根據(jù)輪轂電機(jī)獨(dú)特的外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)性能試驗(yàn)臺(tái)，包括輪轂電機(jī)控制系統(tǒng)、試驗(yàn)臺(tái)架和測(cè)量與控制系統(tǒng)三部分，通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)的輸入量和負(fù)載轉(zhuǎn)矩，不僅能測(cè)量輪轂電機(jī)的基本參數(shù)， 如輸入電壓/電流，輸入功率，電機(jī)轉(zhuǎn)速，輸出轉(zhuǎn)矩等，還能對(duì)電機(jī)進(jìn)行各種試驗(yàn)，如空載試驗(yàn)、加載試驗(yàn)、效率試驗(yàn)等，全面檢測(cè)輪轂電機(jī)的性能，為輪轂電機(jī)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。

試驗(yàn)臺(tái)硬件結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)

    輪轂電機(jī)性能試驗(yàn)臺(tái)主要由三部分組成：輪轂電機(jī)控制系統(tǒng)、試驗(yàn)臺(tái)架和測(cè)量與測(cè)控系統(tǒng)。各部件 技術(shù)參數(shù)見表 1。 
    2.1. 輪轂電機(jī)控制系統(tǒng) 輪轂電機(jī)控制系統(tǒng)主要用于獨(dú)立控制電機(jī)的啟動(dòng)、加速、正反轉(zhuǎn)、電制動(dòng)等，如圖 3 所示。系統(tǒng)鉛酸動(dòng)力電池串聯(lián)作為電源，雙投開關(guān)用于切換系統(tǒng)輸入電壓等級(jí)，方便不同額定電壓的控制 器的快速更換。反轉(zhuǎn)開關(guān)閉合，電機(jī)反向運(yùn)行，反之正轉(zhuǎn)。電子加速器和制動(dòng)踏板分別控制電機(jī)的速度 和電制動(dòng)。
     2.2. 試驗(yàn)臺(tái)架 試驗(yàn)臺(tái)架主要由三爪卡盤、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器和磁粉制動(dòng)器組成，如圖 4 所示。 三爪卡盤用于固定輪轂電機(jī)主軸，卡盤通孔內(nèi)開有鍵槽，防止電機(jī)主軸在大扭力下打滑。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的主軸與試驗(yàn)臺(tái)架中心軸重合，并通過(guò)兩個(gè)傳感器聯(lián)軸器固定，以保證精度。磁粉制動(dòng)器為電機(jī)提供負(fù)載扭矩。

2.3. 測(cè)量與控制系統(tǒng)
    為測(cè)量與控制系統(tǒng)編寫軟件系統(tǒng)“電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)性能試驗(yàn)臺(tái)”，用于監(jiān)測(cè)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)，控制 電機(jī)負(fù)載，生成電機(jī)性能曲線和報(bào)表輸出，其功能結(jié)構(gòu)如圖 5 所示。3. 輪轂電機(jī)試驗(yàn)
    根據(jù)輪轂電機(jī)的性能要求，設(shè)計(jì)了輪轂電機(jī)的試驗(yàn)項(xiàng)目，包括空載試驗(yàn)、加載試驗(yàn)、效率試驗(yàn)等。下面以一臺(tái)自主研制的 3 kW 輪轂電機(jī)電機(jī)為例，進(jìn)行試驗(yàn)項(xiàng)目說(shuō)明。電機(jī)的基本參數(shù)見表 2。3.1. 空載試驗(yàn) 空載試驗(yàn)主要測(cè)量電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速、空載電流、損耗等[4]。試驗(yàn)時(shí)，保持額定電壓不變，電機(jī)不帶 負(fù)載運(yùn)行，逐步調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速至最大值，記錄電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速、空載電流、輸入功率等參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果 見表 3。3.2. 加載試驗(yàn) 加載試驗(yàn)時(shí)，給電機(jī)施加 1.5 倍額定輸出轉(zhuǎn)矩，然后逐步降低轉(zhuǎn)矩至0.25 N T ，適當(dāng)選取若干個(gè)點(diǎn)， 記錄電機(jī)運(yùn)行參數(shù)。根據(jù)所得數(shù)據(jù)，繪制電機(jī)的電流特性( inIT − 曲線)、機(jī)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(guān)于輸出轉(zhuǎn)矩的函數(shù)，輪轂電機(jī)的加載電流特性是一條斜率為正的直 線。機(jī)械特性，是指電機(jī)轉(zhuǎn)速關(guān)于輸出轉(zhuǎn)矩的函數(shù)。輪轂電機(jī)的機(jī)械特性是一條斜率為負(fù)的直線，與橫、 縱坐標(biāo)的交點(diǎn)節(jié)距分別代表電機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)速。 功率特性，是指電機(jī)的輸入/輸出功率關(guān)于輸出轉(zhuǎn)矩的函數(shù)。為方便觀察，圖 8 中還給出了系統(tǒng)效率關(guān)于輸出轉(zhuǎn)矩的函數(shù)。3.3. 效率試驗(yàn) 效率試驗(yàn)的主要目的是測(cè)量電機(jī)和控制器在不同轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速下的效率分布，并繪制系統(tǒng)效率 MAP 圖[5]。所謂系統(tǒng)效率MAP圖，是指系統(tǒng)效率關(guān)于電機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩的二元函數(shù) ( ) , f n T η = 曲面在nT − 平面的等高投影，是分析電機(jī)效率性能的重要依據(jù)。圖9給出了試驗(yàn)電機(jī)的系統(tǒng)效率 MAP，圖中還畫出 了電機(jī)的機(jī)械特性及其擬合線。

結(jié)束語(yǔ)
    根據(jù)輪轂電機(jī)外轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了輪轂電機(jī)性能試驗(yàn)臺(tái)，包括輪轂電機(jī)控制系統(tǒng)、試驗(yàn)臺(tái)架 和測(cè)量與控制系統(tǒng)三部分，可全面檢測(cè)電機(jī)和控制器的輸入電壓/電流、輸入功率、電機(jī)轉(zhuǎn)速、輸出轉(zhuǎn)矩， 系統(tǒng)效率等參數(shù)，并對(duì)電機(jī)進(jìn)行各類試驗(yàn)，如空載試驗(yàn)、加載試驗(yàn)、效率試驗(yàn)等。結(jié)果表明，輪轂電機(jī) 性能試驗(yàn)臺(tái)能很好的檢測(cè)輪轂電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的參數(shù)，為輪轂電機(jī)的設(shè)計(jì)和測(cè)試提供數(shù)據(jù)支持。