專利名稱：一種電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
隨著全球電動(dòng)汽車的推廣，電動(dòng)汽車的技術(shù)逐漸豐富、成熟，電動(dòng)汽車也從概念正式走向應(yīng)用，并日益普及。電動(dòng)汽車一般使用電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)的方式有中置電機(jī)驅(qū)動(dòng)、輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)等，根據(jù)驅(qū)動(dòng)力的分配又可分為前驅(qū)、后驅(qū)、四驅(qū)等。電機(jī)的性能對(duì)電動(dòng)汽車來說至關(guān)重要，電機(jī)的各種特性曲線是電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)者進(jìn)行驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的依據(jù)，因此，應(yīng)用于電動(dòng)汽車的輪轂電機(jī)必須具備詳盡的測(cè)試信息，以證明其 特性，方便用戶的選型與使用。目前市面上有各類電機(jī)的測(cè)試臺(tái)，且技術(shù)比較成熟、完備，但是，針對(duì)于電動(dòng)汽車用的輪轂電機(jī)測(cè)試臺(tái)卻還是空白，其主要原因是現(xiàn)有的輪轂電機(jī)大多僅用于電動(dòng)單車，市場(chǎng)上很難找到用于電動(dòng)汽車的輪轂電機(jī)，其相應(yīng)配套的測(cè)試設(shè)備更是無從獲取，進(jìn)而限制了輪轂電機(jī)技術(shù)在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型實(shí)施例所要解決的技術(shù)問題在于提供一種電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)測(cè)試裝置，以促進(jìn)輪轂電機(jī)在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型實(shí)施例提出了一種電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)測(cè)試裝置，包括輪轂電機(jī)、傳動(dòng)連接于所述輪轂電機(jī)輸出軸上的慣性模擬機(jī)構(gòu)，以及與所述輪轂電機(jī)相連以控制所述輪轂電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)并對(duì)所述輪轂電機(jī)工作參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的控制系統(tǒng)。進(jìn)一步地，所述慣性模擬機(jī)構(gòu)包括由所述輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第一滾筒及第二滾筒，所述第二滾筒連接有一飛輪。進(jìn)一步地，所述控制系統(tǒng)包括控制所述輪轂電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的控制器以及對(duì)所述輪轂電機(jī)工作參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量系統(tǒng)。進(jìn)一步地，所述測(cè)量系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊、輸出扭矩測(cè)量模塊、電壓測(cè)量模塊及電流測(cè)量模塊中的一種或多種的組合，其中所述轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊為與所述輪轂電機(jī)中貼設(shè)的磁鋼片連接并產(chǎn)生霍爾信號(hào)以檢測(cè)所述輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)速的霍爾信號(hào)線；所述輸出扭矩測(cè)量模塊包括與所述第一滾筒輸出軸連接以產(chǎn)生制動(dòng)力的磁粉制動(dòng)器，以及設(shè)置于所述第一滾筒與磁粉制動(dòng)器之間、用于檢測(cè)所述磁粉制動(dòng)器制動(dòng)扭力以得到所述輪轂電機(jī)輸出扭矩的扭矩傳感器；所述電壓測(cè)量模塊包括連接于所述輪轂電機(jī)電壓輸出端的分壓電路，以及對(duì)所述輪轂電機(jī)電壓輸出端進(jìn)行電壓測(cè)量的電壓表；所述電流測(cè)量模塊包括連接于所述輪轂電機(jī)電流輸出端的分流電路，以及對(duì)所述輪轂電機(jī)電流輸出端進(jìn)行電流測(cè)量的電流表。進(jìn)一步地，所述分壓電路包括第一電阻及第二電阻，工作電源依次通過所述第一電阻、第二電阻后接地，所述第一電阻與所述第二電阻之間連接所述電壓輸出端。進(jìn)一步地，所述分流電路包括連接于所述輪轂電機(jī)并接地的第三電阻，所述第三電阻與所述輪轂電機(jī)之間連接所述電流輸出端。進(jìn)一步地，所述第一滾筒與扭矩傳感器之間、所述扭矩傳感器與磁粉制動(dòng)器之間均設(shè)置有聯(lián)軸器。進(jìn)一步地，所述第一滾筒與第二滾筒之間、所述第二滾筒與飛輪之間均通過帶輪 傳動(dòng)。進(jìn)一步地，所述第一滾筒及第二滾筒的軸芯兩側(cè)均設(shè)置有軸承。本實(shí)用新型實(shí)施例的有益效果是提供一種電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)測(cè)試裝置，通過慣性模擬機(jī)構(gòu)模擬電動(dòng)汽車啟動(dòng)或停止時(shí)工況，利用測(cè)量系統(tǒng)準(zhǔn)確獲取輪轂電機(jī)相關(guān)測(cè)試參數(shù)并計(jì)算出用于繪制輪轂電機(jī)各種特性曲線所涉及的輪轂電機(jī)的轉(zhuǎn)速、輸出扭矩、電流、電壓等參數(shù)值。本實(shí)用新型實(shí)施例的電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)測(cè)試裝置測(cè)試精確度高，且操作簡(jiǎn)便，易于推廣應(yīng)用。

圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例的電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)測(cè)試裝置的主視圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)測(cè)試裝置的俯視圖。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)測(cè)試裝置的右視圖。圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)測(cè)試裝置的分壓電路示意圖。圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)測(cè)試裝置的分流電路示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步具體說明。如圖I至圖5所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)測(cè)試裝置包括輪轂電機(jī)I、傳動(dòng)連接于所述輪轂電機(jī)I輸出軸上的慣性模擬機(jī)構(gòu)，以及與所述輪轂電機(jī)I相連以控制所述輪轂電機(jī)I運(yùn)轉(zhuǎn)并對(duì)所述輪轂電機(jī)I工作參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的控制系統(tǒng)。請(qǐng)參考圖I至圖2，所述慣性模擬機(jī)構(gòu)包括由所述輪轂電機(jī)I驅(qū)動(dòng)的第一滾筒21及第二滾筒22，所述第二滾筒22連接有一飛輪3 ;所述第一滾筒21與所述第二滾筒22之間、所述第二滾筒22與所述飛輪3之間均通過帶輪4傳動(dòng)。所述第一滾筒21及所述第二滾筒22的軸芯兩側(cè)均設(shè)置有軸承5。所述控制系統(tǒng)包括控制所述輪轂電機(jī)I運(yùn)轉(zhuǎn)的控制器以及對(duì)所述輪轂電機(jī)I工作參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量系統(tǒng)。所述測(cè)量系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊、輸出扭矩測(cè)量模塊、電壓測(cè)量模塊以及電流測(cè)量模塊中的一種或多種的組合，其中所述轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊為與所述輪轂電機(jī)I中貼設(shè)的磁鋼片連接并產(chǎn)生霍爾信號(hào)以檢測(cè)所述輪轂電機(jī)I轉(zhuǎn)速的霍爾信號(hào)線；所述輸出扭矩測(cè)量模塊包括與所述第一滾筒21輸出軸連接以產(chǎn)生制動(dòng)力的磁粉制動(dòng)器6，以及設(shè)置于所述第一滾筒21與所述磁粉制動(dòng)器6之間、用于檢測(cè)所述磁粉制動(dòng)器6制動(dòng)扭力以得到所述輪轂電機(jī)I輸出扭矩的扭矩傳感器7 ;其中，所述第一滾筒21與所述扭矩傳感器7之間、所述扭矩傳感器7與所述磁粉制動(dòng)器6之間均設(shè)置有聯(lián)軸器8 ；如圖4所示，所述電壓測(cè)量模塊包括連接于所述輪轂電機(jī)I電壓輸出端的分壓電路，以及對(duì)所述輪轂電機(jī)I電壓輸出端進(jìn)行電壓測(cè)量的電壓表；其中，所述分壓電路包括第一電阻91及第二電阻92，工作電源依次通過所述第一電阻91、第二電阻92后接地，所述第一電阻91與所述第二電阻92之間連接所述電壓輸出端；如圖5所示，所述電流測(cè)量模塊包括連接于所述輪轂電機(jī)I電流輸出端的分流電路，以及對(duì)所述輪轂電機(jī)I電流輸出端進(jìn)行電流測(cè)量的電流表；其中，所述分流電路包括連接于所述輪轂電機(jī)I并接地的第三電阻93，所述第三電阻93與所述輪轂電機(jī)I之間連接所述電流輸出端。本實(shí)用新型實(shí)施例的電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)測(cè)試裝置主要用于對(duì)電動(dòng)汽車的輪轂電機(jī)進(jìn)行測(cè)試，其測(cè)試目標(biāo)是要獲得所述輪轂電機(jī)的各種特性曲線，如“在某一電壓下的轉(zhuǎn)速-扭矩特性”、“在某一電壓下的轉(zhuǎn)速-電流特性”、“在不同工況下的效率變化”、“過載能力”等等。不同的場(chǎng)合需要不同的特性，本實(shí)用新型實(shí)施例的電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)測(cè)試裝置通過測(cè)試計(jì)算獲取被測(cè)試輪轂電機(jī)的轉(zhuǎn)速、輸出扭矩、電流、電壓等參數(shù)值，以支持各種特性曲線的繪制。本實(shí)用新型實(shí)施例所述測(cè)試裝置采用OV IOV標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，且具有其他工控設(shè)備信息接口，適合于連接各類工控設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試；同時(shí)，所述測(cè)試裝置還設(shè)置有手動(dòng)調(diào)節(jié)單元，通過與電壓表、電流表等顯示儀表的配合使用可以手動(dòng)的方式進(jìn)行測(cè)試，所述手動(dòng)調(diào)節(jié)單元可為調(diào)節(jié)旋鈕、步進(jìn)按鈕等。以下，就采用本實(shí)用新型實(shí)施例的電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)測(cè)試裝置對(duì)所述輪轂電機(jī)I的轉(zhuǎn)速、輸出扭矩、電流、電壓的獲取予以闡述。需要說明的是，采用本實(shí)用新型實(shí)施例所述測(cè)試裝置進(jìn)行測(cè)試時(shí)，測(cè)試對(duì)象為于車輪10的輪轂內(nèi)設(shè)置有所述輪轂電機(jī)I的車輪整體。此外，由于所述第一滾筒21與所述第二滾筒22的形狀及質(zhì)量完全相同，測(cè)試時(shí)，可將其看作一個(gè)整體滾筒2進(jìn)行測(cè)量計(jì)算。(一 )所述輪轂電機(jī)I轉(zhuǎn)速的獲取本實(shí)用新型實(shí)施例所述測(cè)試裝置中，被測(cè)試的輪轂電機(jī)I的轉(zhuǎn)速可以通過該輪轂電機(jī)I的霍爾信號(hào)檢測(cè)出來，假設(shè)被測(cè)試的輪轂電機(jī)I內(nèi)設(shè)置的磁鋼片數(shù)量為K，則該輪轂電機(jī)I每轉(zhuǎn)一圖霍爾信號(hào)線將輸出K個(gè)周期的脈沖。因此，通過檢測(cè)霍爾信號(hào)的周期C，便可獲得該被測(cè)試輪轂電機(jī)I的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速n，具體計(jì)算公式如下
60/ 60 一 、n = ~—=—(式 1-1)
K Kc式中，f為所述被測(cè)輪轂電機(jī)I的霍爾信號(hào)的頻率。( 二)所述輪轂電機(jī)I輸出扭矩的獲取如圖3所示，本實(shí)用新型實(shí)施例所述測(cè)試裝置中，被測(cè)試的所述輪轂電機(jī)I產(chǎn)生的扭矩Mm分配到以下幾個(gè)對(duì)象中a)所述車輪10的旋轉(zhuǎn)需要扭矩的支持，以Mw來表示這一扭矩；b)所述滾筒2的旋轉(zhuǎn)需要扭矩的支持，以M。來表示這一扭矩；[0046]c)所述飛輪3的旋轉(zhuǎn)需要扭矩的支持，以Mf來表示這一扭矩；d)所述磁粉制動(dòng)器6產(chǎn)生了阻力，需要扭矩以抵消，以Mb來表示這一扭矩；也就是說，所述輪轂電機(jī)I產(chǎn)生的扭矩Mm可以用以上四項(xiàng)扭矩的求和來表示Mm = Mw+2MC+Mf+Mb (式 2-1)上述四項(xiàng)扭矩中的Mb由所述扭矩傳感器I直接測(cè)出，Mw、Mc, Mf由各自的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I與角加速度a計(jì)算出Mw=IwXaw (式 2-2)Mc = IcXac (式 2-3)Mf=IfXaf (式 2-4)式中，所述車輪10、滾筒2、飛輪3的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Iw、I。、If均可以由各自的質(zhì)量與形狀獲得。然而，三者的角加速度aw、a。、a丨需要實(shí)時(shí)測(cè)量才能獲取，并且它們有一定的關(guān)系。所述車輪10的角加速度a w與所述輪轂電機(jī)I的角加速度a m是一樣的，因?yàn)閮烧咄瑢儆谝粋€(gè)做定軸旋 轉(zhuǎn)的剛體?？梢杂伤鲚嗇炿姍C(jī)I的轉(zhuǎn)速求出，則
_] a =a =^ = -^- = ^dn/dt^2-b) w m dt dt 30式中，0 為所述輪轂電機(jī)I的角速度，n為所述輪轂電機(jī)I轉(zhuǎn)速，可以由所述式1-1獲得，再使用數(shù)值微分法求出其導(dǎo)數(shù)，a。、0,與Ciw成正比，它們間的關(guān)系推導(dǎo)如下
aw dmw /dt d(vw /Rw)/dt Rr dvw /dt=---= -—-= ~- X ---(式 2-6)
OCc dm Jdt d(vc/Rc)/dt Rw dvjdt 、式中，為所述滾筒2的角速度；vw為所述車輪10邊沿線速度，Rw為所述車輪10半徑W。為所述滾筒2邊沿線速度，Rc為所述滾筒2半徑，因?yàn)樗鲕囕?0緊壓著所述滾筒2，正常情況下兩者不打滑，因此有vw = Vc (式 2-7)由所述式2-6與所述式2-7可以得到下式
aw Rc dvw / dt Rc dvc / dt RcRw— =- =- = -^^ac=awx-^{^ 2-8)ac Rw dvjdt Rw dvjdt RwRc同理有
RPi Rw RPi KRPi ,af =acx-— = awx — x-— = awx-——(式 2-9)
Rp2 Rc Rp2 RcRp2式中Rpl為與連接所述滾筒2輸出軸的所述帶輪4的主動(dòng)皮帶輪401的半徑，Rp2為與連接所述飛輪3輸出軸的所述帶輪4的從動(dòng)皮帶輪402的半徑。綜上所述，所述輪轂電機(jī)I的輸出扭矩Mm可以由以下公式求出Mm =Mw +2Mc +Mf +Mb=Iwaw + 2Icac +I faf+Mb
/ R R= Kaw + ^caw ~ + ^faw JDPl +Mb
ReRCRp權(quán)利要求1.一種電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)測(cè)試裝置，其特征在于，包括輪轂電機(jī)、傳動(dòng)連接于所述輪轂電機(jī)輸出軸上的慣性模擬機(jī)構(gòu)，以及與所述輪轂電機(jī)相連以控制所述輪轂電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)并對(duì)所述輪轂電機(jī)工作參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的控制系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求I所述的電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)測(cè)試裝置，其特征在于，所述慣性模擬機(jī)構(gòu)包括由所述輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第一滾筒及第二滾筒，所述第二滾筒連接有一飛輪。
3.如權(quán)利要求2所述的電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)測(cè)試裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括控制所述輪轂電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的控制器以及對(duì)所述輪轂電機(jī)工作參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求3所述的電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)測(cè)試裝置，其特征在于，所述測(cè)量系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊、輸出扭矩測(cè)量模塊、電壓測(cè)量模塊及電流測(cè)量模塊中的一種或多種的組合，其中 所述轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊為與所述輪轂電機(jī)中貼設(shè)的磁鋼片連接并產(chǎn)生霍爾信號(hào)以檢測(cè)所述輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)速的霍爾信號(hào)線； 所述輸出扭矩測(cè)量模塊包括與所述第一滾筒輸出軸連接以產(chǎn)生制動(dòng)力的磁粉制動(dòng)器，以及設(shè)置于所述第一滾筒與磁粉制動(dòng)器之間、用于檢測(cè)所述磁粉制動(dòng)器制動(dòng)扭力以得到所述輪轂電機(jī)輸出扭矩的扭矩傳感器； 所述電壓測(cè)量模塊包括連接于所述輪轂電機(jī)電壓輸出端的分壓電路，以及對(duì)所述輪轂電機(jī)電壓輸出端進(jìn)行電壓測(cè)量的電壓表； 所述電流測(cè)量模塊包括連接于所述輪轂電機(jī)電流輸出端的分流電路，以及對(duì)所述輪轂電機(jī)電流輸出端進(jìn)行電流測(cè)量的電流表。
5.如權(quán)利要求4所述的電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)測(cè)試裝置，其特征在于，所述分壓電路包括第一電阻及第二電阻，工作電源依次通過所述第一電阻、第二電阻后接地，所述第一電阻與所述第二電阻之間連接所述電壓輸出端。
6.如權(quán)利要求4所述的電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)測(cè)試裝置，其特征在于，所述分流電路包括連接于所述輪轂電機(jī)并接地的第三電阻，所述第三電阻與所述輪轂電機(jī)之間連接所述電流輸出端。
7.如權(quán)利要求4所述的電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)測(cè)試裝置，其特征在于，所述第一滾筒與扭矩傳感器之間、所述扭矩傳感器與磁粉制動(dòng)器之間均設(shè)置有聯(lián)軸器。
8.如權(quán)利要求2所述的電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)測(cè)試裝置，其特征在于，所述第一滾筒與第二滾筒之間、所述第二滾筒與飛輪之間均通過帶輪傳動(dòng)。
9.如權(quán)利要求2所述的電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)測(cè)試裝置，其特征在于，所述第一滾筒及第二滾筒的軸芯兩側(cè)均設(shè)置有軸承。
專利摘要本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)測(cè)試裝置，包括輪轂電機(jī)、傳動(dòng)連接于所述輪轂電機(jī)輸出軸上的慣性模擬機(jī)構(gòu)，以及與所述輪轂電機(jī)相連以控制所述輪轂電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)并對(duì)所述輪轂電機(jī)工作參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型實(shí)施例的電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)測(cè)試裝置通過慣性模擬機(jī)構(gòu)模擬電動(dòng)汽車啟動(dòng)或停止時(shí)工況，利用測(cè)量系統(tǒng)有效獲取用于繪制輪轂電機(jī)各種特性曲線所涉及的輪轂電機(jī)的轉(zhuǎn)速、輸出扭矩、電流、電壓等參數(shù)值，精確度高，且操作簡(jiǎn)便。
文檔編號(hào)G01P3/48GK202563071SQ201220123189
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者梁松峰, 董鑄榮, 邱浩, 李占玉, 鄧志君, 朱小春 申請(qǐng)人:深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院