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摘要：电动汽车是一种安全、经济、清洁的绿色交通工具，在能源与环境发展的方面，都具有独特的发展优势。电动汽车的核心是驱动电机及其控制系统，驱动电机及控制器性能对整个电动汽车的性能起到至关重要的作用，因此进一步加强对其的研究非常有必要。结合电动汽车电机驱动控制系统应用状况，积极的采用有效的策略解决存在的问题，使之成为一个机电集成的智能化系统，是电动汽车未来发展的重要目标。基于此本文分析了电动汽车电机及控制器性能测试系统。
关键词：电动汽车电机；控制器；性能测试系统
1、电动汽车用电机及控制器的特性要求
电动汽车用驱动电机由于需要能够频繁地起动/停车、加速/减速，其负载要求和技术性能等方面都有着特殊要求，其性能也是普通工业电机无法比拟的。主要要求有:
(1)为了满足电动汽车的加速和爬坡，要求电机在低速时能够输出大扭矩，高速时则需要具有恒功率，因此要求电机具有很宽的调速范围。电动汽车驱动电机理想工作特性曲线如图1所示，而普通工业电机通常优化在额定的工作点上。
图1电动汽车驱动电机理想特性曲线
(2)电动汽车在减速或制动时能够将部分能量回收，此时驱动电机处于发电状态，而能量回馈性能的好坏直接决定了车辆的续驶里程。这一点是普通内燃机车不可能实现的。
(3)电动汽车要求驱动电机具有可控性强、稳态精度高、动态性能好、能够适应复杂的路况的特点。工业电机往往只有某一特性的要求。
2、电动汽车用电机试验参数分析
我国新能源汽车公告目录是按国标GB/T 18488.1-2015《电动汽车用驱动电机系统 第1部分：技术条件》、GB/T 18488.2-2015《电动汽车用驱动电机系统 第2部分：试验方法》进行检测的。因此，所设计的试验系统必须满足这两个标准中要求的驱动电机转速、转矩、电压、电流、功率、效率、温升、再生能量回馈、最高工作转速、超速、堵转、耐久性、效率MAP图等的测试。
目前，普通的工业电机测试台架和内燃机测试台架都不可能完成电动汽车用电机及控制器的测试需求。因此，结合现代的电力电子技术及计算机控制技术设计电动汽车用电机及控制器测试系统台，根据电动汽车(含混合动力汽车)对驱动电机系统的要求设计特定的测试功能，才能充分全面地测试和评价电动汽车用电机及控制器
3、电机及控制器性能试验方案
电机驱动系统是电动汽车的心脏，需要满足可靠性高、效率高、调速性能好、造价低等性能要求。目前，在行业内电动汽车用电机及其控制器测试系统的方案主要有以下几种。
3.1、电力测功机
电力测功机分直流电力测功机和交流电力测功机，目前用得较多的是交流电力测功机。电力测功机由测功机系统(模拟负载)、动力电池模拟系统、机械及电功率测量系统等部分组成，原理如图1所示。系统采取的控制模式是:被测电机为转矩闭环控制系统，负载电机为转速闭环控制系统。系统工作原理如下:三相交流电经整流模块后得到系统直流母线电压，电池模拟器和电力测功机的控制器共用直流母线；电池模拟器为电机控制器提供电压可调的直流电压（模拟电池电压），让后电机控制器将直流电逆变成三相交流电给电机供电，用转矩/转速传感器测量电机的输出转矩和转速；电力测功机工作在4个象限自动切换的转速闭环模式下，由于控制器是双向可逆的，可以将电机发的电回馈至直流母线上，产生一个阻力矩与被测电机发出的电磁转矩相平衡，实现电机转速的一个稳态。
此种方案的优点是电力测功机驱动变频模块、电池模拟器共直流母线结构，此结构方案的系统效率高，柜内直流侧的能量循环可以大大降低大功率试验对整流回馈模块和电网容量的需求，避免了巨大的能量消耗和对设备外电网的冲击。
图1电力测功机系统组成
3.2、电涡流测功机
电涡流测功机是利用涡流产生制动转矩来测量机械转矩的装置，测试示意图如图2所示。电涡流测功机的优点是结构简单、操作维护方便、制动力矩大、转动惯量小，缺点是只能产生制动转矩，不能反拖作为电动机运行。一般用于测量转速上升而转矩下降，或转矩变化而转速基本不变的动力机械。因此只能用于测试动力电机的电动性能曲线，不能用于馈电特性的测试。
图2电涡流测功机测试示意图
3.3、对拖测试法
对拖测试一般需要2台完全一样或相近的电机及其控制器，2个电机通过扭矩转速传感器将2个电机输出轴机械连接，当被测电机为驱动状态时，另一台电机处于发电状态，发出的电能通过控制器转化为直流输入驱动电机的输入端，循环使用。图3所示为带AFE四象限整流的电机及控制器对拖测试方案，交流电网电源经AFE整流成直流母线电源输入至控制器的输入端，同时AFE整流单元也可将测试制动过程中多余的能量回馈至电网。这种测试方法具有节能的优点，但是
通用性不是太好，目前这种方法在电机和控制器生产企业用得比较普遍。
图3对拖测试试验系统结构
4、电动汽车电机驱动控制系统的发展趋势
结合电动汽车电机驱动控制系统发展状况，深入开展电动汽车电机驱动控制系统发展趋势的探究，将有效的促进电动汽车产业的快速发展。
4.1、直流驱动系统
在电动汽车电机驱动控制系统中，直流驱动系统是相对常见的电机驱动控制系统之一。直流驱动系统的组成结构简单，并且具有优良的电磁转矩控制的特性，这也是其被广泛应用与电动汽车生产中的主要原因。但是直流驱动系统在应用的过程中，机械换向结构易发生电火花，在易燃易爆的环境中不能使用。利用现有的科技手段，进行有效的完善，是一个非常重要的发展问题。因此，在科学技术不断创新发展的同时，直流驱动系统的应用，将在突出自身局限性的基础上，提高电机驱动控制的效率，更好的促进电动汽车的发展。
4.2、感应电动机
在电动汽车电机驱动控制系统中，感应电动机具有稳定运行、转差率较小等特征。感应电动机在电动汽车电机驱动控制系统中的应用，可以通过变频调速的方式，控制转速与级数之间的对应关系，在促进电机高速运转的时候，仍然可以提高转矩，实现电动汽车电机驱动控制系统的目标。因此在电动汽车电机驱动控制系统发展中，感应电动机的发展会逐渐得到完善，并促进电动汽车电机驱动控制系统的效率获得提高。
总之，为了能够正确评价和测试各种不同类型的电动汽车用电机及控制器，研制一套电动汽车用电机及控制器的测试系统势在必行，因此需要我们进一步加强对其的研究。
参考文献:
[1]王鑫正.电动汽车电机驱动控制器关键性技术的研究和实现[D].沈阳工业大学，2015.
[2]高宏超.电动城市客车动力系统性能试验研究[D].华南理工大学，2012.
[3]杨利辉.电动汽车驱动电机控制器的优化设计[D].重庆大学，2004.
论文作者:晏飘,王琳,陈宗林,晏涛,吴俊林
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/20
标签：电机论文; 控制器论文; 电动汽车论文; 转矩论文; 系统论文; 测试论文; 控制系统论文; 《电力设备》2017年第25期论文;