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。
(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。
(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。
目前,普通的工业电机测试台架和内燃机测试台架都不太能完成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车用电机及控制器。试验系统主要由以下几部分构成:负载模拟系统(交流电力测功机)、机械台架、电气连接系统、通信控制及数据系统。
电动汽车在实际行驶过程中必须克服轮胎的滚动阻力、空气阻力、爬坡阻力和加速阻力等才能够向前行驶,相应的驱动电机的驱动力就必须与这些阻力相平衡,而电动汽车行驶时速度经常处于变化之中,各种阻力也在动态地变化,这就要求电机测试系统的负载系统能够实现电动汽车行驶时的各种阻力的模拟,具有高动态特性的加载功能。交流电力测功机能够在试验范围内平稳、精确地调节负载和转速的大小因此本测试系统的负载模拟选用交流测功机作为负载装置,根据电动汽车的实际行驶工况,调节测功机的吸收功率,来实现行驶阻力的实时模拟。
在进行测功机的选择时,应该根据被试的特性曲线来选用测功机,也即被试电机的特性曲线必须包含在测功机的特性曲线的恒扭矩、恒功率区内,这样才能真实地检测出被试电机全部运行工况下的功率、转矩与转速。现代交流电力测功机控制方式都是基于弱磁控制理论的:即电机超过额定转速以上运行时,假如电机转子的励磁磁链为常数,则电机的感应电动势随转速增加而增加,电机端电压也随之增加但是端电压要受逆变器的最高输出电压限制,通过削弱磁场的方法可以在保持端电压不变的情况下提高电机转速,即称为弱磁控制。