CN106226697A - 一种电动车电机性能综合测试*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动车电机性能综合测试***，其特征在于：所述测试***包括主机部分（1）、电源模块、控制装置（2）以及PC终端（3），电源模块为主机部分（1）提供工作电源，主机部分（1）通过控制装置（2）将测试数据经通信接口传输给PC终端（3），所述主机部分（1）包括磁粉制动器、扭矩传感器、转速传感器、待测直流电机以及SPWM控制器，本发明有效解决了传统的电机性能测试分析都是由人工来完成，不但费时费力，而且大大降低了测试的准确性与可靠性问题。

Description

一种电动车电机性能综合测试***

技术领域

本发明涉及电机测试设备技术领域，具体涉及一种电动车电机性能综合测试***。

背景技术

随着社会的进步，“绿色环保”的理念深入人心，在引导全社会节约能源的同时，更要倡导人们使用清洁能源。我国石油资源贫乏，燃油和尾气的排放是城市大气污染的主要来源。因此，发展电动车不仅是目前及未来发展的趋势，更是符合绿色环保发展理念。电动车低碳、低能耗、绿色环保，改善了人们的居住环境和身心健康，是一种非常有利于社会绿色可持续发展的交通工具。

电动机的作用是把电能转化为机械能，作为电动自行车动力转换的来源，电机性能的优劣直接决定了电动车的整体质量与稳定性。电动车在出厂前要对其电机的相关性能参数进行检测，根据其参数的相关标准，可以直接判别电机质量的优劣。对于电机的性能，追求效率最大化是最终的目标，这也是众多电机评判标准中的最重要的一种。在电源电量一定的情况下，最大化的效率不仅仅是节能，更多的是为电动车提供更好的续航能力，从而提高电动车整体质量。检测***主要检测的是：一、电压和电流的电量单位检测，计算出输入功率。二、转速和扭矩非电量单位检测，计算出输出功率。可根据输入功率和输出功率便可计算出效率，从而根据结果判定电机的性能优劣，为使电动车在低碳出行的同时拥有较好的性能和质量，保证电动车行驶安全与可靠性，需对电机性能进行测试。传统的电机性能测试分析都是由人工来完成，不但费时费力，而且大大降低了测试的准确性与可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电动车电机性能综合测试***，本发明有效解决了传统的电机性能测试分析都是由人工来完成，不但费时费力，而且大大降低了测试的准确性与可靠性问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种电动车电机性能综合测试***，其特征在于：所述***包括主机部分（1）、电源模块、控制装置（2）以及PC终端（3），电源模块为测试***提供工作电源，主机部分（1）通过控制装置（2）将测试数据经通信接口传输给PC终端（3），所述主机部分（1）包括磁粉制动器、扭矩传感器、转速传感器、待测直流电机以及SPWM控制器，磁粉制动器通过联轴器连接有扭矩传感器、转速传感器，扭矩传感器通过联轴器连接有待测直流电机，待测直流电机通过数据线与SPWM控制器数据连接，磁粉制动器上设置激励电流接口，扭矩传感器、转速传感器对应设置扭矩转速接口，主机部分（1）分别通过SPWM控制器、激励电流接口以及扭矩转速接口与控制装置（2）相应端口连接。

本发明进一步技术改进方案是：

所述控制装置（2）包括扭矩控制器、电压传感器、电流传感器、频压转换器、数据采集卡以及开关电源，扭矩控制器分别通过扭矩测控接口与激励电流接口、扭矩转速接口控制连接，待测直流电机通过SPWM控制器经转速测控接口与扭矩转速接口连接，电压传感器通过电机电压接口经SPWM控制器与待测直流电机控制连接，电流传感器通过电机电流接口经SPWM控制器与待测直流电机控制连接，电压传感器、电流传感器分别通过数据线与数据采集卡连接，扭矩传感器、转速传感器分别通过频压转换器与数据采集卡连接，数据采集卡通过通信接口与PC终端数据连接。

本发明进一步技术改进方案是：

所述电压传感器采用TIL300光耦合器，电流传感器采用开口式霍尔电流传感器，扭矩传感器采用应变片式扭矩传感器，转速传感器采用磁电式转速传感器，数据采集卡采用U18数据采集卡。

本发明进一步技术改进方案是：

所述电源模块包括60V直流电源发生器、24V直流开关电源，60V直流电源发生器为待测直流电机、SPWM控制器提供工作电源，24V直流开关电源为扭矩控制器、扭矩传感器、转速传感器、电压传感器、电流传感器、频压转换器提供工作电源。

本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：

一、本发明采用由现代控制技术、传感器技术、数据采集技术和计算机技术实现的自动化测试***可以对电机综合性能进行可靠高效的测试，突破了传统的测试模式，不但降低了人工操作难度与工作强度，而且提高了电机性能测试效率与可靠性。

二、本发明综合测试***适用于不同电机控制器和电机的性能测试，可以通过PC机对电机的扭矩与转速进行连续自动控制，也可以通过外接电位器对转速与扭矩进行手动控制。

三、本发明综合测试***可实时地对电机电流、电压、转速、扭矩等参数进行检测，通过计算得到输入/输出功率、效率等技术参数，具有测试参数的数据处理、保存、查询、报警、报表输出等功能。

附图说明

图1为本发明综合测试***简图；

图2为本发明电源模块工作原理图；

图3为本发明频压转换器电路图；

图4为本发明扭矩控制器电路图。

具体实施方式

如图1所示，本发明原理主要是传感器、正弦波控制器、扭矩控制器、磁粉制动器、频/压转换器、数据采集卡、总线、PC机等组成。PC机发出控制信号给数据采集卡，经过SPWM控制器、扭矩控制器控制电机的扭矩与转速，传感器将检测到的电机参数经处理后给数据采集卡采集，并将采集到的信号传送到PC机进行进一步的处理与显示。

测试***包括主机部分1、电源模块、控制装置2以及PC终端3，电源模块为测试***提供工作电源，主机部分1通过控制装置2将测试数据经通信接口传输给PC终端3，所述主机部分1包括磁粉制动器、扭矩传感器、转速传感器、待测直流电机以及SPWM控制器，磁粉制动器通过联轴器连接有扭矩传感器、转速传感器，扭矩传感器通过联轴器连接有待测直流电机，待测直流电机通过数据线与SPWM控制器数据连接，磁粉制动器上设置激励电流接口，扭矩传感器、转速传感器对应设置扭矩转速接口，主机部分1分别通过SPWM控制器、激励电流接口以及扭矩转速接口与控制装置2相应端口连接；所述控制装置2包括机箱，机箱内设置扭矩控制器、电压传感器、电流传感器、频压转换器、数据采集卡、AC220V插座及开关以及散热风扇，扭矩控制器分别通过扭矩测控接口与激励电流接口、扭矩转速接口控制连接，待测直流电机通过SPWM控制器经转速测控接口与扭矩转速接口连接，电压传感器通过电机电压接口经SPWM控制器与待测直流电机控制连接，电流传感器通过电机电流接口经SPWM控制器与待测直流电机控制连接，电压传感器、电流传感器分别通过数据线与数据采集卡连接，扭矩传感器、转速传感器分别通过频压转换器与数据采集卡连接，数据采集卡通过通信接口与PC终端数据连接；所述电压传感器采用TIL300光耦合器，电流传感器采用开口式霍尔电流传感器，扭矩传感器采用应变片式扭矩传感器，转速传感器采用磁电式转速传感器，数据采集卡采用U18数据采集卡。

如图2所示，电源模块包括60V直流电源发生器、24V直流开关电源，60V直流电源发生器为待测直流电机、SPWM控制器提供工作电源，24V直流开关电源为扭矩控制器、扭矩传感器、转速传感器、电压传感器、电流传感器、频压转换器、散热风扇提供工作电源。

频压转换器能将频率信号线性转为电压信号，输出的电压值与脉冲频率成正比例线性关系，本设计采用频/压转换电路来实现0-10KHz转0-10V转换，电路如图3所示，为由运算放大器A1，A2，A3组成的频/压转换电路。A1构成滞回比较器，输入有二极管VD1、VD2限幅保护，A1将输入信号转换成频率相同的方波信号，再经微分电容C1和二极管VD3把上升窄脉冲送至A2。A2构成单稳态电路，常态下其反相输入Un为负电位，使输入为高电平，V1、V2导通，这时U2为低电平。正触发脉冲使N2迅速翻转输出低电平，V1截止，U2上升为高电平，它等于稳压管VS1的稳压值Um，Un保持高电平Uh。同时V2截止，使C通过R充电，经过Tw时间，Up上升到Uh以上使N2再次翻转“复位”，单稳过程结束。由U2,输出定宽（Tw）、定幅度（Um）的脉冲，U2输出高电平的频率随输入频率的升高而增大。由RC电路瞬态过程的基本公式可以计算出RC充电至高电平的所用充电时间为Tw=R*C*ln[（R1+R2）*E/((R1+R2)*E-(R1*Um-R2*E))]*R/(R+R6)。N3、R12和C2构成低通滤波器，输出电压平均值是Uo=Tw*Um*Fi；电路中R1取200K,R2取100K，C取0.1μF，R取10K,E和Um都为5V，可得Tw=0.2ms。可将0-10KHz线性转换0-10V。

扭矩控制器在24V工作电压下可将0-5V的输入电压变换为0-1A恒定的电流输出，输出电流的大小可以由PC机发出的控制信号控制，也可以通过电位器旋钮进行手动调节，扭矩控制器电路原理图如图4所示，由运算放大器A1及晶体管V1、V2组成。V1构成倒相放大级，V2构成电流输出级。Ub为偏置电压，用以进行零位平移。由于电路采用电流并联负反馈，具有较好的恒流性能。

利用叠加原理，可求出在Ui、Ub及输出电流Io的作用下，运算放大器的同相输入端与反相输入端电压Up及Un。考虑只有输入电压Ui作用时，因R3>>RL,故有Una≈R3*Ui/(R1+R3)。考虑只有输出电流Io的作用时Unb≈R1*RL*Io/(R1*R3),Upa≈R2*(RL+R7)*Io/(R2+R4)。在Ub作用下，因R4>>RL+R7，Upb≈R4*Ub/(R2+R4)。运算放大器的开环增益与输入电阻足够大，则有Up=Un=Upa+Upb=Una+Unb。取R1=R2、R3=R4，则Io=R4*(Ui-Ub)/(R2*R7)。

由上式可以看出：当运算放大器的开环增益及输入电阻足够大时，输出电流Io与输入电压Ui的关系只与电路电阻R2(=R1)、R4(=R3)及反馈电阻R7有关，而与运算放大器参数及负载电阻RL无关，说明它具有恒流性；输出电流Io与输入电压Ui间的转换系数决定于电路参数，可根据Ui及Io的范围决定电路参数，将R2取100KΩ,R4取200KΩ，R7取10Ω，Ub取0V。可将0—5V电压线性地转换为0—1A电流。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种电动车电机性能综合测试***，其特征在于：所述测试***包括主机部分（1）、电源模块、控制装置（2）以及PC终端（3），电源模块为测试***提供工作电源，主机部分（1）通过控制装置（2）将测试数据经通信接口传输给PC终端（3），所述主机部分（1）包括磁粉制动器、扭矩传感器、转速传感器、待测直流电机以及SPWM控制器，磁粉制动器通过联轴器连接有扭矩传感器、转速传感器，扭矩传感器通过联轴器连接有待测直流电机，待测直流电机通过数据线与SPWM控制器数据连接，磁粉制动器上设置激励电流接口，扭矩传感器、转速传感器对应设置扭矩转速接口，主机部分（1）分别通过SPWM控制器、激励电流接口以及扭矩转速接口与控制装置（2）相应端口连接。

2.根据权利要求1所述的一种电动车电机性能综合测试***，其特征在于：所述控制装置（2）包括扭矩控制器、电压传感器、电流传感器、频压转换器以及数据采集卡，扭矩控制器分别通过扭矩测控接口与激励电流接口、扭矩转速接口控制连接，待测直流电机通过SPWM控制器经转速测控接口与扭矩转速接口连接，电压传感器通过电机电压接口经SPWM控制器与待测直流电机控制连接，电流传感器通过电机电流接口经SPWM控制器与待测直流电机控制连接，电压传感器、电流传感器分别通过数据线与数据采集卡连接，扭矩传感器、转速传感器分别通过频压转换器与数据采集卡连接，数据采集卡通过通信接口与PC终端数据连接。

3.根据权利要求2所述的一种电动车电机性能综合测试***，其特征在于：所述电压传感器采用TIL300光耦合器，电流传感器采用开口式霍尔电流传感器，扭矩传感器采用应变片式扭矩传感器，转速传感器采用磁电式转速传感器，数据采集卡采用U18数据采集卡。

4.根据权利要求3所述的一种电动车电机性能综合测试***，其特征在于：所述电源模块包括60V直流电源发生器、24V直流开关电源，60V直流电源发生器为待测直流电机、SPWM控制器提供工作电源，24V直流开关电源为扭矩控制器、扭矩传感器、转速传感器、电压传感器、电流传感器、频压转换器提供工作电源。