電動(dòng)汽車(chē)分布式電機驅動(dòng)測試系統研究與應用

　　隨著(zhù)能源和環(huán)境問(wèn)題日益受到重視，電動(dòng)汽車(chē)以其清潔無(wú)污染、能量效率高、低噪聲、能源多樣化等優(yōu)點(diǎn)研究發(fā)展迅速。電動(dòng)汽車(chē)作為一種交通工具，工作環(huán)境復雜多變，其電機驅動(dòng)系統需要滿(mǎn)足可靠性高、效率高、調速性能好、造價(jià)低等性能要求。因此電動(dòng)汽車(chē)的電機驅動(dòng)系統測試是一項重要研究?jì)热荨?/P>

　　電機驅動(dòng)系統包括電機及其控制器，系統測試中需較長(cháng)時(shí)間采集驅動(dòng)系統內部和外部的信號，用到多個(gè)測量?jì)x器，輸出大量數據。電動(dòng)汽車(chē)電機驅動(dòng)系統研究的深入對其測試的效率和精度有了更高的要求，傳統的手工測試方法已無(wú)法滿(mǎn)足試驗需求。隨著(zhù)計算機技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，以PC機和工作站為基礎的虛擬儀器和分布式網(wǎng)絡(luò )化測試技術(shù)為主的現代化開(kāi)放式測試系統已成為目前的發(fā)展趨勢。

　　因此，本文提出了一種基于CAN總線(xiàn)、GPIB總線(xiàn)和以太網(wǎng)的分布式電機驅動(dòng)測試系統。下面詳細闡述該測試系統總體和各子系統的設計思想和方案。

2 分布式測試系統設計

　　2.1 測試系統需求分析

　　電機驅動(dòng)系統試驗按照一定的測試規范給電機加載，使電機可以工作在各種給定的工況下，同時(shí)還要為電機提供一定的保護措施。測試對象為車(chē)用交流異步電機和永磁同步電機，采用直流電源柜—電機控制器－電機—測功機的連接方式。電源柜的直流電壓輸出經(jīng)電機控制器逆變?yōu)榭煽氐娜嘧冾l變壓交流電，從而驅動(dòng)電機工作。電機的輸出軸連到測功機，通過(guò)測功機來(lái)完成機械功率的吸收。系統結構如圖1所示。

　　圖1 電機驅動(dòng)試驗系統示意圖

　　由圖1可見(jiàn)，電機驅動(dòng)系統所需測試量有：電機控制器的四路電流和四路電壓，包括輸入直流母線(xiàn)電壓電流和輸出三相交流電壓電流值；電機的輸出轉矩和轉速；至少三個(gè)溫度測點(diǎn)；冷卻系統的液體流量、流速和壓力；控制器內部參數和控制指令等。要求各測試量的精度等級為0.5級，即誤差控制在千分之五以?xún)取?/P>

　　2.2 系統總體設計

　　本文采用集散控制思想，開(kāi)發(fā)出適用于電動(dòng)汽車(chē)電機驅動(dòng)系統試驗的分布式在線(xiàn)監測系統，包括接口網(wǎng)絡(luò )設備及配套軟件。建立一套基于CAN總線(xiàn)、GPIB總線(xiàn)和Ethernet的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的分布式在線(xiàn)監測平臺，自動(dòng)完成測試、記錄和一些在線(xiàn)分析功能。

　　按照所需檢測的數據類(lèi)型將系統劃分為四個(gè)子系統：電氣特性測試子系統，機械特性測試子系統，內部信息調試子系統和環(huán)境監測子系統。

　　系統以測控計算機為核心處理單元，就每個(gè)子系統的數據接口特點(diǎn)選擇合適的互連方案。方案的選取主要從以下幾個(gè)方面考慮：充分利用現有技術(shù)和儀器；經(jīng)濟性；兼容性和可擴展性；傳輸速度和精度；網(wǎng)絡(luò )利用率等。

　　基于以上各方面因素的充分考慮后，設計的監測系統拓撲結構如圖２所示。

　　圖2 測試系統網(wǎng)絡(luò )拓撲圖

　　2.3 子系統設計

　　由圖2可見(jiàn)：電氣特性測試子系統進(jìn)行電氣參數的測量，包括控制器輸入輸出的電流和電壓，以及功率和效率等相關(guān)參數。采用LEM 公司生產(chǎn)的NORMA D6000功率分析儀作為測量?jì)x器，通過(guò)GPIB總線(xiàn)與測控計算機通信。

　　機械特性子系統測量電機轉速和轉矩外特性，采用南峰CW160電渦流測功機作為加載裝置和測量?jì)x器。南峰測功機輸出轉速和轉矩的模擬信號，該信號經(jīng)A/D轉換和CAN轉換后傳輸到imc C1數據采集器。

　　內部信息調試子系統測量控制器內部在線(xiàn)運行參數，由控制器直接CAN輸出，經(jīng)另一條CAN總線(xiàn)傳輸到數據采集器。

　　環(huán)境監測子系統使用一系列傳感器，測量輸出冷卻系統的溫度、流量、流速、壓力和驅動(dòng)系統環(huán)境溫度、濕度、壓力的模擬量。