汽車試驗學（第1版）三江學院許兆棠第10章

汽車總成與零部件試驗

10.2.1

驅動電機試驗的目的、標準及項目

10.2.2

驅動電機輸入輸出特性的試驗

10.2.3驅動電機溫升特性的試驗10.2.4驅動電機控制器安全保護功能的試驗

10.2.5驅動電機環境適應性的試驗10.2驅動電機的試驗10.2.1驅動電機試驗的目的、標準及項目

1.驅動電機試驗的目的及標準

驅動電機試驗的目的是要得到驅動電機的輸出特性、效率、溫升特性等，用于評價驅動電機的性能。

驅動電機的試驗標準包括：GB/T18488.2-2015《電動汽車用驅動電機系統第2部分：試驗方法》和GB/T18488.1-2015《電動汽車用驅動電機系統第1部分：技術條件》。在執行汽車試驗標準的驅動電機試驗中，根據這些標準，開展驅動電機的試驗。

2.驅動電機試驗的項目驅動電機試驗的項目包括輸出特性、安全防護、環境適應性、噪聲和電磁兼容等項目，具體要求見表10-1。

試驗樣品通常是單個電機和控制器，但由于電機在不同類型的車輛上，可能采取的封裝或集成方式不同，例如部分混合動力汽車(HEV)或插電式混合動力汽車(PHEV)，電機系統集成度高，需要結合標準提出更有針對性的測試方案。10.2.1驅動電機試驗的目的、標準及項目表10-1驅動電機的試驗項目序號試驗項目序號試驗項目l一般要求19最高工作轉速2外觀20驅動電機系統效率3外形和安裝尺寸21控制精度4質量22響應時間5驅動電機控制器殼體機械強度23驅動電機控制器工作電流6液冷系統冷卻回路密封性能24饋電特性7驅動電機定子繞組冷態直流電阻25安全接地檢查8絕緣電阻26驅動電機控制器的保護功能9耐電壓27驅動電機控制器支撐電容放電時間10超速28低溫11溫升29高溫12工作電壓范圍30濕熱13轉矩一轉速特性31耐振動14持續轉矩32防水、防塵15持續功率33鹽霧16峰值轉矩34電磁兼容性17峰值功率35可靠性18堵轉轉矩

10.2.1驅動電機試驗的目的、標準及項目10.2.2驅動電機輸入輸出特性的試驗電機輸入輸出特性主要進行以下試驗：電機轉矩一轉速特性及效率、再生能量回饋特性、電機及其控制器的過載能力、最高工作轉速、電壓波動、溫升限值、超速、堵轉轉矩和堵轉電流。10.2.2驅動電機轉矩一轉速特性的試驗

1．驅動電機轉矩一轉速特性的試驗

（1）轉速測試點的選取

試驗時，在驅動電機系統工作范圍內一般取不少于10個轉速點，最低轉速點宜不大于最高工作轉速的10%，相鄰轉速點之間的間隔不大于最高工作轉速的10%，測試點選擇時應包含必要的特征點，如額定工作轉速點、最高工作轉速點、持續功率對應的最低工作轉速點、其他特殊定義的工作點等。10.2.2驅動電機轉矩一轉速特性的試驗

（2）轉矩測試點的選取

試驗時，在驅動電機系統電動或饋電狀態下，在每個轉速點上一般取不少于10個轉矩點，對于高速工作狀態，在每個轉速點上選取的轉矩點數可適當減少，但不宜低于5個，測試選擇時應包含必要的特征點，如持續轉矩數值處的點、峰值轉矩（或最大轉矩）數值處的點、持續功率曲線上的點、峰值功率（或最大功率）曲線上的點、其他特殊定義的工作點等。10.2.2驅動電機轉矩一轉速特性的試驗

（3）測量參數的選擇

試驗時，在相關的測試點處可以全部或者部分測量下列參數：驅動電機控制器直流母線電壓和電流；驅動電機的電壓、電流、頻率及電功率；驅動電機的轉矩、轉速及機械功率；驅動電機、驅動電機控制器或驅動電機系統的效率；驅動電機電樞繞組的電阻和溫度；冷卻介質的流量和溫度；其他特殊定義的測量參數等。10.2.2驅動電機轉矩一轉速特性的試驗

（4）測試系統

電動工作狀態下驅動電機轉矩一轉速特性測量系統如圖10-5所示，用于電動工作狀態下驅動電機的轉矩一轉速特性、功率等測量。驅動電機通過聯軸器與功率測量儀連接，功率測量儀聯接通過聯軸器與測功率機連接。驅動電機與驅動電機控制器連接，驅動電機控制器與蓄電池連接；測試時，驅動電機控制器控制驅動電機轉動，驅動電機通過聯軸器、功率測量儀帶動測功機轉動，測功機消耗驅動電機輸出的能量，蓄電池向驅動電機控制器、驅動電機供給能量，功率測量儀測量驅動電機輸出軸輸出的轉矩、轉速和功率等。非特殊說明，用測功機或具備測功機功能的設備作為負載。圖10-5電動工作狀態下驅動電機轉矩一轉速特性測量系統1驅動電機2聯軸器3功率測量儀4測功機10.2.2驅動電機轉矩一轉速特性的試驗

饋電工作狀態下驅動電機特性的測量系統如圖10-6所示，用于饋電工作狀態下驅動電機的輸入轉矩、輸入轉速、輸入和輸出功率等測量。饋電工作狀態下驅動電機特性的測量系統是將電動工作狀態下驅動電機轉矩一轉速特性測量系統中的測功機換成調速電機。試驗時，給驅動電機控制器一個汽車制動信號，調速電機輸出軸的轉速模擬汽車制動、下長坡等驅動電機饋電工作狀態下的轉速，并向系統輸入轉矩、轉速、功率，驅動電機變為發電機，通過驅動電機控制器向蓄電池充電。將調速電機改為測功的電機，則饋電工作狀態下驅動電機特性的測量系統變為電動工作狀態下驅動電機轉矩一轉速特性測量系統，測功的電機既可作為負載，又可作為動力裝置。圖10-6饋電工作狀態下驅動電機特性的測量系統1驅動電機2聯軸器3功率測量儀5調速電機10.2.2驅動電機轉矩一轉速特性的試驗驅動電機特性的測量系統10.2.2驅動電機轉矩一轉速特性的試驗驅動電機特性的測量系統聯軸器聯軸器電力測功機電力測功機10.2.2驅動電機轉矩一轉速特性的試驗驅動電機特性的電力測功系統10.2.2驅動電機轉矩一轉速特性的試驗

（5）驅動電機轉矩一轉速特性試驗的試驗時。首先根據測試目的，確定被測驅動電機是處于冷或熱工作狀態；再根據圖10-6，由驅動電機控制器控制驅動電機運行及完成試驗。

驅動電機控制器的輸入、輸出功率通過測量驅動電機控制器輸入或輸出電壓和電流計算得到，測量時，電壓和電流的測量點在驅動電機控制器靠近接線端子處可在接線端子處安裝專用的三通測量接頭，測量接頭分別與驅動電機控制器接頭、導線接頭、測量導線接頭聯接，測量導線用于電壓和電流的測量，用具有計算機通信接口的數字式萬用表和霍爾電流鉗分別直接測量電壓和電流，并通過計算機記錄電壓和電流；驅動電機控制器的輸入、輸出功率也可以通過電功率分析儀測量獲得。

驅動電機的工作轉矩、工作轉速和輸出功率由功率測量儀直接測量得到，忽略剛性聯軸器的功率損失。測量過程中，防止被測驅動電機系統過熱影響測量的準確性。必要時，驅動電機轉矩一轉速特性曲線可分段測量。

在驅動電機轉速范圍內，測量點數不少于10個，根據測試結果，繪制轉矩一轉速特性曲線。10.2.2驅動電機轉矩一轉速特性的試驗霍爾電流鉗數字式萬用表電功率分析儀10.2.2驅動電機轉矩一轉速特性的試驗10.2.2驅動電機轉矩一轉速特性的試驗

2.驅動電機控制器的效率計算驅動電機控制器的效率：（10-1）式中，為驅動電機控制器的效率；為驅動電機控制器的輸出功率，單位kw；為驅動電機控制器的輸入功率，單位kw。10.2.2驅動電機轉矩一轉速特性的試驗

3.驅動電機的效率計算

驅動電機的效率：（10-2）式中，為驅動電機的效率；為驅動電機的輸出功率，單位kw；為驅動電機的輸入功率，單位kw。10.2.2驅動電機轉矩一轉速特性的試驗

4.電動工作狀態下驅動電機系統的效率計算

驅動電機系統處于電動工作狀態時，輸入功率為驅動電機控制器直流母線輸入的功率，輸出功率為驅動電機軸端的機械功率，電動工作狀態下驅動電機系統的效率：（10-3）式中，為電動工作狀態下驅動電機的效率；n為驅動電機的轉速，單位r/min；T為驅動電機軸端的扭矩，單位N?m；I為驅動電機直流母線電流平均值，單位A；U為驅動電機直流母線電壓平均值，單位V。10.2.2驅動電機轉矩一轉速特性的試驗

5.饋電工作狀態下驅動電機系統的效率計算

驅動電機系統處于饋電工作狀態時，輸入功率為驅動電機軸端的機械功率，輸出功率為驅動電機控制器直流母線輸出的功率，饋電工作狀態下驅動電機系統的效率：（10-4）10.2.2驅動電機轉矩一轉速特性的試驗

6.持續轉矩和轉速的測量

持續轉矩為規定的驅動電機的最大、長期工作的轉矩。在驅動電機控制器直流母線為額定電壓下，通過功率測量儀，測量驅動電機輸出的持續轉矩和相應的轉速。

7.持續功率的計算

持續功率是由持續轉矩和相應的轉速得到的功率。根據測得驅動電機的持續轉矩和相應的轉速，可計算得驅動電機在相應工作點的持續功率：（10-5）10.2.2驅動電機轉矩一轉速特性的試驗

8.峰值轉矩和轉速的測量

在驅動電機系統為冷態和驅動電機控制器直流母線為額定電壓下，通過功率測量儀，測量驅動電機輸出的峰值轉矩、相應的轉速和持續時間，驅動電機輸出的峰值轉矩的持續時間為1min或30s。

9.峰值功率的計算

根據測得的驅動電機輸出的峰值轉矩、相應的轉速，由式（10-5）計算得峰值功率。10.2.2驅動電機轉矩一轉速特性的試驗

10.堵轉轉矩的測量堵轉轉矩是指驅動電機的轉子在所有角位堵住時所產生的最小轉矩。

在驅動電機系統為冷態和驅動電機控制器直流母線為額定電壓下，將驅動電機的轉子堵住，通過驅動電機控制器為驅動電機施加所需要的堵轉轉矩，再通過功率測量儀，測量堵轉轉矩和堵轉時間。沿圓周方向等分取5個堵轉點，分別測量堵轉轉矩和堵轉時間，取最小堵轉轉矩作為堵轉轉矩。

11.最高工作轉速的測量

在驅動電機系統為熱態、驅動電機控制器直流母線為額定電壓、額定負載和穩定工作狀態下，通過功率測量儀，測量驅動電機輸出的最高工作轉速、相應的持續時間，驅動電機輸出的最高工作轉速的持續時間不少于3min。10.2.3驅動電機溫升特性的試驗溫升特性測試試驗是測量驅動電機的溫度隨時間變化的特性。溫升是電機性能的重要表征參數，采用電阻法，因驅動電機的內阻很小，用毫歐表或或低電阻測試儀測量驅動電機繞組的電阻，計算得到溫升。驅動電機繞組的電阻增大，溫度隨之升高，這樣，或根據繞組電阻的增加確定繞組的溫度。試驗前，測量驅動電機某一繞組在冷態下的電阻和溫度并記錄。試驗時，使驅動電機在一定的狀態下運行，溫度穩定后，驅動電機斷能，立即停機，立即測量驅動電機繞組的電阻隨時間變化情況，最長每隔30s測量一次，直到繞組的電阻變化平緩為止，記錄時長不低于5min。溫升計算公式為：（10-6）紅外測溫儀10.2.3驅動電機溫升特性的試驗毫歐表低電阻測試儀10.2.4

驅動電機控制器安全保護功能的試驗

1.短路保護測試用設置故障法進行測試。先對驅動電機控制器的三相輸出端子進行短路，產生短路故障，輸入端子加額定直流電壓，將驅動電機控制器置于工作狀態，觀察控制器是否可以自動斷開，進入保護狀態，或者出現損壞等問題。在短路故障后，解除短路故障，通過運行驅動電機，檢查驅動電機控制器是否能正常工作。2．過電流保護測試過電流保護測試的方法：在測功機臺架進行測試，將電機固定在某個轉速，通過控制裝置控制測功機，增加轉矩，觀察電流增加至超出允許的范圍后驅動電機控制器的狀況，確定驅動電機控制器的安全性。10.2.4

驅動電機控制器安全保護功能的試驗

3.過電壓、欠電壓保護測試過電壓、欠電壓保護測試方法：測試時，將直流電壓分別調至高于和低于控制器的工作電壓范圍，觀察驅動電機控制器是否能工作。

4.過熱保護功能測試過熱保護功能測試的目的是測試驅動電機控制器過熱保護功能。

驅動電機控制器過熱保護功能測試的方法：測試時，將控制器放在高溫箱中，箱內溫度高于控制器的保護溫度，觀察控制器溫度在超出保護溫度后能否停機或需要采取其他保護措施。驅動電機過熱保護功能測試的方法：在測功機試驗臺上，控制電機處于峰值功率狀態，電機溫度迅速升高，觀察電機及其控制器系統是否進行保護性停止運行，或者通過自動降低功率使溫度控制在允許的范圍。10.2.5

驅動電機環境適應性的試驗

1.低溫試驗低溫試驗的目的是在低溫下復測絕緣電阻，防止低溫時材料冷縮及低溫引起的絕緣損環，檢查能否空載起動，低溫后驅動電機能否正常工作。

低溫試驗的方法：將驅動電機和驅動電機控制器正確連接后入低溫箱內，使箱內溫度降至-40℃，并保持2h。試驗過程中，驅動電機系統處于非通電狀態。低溫貯存2h后，在低溫箱內用絕緣電阻測試儀（又稱兆歐表）復測絕緣電阻，復測絕緣電阻期間，低溫箱內的溫度保持在-40℃；在低溫箱內為驅動電機系統通電，檢查能否空載起動，空載起動時，低溫箱內的溫度仍保持在-40℃；再將驅動電機控制器直流母線的電壓設為額定電壓，驅動電機工作于持續轉矩、持續功率下，檢查驅動電機系統能否正常工作。10.2.5

驅動電機環境適應性的試驗電機環境試驗箱10.2.5

驅動電機環境適應性的試驗環境試驗箱下驅動電機功率測試電力測功機環境試驗箱驅動電機10.2.5

驅動電機環境適應性的試驗環境試驗箱下電機功率測試環境試驗箱電力測功機10.2.5

驅動電機環境適應性的試驗絕緣電阻測試儀10.2.5

驅動電機環境適應性的試驗

2.高溫試驗高溫試驗的目的是在高溫下復測絕緣電阻，防止高溫時材料熱脹引起的絕緣損環，檢查高溫下驅動電機能否正常工作。高溫試驗的方法：將驅動電機和驅動電機控制器正確連接后入高溫箱內，使箱內溫度降至85℃，并保持2h。試驗過程中，驅動電機系統處于非通電狀態。高溫貯存2h后，檢查驅動電機軸承內的油脂是否外溢，在高溫箱內用絕緣電阻測試儀復測絕緣電阻，復測絕緣電阻期間，高溫箱內的溫度保持在85℃。高溫貯存2h后，將驅動電機控制器直流母線的電壓設為額定電壓，驅動電機工作于持續轉矩、持續功率下，檢查驅動電機系統能否正常工作。進行高溫工作試驗，將驅動電機放入高溫箱內，驅動電機控制器直流母線的電壓設為額定電壓，驅動電機工作于持續轉矩、持續功率下，檢查驅動電機系統能否正常工作2h。高溫工作2h后，在高溫箱內復測絕緣電阻，復測絕緣電阻期間，高溫箱內的溫度保持在85℃。10.2.5

驅動電機環境適應性的試驗

3.濕熱試驗濕熱試驗的目的是在濕熱下復測絕緣電阻，確認驅動電機及其控制器的絕緣是否能在濕熱條件下的使用。將驅動電機和驅動電機控制器正確連接后入放入溫度為（40±5）℃、相對濕度為90%~95%的濕熱箱內，保持48h。試驗過程中，驅動電機系統處于非通電狀態。濕熱貯存48h后，在濕熱箱內用絕緣電阻測試儀復測絕緣電阻，確認電機及控制器的絕緣是否能滿足濕熱條件下的使用，然后觀察外殼是否有腐蝕情況，復測絕緣電阻期間，濕熱箱內的溫度仍保持在（40±5）℃，相對濕度為90%~95%。復測絕緣電阻后，進行常態下工作試驗，將驅動電機控制器直流母線的電壓設