量接头，测量接头分别与驱动电机控制器接头、导线接头、测量导线接头联接，测量导线用于电压和电流的测量，用具有计算机通信接口的数字式万用表和霍尔电流钳分别直接测量电压和电流，并通过计算机记录电压和电流；驱动电机控制器的输入、输出功率也可以通过电功率分析仪测量获得。

驱动电机的工作转矩、工作转速和输出功率由功率测量仪直接测量得到，忽略刚性联轴器的功率损失。测量过程中，防止被测驱动电机系统过热影响测量的准确性。必要时，驱动电机转矩一转速特性曲线可分段测量。

在驱动电机转速范围内，测量点数不少于10个，根据测试结果，绘制转矩一转速特性曲线。10.2.2驱动电机转矩一转速特性的试验霍尔电流钳数字式万用表电功率分析仪10.2.2驱动电机转矩一转速特性的试验10.2.2驱动电机转矩一转速特性的试验

2.驱动电机控制器的效率计算驱动电机控制器的效率：（10-1）式中，为驱动电机控制器的效率；为驱动电机控制器的输出功率，单位kw；为驱动电机控制器的输入功率，单位kw。10.2.2驱动电机转矩一转速特性的试验

3.驱动电机的效率计算

驱动电机的效率：（10-2）式中，为驱动电机的效率；为驱动电机的输出功率，单位kw；为驱动电机的输入功率，单位kw。10.2.2驱动电机转矩一转速特性的试验

4.电动工作状态下驱动电机系统的效率计算

驱动电机系统处于电动工作状态时，输入功率为驱动电机控制器直流母线输入的功率，输出功率为驱动电机轴端的机械功率，电动工作状态下驱动电机系统的效率：（10-3）式中，为电动工作状态下驱动电机的效率；n为驱动电机的转速，单位r/min；T为驱动电机轴端的扭矩，单位N•m；I为驱动电机直流母线电流平均值，单位A；U为驱动电机直流母线电压平均值，单位V。10.2.2驱动电机转矩一转速特性的试验

5.馈电工作状态下驱动电机系统的效率计算

驱动电机系统处于馈电工作状态时，输入功率为驱动电机轴端的机械功率，输出功率为驱动电机控制器直流母线输出的功率，馈电工作状态下驱动电机系统的效率：（10-4）10.2.2驱动电机转矩一转速特性的试验

6.持续转矩和转速的测量

持续转矩为规定的驱动电机的最大、长期工作的转矩。在驱动电机控制器直流母线为额定电压下，通过功率测量仪，测量驱动电机输出的持续转矩和相应的转速。

7.持续功率的计算

持续功率是由持续转矩和相应的转速得到的功率。根据测得驱动电机的持续转矩和相应的转速，可计算得驱动电机在相应工作点的持续功率：（10-5）10.2.2驱动电机转矩一转速特性的试验

8.峰值转矩和转速的测量

在驱动电机系统为冷态和驱动电机控制器直流母线为额定电压下，通过功率测量仪，测量驱动电机输出的峰值转矩、相应的转速和持续时间，驱动电机输出的峰值转矩的持续时间为1min或30s。

9.峰值功率的计算

根据测得的驱动电机输出的峰值转矩、相应的转速，由式（10-5）计算得峰值功率。10.2.2驱动电机转矩一转速特性的试验

10.堵转转矩的测量堵转转矩是指驱动电机的转子在所有角位堵住时所产生的最小转矩。

在驱动电机系统为冷态和驱动电机控制器直流母线为额定电压下，将驱动电机的转子堵住，通过驱动电机控制器为驱动电机施加所需要的堵转转矩，再通过功率测量仪，测量堵转转矩和堵转时间。沿圆周方向等分取5个堵转点，分别测量堵转转矩和堵转时间，取最小堵转转矩作为堵转转矩。

11.最高工作转速的测量

在驱动电机系统为热态、驱动电机控制器直流母线为额定电压、额定负载和稳定工作状态下，通过功率测量仪，测量驱动电机输出的最高工作转速、相应的持续时间，驱动电机输出的最高工作转速的持续时间不少于3min。10.2.3驱动电机温升特性的试验温升特性测试试验是测量驱动电机的温度随时间变化的特性。温升是电机性能的重要表征参数，采用电阻法，因驱动电机的内阻很小，用毫欧表或或低电阻测试仪测量驱动电机绕组的电阻，计算得到温升。驱动电机绕组的电阻增大，温度随之升高，这样，或根据绕组电阻的增加确定绕组的温度。试验前，测量驱动电机某一绕组在冷态下的电阻和温度并记录。试验时，使驱动电机在一定的状态下运行，温度稳定后，驱动电机断能，立即停机，立即测量驱动电机绕组的电阻随时间变化情况，最长每隔30s测量一次，直到绕组的电阻变化平缓为止，记录时长不低于5min。温升计算公式为：（10-6）红外测温仪10.2.3驱动电机温升特性的试验毫欧表低电阻测试仪10.2.4

驱动电机控制器安全保护功能的试验

1.短路保护测试用设置故障法进行测试。先对驱动电机控制器的三相输出端子进行短路，产生短路故障，输入端子加额定直流电压，将驱动电机控制器置于工作状态，观察控制器是否可以自动断开，进入保护状态，或者出现损坏等问题。在短路故障后，解除短路故障，通过运行驱动电机，检查驱动电机控制器是否能正常工作。2．过电流保护测试过电流保护测试的方法：在测功机台架进行测试，将电机固定在某个转速，通过控制装置控制测功机，增加转矩，观察电流增加至超出允许的范围后驱动电机控制器的状况，确定驱动电机控制器的安全性。10.2.4

驱动电机控制器安全保护功能的试验

3.过电压、欠电压保护测试过电压、欠电压保护测试方法：测试时，将直流电压分别调至高于和低于控制器的工作电压范围，观察驱动电机控制器是否能工作。

4.过热保护功能测试过热保护功能测试的目的是测试驱动电机控制器过热保护功能。

驱动电机控制器过热保护功能测试的方法：测试时，将控制器放在高温箱中，箱内温度高于控制器的保护温度，观察控制器温度在超出保护温度后能否停机或需要采取其他保护措施。驱动电机过热保护功能测试的方法：在测功机试验台上，控制电机处于峰值功率状态，电机温度迅速升高，观察电机及其控制器系统是否进行保护性停止运行，或者通过自动降低功率使温度控制在允许的范围。10.2.5

驱动电机环境适应性的试验

1.低温试验低温试验的目的是在低温下复测绝缘电阻，防止低温时材料冷缩及低温引起的绝缘损环，检查能否空载起动，低温后驱动电机能否正常工作。

低温试验的方法：将驱动电机和驱动电机控制器正确连接后入低温箱内，使箱内温度降至-40℃，并保持2h。试验过程中，驱动电机系统处于非通电状态。低温贮存2h后，在低温箱内用绝缘电阻测试仪（又称兆欧表）复测绝缘电阻，复测绝缘电阻期间，低温箱内的温度保持在-40℃；在低温箱内为驱动电机系统通电，检查能否空载起动，空载起动时，低温箱内的温度仍保持在-40℃；再将驱动电机控制器直流母线的电压设为额定电压，驱动电机工作于持续转矩、持续功率下，检查驱动电机系统能否正常工作。10.2.5

驱动电机环境适应性的试验电机环境试验箱10.2.5

驱动电机环境适应性的试验环境试验箱下驱动电机功率测试电力测功机环境试验箱驱动电机10.2.5

驱动电机环境适应性的试验环境试验箱下电机功率测试环境试验箱电力测功机10.2.5

驱动电机环境适应性的试验绝缘电阻测试仪10.2.5

驱动电机环境适应性的试验

2.高温试验高温试验的目的是在高温下复测绝缘电阻，防止高温时材料热胀引起的绝缘损环，检查高温下驱动电机能否正常工作。高温试验的方法：将驱动电机和驱动电机控制器正确连接后入高温箱内，使箱内温度降至85℃，并保持2h。试验过程中，驱动电机系统处于非通电状态。高温贮存2h后，检查驱动电机轴承内的油脂是否外溢，在高温箱内用绝缘电阻测试仪复测绝缘电阻，复测绝缘电阻期间，高温箱内的温度保持在85℃。高温贮存2h后，将驱动电机控制器直流母线的电压设为额定电压，驱动电机工作于持续转矩、持续功率下，检查驱动电机系统能否正常工作。进行高温工作试验，将驱动电机放入高温箱内，驱动电机控制器直流母线的电压设为额定电压，驱动电机工作于持续转矩、持续功率下，检查驱动电机系统能否正常工作2h。高温工作2h后，在高温箱内复测绝缘电阻，复测绝缘电阻期间，高温箱内的温度保持在85℃。10.2.5

驱动电机环境适应性的试验

3.湿热试验湿热试验的目的是在湿热下复测绝缘电阻，确认驱动电机及其控制器的绝缘是否能在湿热条件下的使用。将驱动电机和驱动电机控制器正确连接后入放入温度为（40±5）℃、相对湿度为90%~95%的湿热箱内，保持48h。试验过程中，驱动电机系统处于非通电状态。湿热贮存48h后，在湿热箱内用绝缘电阻测试仪复测绝缘电阻，确认电机及控制器的绝缘是否能满足湿热条件下的使用，然后观察外壳是否有腐蚀情况，复测绝缘电阻期间，湿热箱内的温度仍保持在（40±5）℃，相对湿度为90%~95%。复测绝缘电阻后，进行常态下工作试验，将驱动电机控制器直流母线的电压设