CN202563071U - 一种电动汽车轮毂电机测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种电动汽车轮毂电机测试装置，包括轮毂电机、传动连接于所述轮毂电机输出轴上的惯性模拟机构，以及与所述轮毂电机相连以控制所述轮毂电机运转并对所述轮毂电机工作参数进行测量的控制***。本实用新型实施例的电动汽车轮毂电机测试装置通过惯性模拟机构模拟电动汽车启动或停止时工况，利用测量***有效获取用于绘制轮毂电机各种特性曲线所涉及的轮毂电机的转速、输出扭矩、电流、电压等参数值，精确度高，且操作简便。

Description

一种电动汽车轮毂电机测试装置

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种电动汽车轮毂电机测试装置。

背景技术

随着全球电动汽车的推广，电动汽车的技术逐渐丰富、成熟，电动汽车也从概念正式走向应用，并日益普及。

电动汽车一般使用电机进行驱动，驱动的方式有中置电机驱动、轮毂电机驱动等，根据驱动力的分配又可分为前驱、后驱、四驱等。

电机的性能对电动汽车来说至关重要，电机的各种特性曲线是电动汽车设计者进行驱动设计的依据，因此，应用于电动汽车的轮毂电机必须具备详尽的测试信息，以证明其特性，方便用户的选型与使用。

目前市面上有各类电机的测试台，且技术比较成熟、完备，但是，针对于电动汽车用的轮毂电机测试台却还是空白，其主要原因是现有的轮毂电机大多仅用于电动单车，市场上很难找到用于电动汽车的轮毂电机，其相应配套的测试设备更是无从获取，进而限制了轮毂电机技术在电动汽车上的应用。

实用新型内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于提供一种电动汽车轮毂电机测试装置，以促进轮毂电机在电动汽车上的应用。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提出了一种电动汽车轮毂电机测试装置，包括轮毂电机、传动连接于所述轮毂电机输出轴上的惯性模拟机构，以及与所述轮毂电机相连以控制所述轮毂电机运转并对所述轮毂电机工作参数进行测量的控制***。

进一步地，所述惯性模拟机构包括由所述轮毂电机驱动的第一滚筒及第二滚筒，所述第二滚筒连接有一飞轮。

进一步地，所述控制***包括控制所述轮毂电机运转的控制器以及对所述轮毂电机工作参数进行测量的测量***。

进一步地，所述测量***包括转速测量模块、输出扭矩测量模块、电压测量模块及电流测量模块中的一种或多种的组合，其中：

所述转速测量模块为与所述轮毂电机中贴设的磁钢片连接并产生霍尔信号以检测所述轮毂电机转速的霍尔信号线；

所述输出扭矩测量模块包括与所述第一滚筒输出轴连接以产生制动力的磁粉制动器，以及设置于所述第一滚筒与磁粉制动器之间、用于检测所述磁粉制动器制动扭力以得到所述轮毂电机输出扭矩的扭矩传感器；

所述电压测量模块包括连接于所述轮毂电机电压输出端的分压电路，以及对所述轮毂电机电压输出端进行电压测量的电压表；

所述电流测量模块包括连接于所述轮毂电机电流输出端的分流电路，以及对所述轮毂电机电流输出端进行电流测量的电流表。

进一步地，所述分压电路包括第一电阻及第二电阻，工作电源依次通过所述第一电阻、第二电阻后接地，所述第一电阻与所述第二电阻之间连接所述电压输出端。

进一步地，所述分流电路包括连接于所述轮毂电机并接地的第三电阻，所述第三电阻与所述轮毂电机之间连接所述电流输出端。

进一步地，所述第一滚筒与扭矩传感器之间、所述扭矩传感器与磁粉制动器之间均设置有联轴器。

进一步地，所述第一滚筒与第二滚筒之间、所述第二滚筒与飞轮之间均通过带轮传动。

进一步地，所述第一滚筒及第二滚筒的轴芯两侧均设置有轴承。

本实用新型实施例的有益效果是：提供一种电动汽车轮毂电机测试装置，通过惯性模拟机构模拟电动汽车启动或停止时工况，利用测量***准确获取轮毂电机相关测试参数并计算出用于绘制轮毂电机各种特性曲线所涉及的轮毂电机的转速、输出扭矩、电流、电压等参数值。本实用新型实施例的电动汽车轮毂电机测试装置测试精确度高，且操作简便，易于推广应用。

附图说明

图1是本实用新型实施例的电动汽车轮毂电机测试装置的主视图。

图2是本实用新型实施例的电动汽车轮毂电机测试装置的俯视图。

图3是本实用新型实施例的电动汽车轮毂电机测试装置的右视图。

图4是本实用新型实施例的电动汽车轮毂电机测试装置的分压电路示意图。

图5是本实用新型实施例的电动汽车轮毂电机测试装置的分流电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步具体说明。

如图1至图5所示，本实用新型实施例的电动汽车轮毂电机测试装置包括轮毂电机1、传动连接于所述轮毂电机1输出轴上的惯性模拟机构，以及与所述轮毂电机1相连以控制所述轮毂电机1运转并对所述轮毂电机1工作参数进行测量的控制***。

请参考图1至图2，所述惯性模拟机构包括由所述轮毂电机1驱动的第一滚筒21及第二滚筒22，所述第二滚筒22连接有一飞轮3；所述第一滚筒21与所述第二滚筒22之间、所述第二滚筒22与所述飞轮3之间均通过带轮4传动。所述第一滚筒21及所述第二滚筒22的轴芯两侧均设置有轴承5。

所述控制***包括控制所述轮毂电机1运转的控制器以及对所述轮毂电机1工作参数进行测量的测量***。

所述测量***包括转速测量模块、输出扭矩测量模块、电压测量模块以及电流测量模块中的一种或多种的组合，其中：

所述转速测量模块为与所述轮毂电机1中贴设的磁钢片连接并产生霍尔信号以检测所述轮毂电机1转速的霍尔信号线；

所述输出扭矩测量模块包括与所述第一滚筒21输出轴连接以产生制动力的磁粉制动器6，以及设置于所述第一滚筒21与所述磁粉制动器6之间、用于检测所述磁粉制动器6制动扭力以得到所述轮毂电机1输出扭矩的扭矩传感器7；其中，所述第一滚筒21与所述扭矩传感器7之间、所述扭矩传感器7与所述磁粉制动器6之间均设置有联轴器8；

如图4所示，所述电压测量模块包括连接于所述轮毂电机1电压输出端的分压电路，以及对所述轮毂电机1电压输出端进行电压测量的电压表；其中，所述分压电路包括第一电阻91及第二电阻92，工作电源依次通过所述第一电阻91、第二电阻92后接地，所述第一电阻91与所述第二电阻92之间连接所述电压输出端；

如图5所示，所述电流测量模块包括连接于所述轮毂电机1电流输出端的分流电路，以及对所述轮毂电机1电流输出端进行电流测量的电流表；其中，所述分流电路包括连接于所述轮毂电机1并接地的第三电阻93，所述第三电阻93与所述轮毂电机1之间连接所述电流输出端。

本实用新型实施例的电动汽车轮毂电机测试装置主要用于对电动汽车的轮毂电机进行测试，其测试目标是要获得所述轮毂电机的各种特性曲线，如“在某一电压下的转速-扭矩特性”、“在某一电压下的转速-电流特性”、“在不同工况下的效率变化”、“过载能力”等等。不同的场合需要不同的特性，本实用新型实施例的电动汽车轮毂电机测试装置通过测试计算获取被测试轮毂电机的转速、输出扭矩、电流、电压等参数值，以支持各种特性曲线的绘制。

本实用新型实施例所述测试装置采用0V～10V标准信号，且具有其他工控设备信息接口，适合于连接各类工控设备实现自动测试；同时，所述测试装置还设置有手动调节单元，通过与电压表、电流表等显示仪表的配合使用可以手动的方式进行测试，所述手动调节单元可为调节旋钮、步进按钮等。

以下，就采用本实用新型实施例的电动汽车轮毂电机测试装置对所述轮毂电机1的转速、输出扭矩、电流、电压的获取予以阐述。需要说明的是，采用本实用新型实施例所述测试装置进行测试时，测试对象为于车轮10的轮毂内设置有所述轮毂电机1的车轮整体。此外，由于所述第一滚筒21与所述第二滚筒22的形状及质量完全相同，测试时，可将其看作一个整体滚筒2进行测量计算。

(一)所述轮毂电机1转速的获取：

本实用新型实施例所述测试装置中，被测试的轮毂电机1的转速可以通过该轮毂电机1的霍尔信号检测出来，假设被测试的轮毂电机1内设置的磁钢片数量为K，则该轮毂电机1每转一图霍尔信号线将输出K个周期的脉冲。因此，通过检测霍尔信号的周期c，便可获得该被测试轮毂电机1的实时转速n，具体计算公式如下：

$n=\frac{60f}{K}=\frac{60}{\mathrm{Kc}}$ (式1-1)

式中，f为所述被测轮毂电机1的霍尔信号的频率。

(二)所述轮毂电机1输出扭矩的获取：

如图3所示，本实用新型实施例所述测试装置中，被测试的所述轮毂电机1产生的扭矩M_m分配到以下几个对象中：

a)所述车轮10的旋转需要扭矩的支持，以M_w来表示这一扭矩；

b)所述滚筒2的旋转需要扭矩的支持，以M_c来表示这一扭矩；

c)所述飞轮3的旋转需要扭矩的支持，以M_f来表示这一扭矩；

d)所述磁粉制动器6产生了阻力，需要扭矩以抵消，以M_b来表示这一扭矩；

也就是说，所述轮毂电机1产生的扭矩M_m可以用以上四项扭矩的求和来表示：

M_m＝M_w+2M_c+M_f+M_b    (式2-1)

上述四项扭矩中的M_b由所述扭矩传感器7直接测出，M_w、M_c、M_f由各自的转动惯量I与角加速度α计算出：

M_w＝I_w×α_w    (式2-2)

M_c＝I_c×α_c    (式2-3)

M_f＝I_f×α_f    (式2-4)

式中，所述车轮10、滚筒2、飞轮3的转动惯量I_w、I_c、I_f均可以由各自的质量与形状获得。然而，三者的角加速度α_w、α_c、α_f需要实时测量才能获取，并且它们有一定的关系。

所述车轮10的角加速度α_w与所述轮毂电机1的角加速度α_m是一样的，因为两者同属于一个做定轴旋转的刚体。α_m可以由所述轮毂电机1的转速求出，则：

(式2-5)

式中，

为所述轮毂电机1的角速度，n为所述轮毂电机1转速，可以由所述式1-1获得，再使用数值微分法求出其导数，α_c、α_f与α_w成正比，它们间的关系推导如下：

(式2-6)

式中，

为所述滚筒2的角速度；v_w为所述车轮10边沿线速度，R_w为所述车轮10半径；v_c为所述滚筒2边沿线速度，R_c为所述滚筒2半径，因为所述车轮10紧压着所述滚筒2，正常情况下两者不打滑，因此有：

v_w＝v_c    (式2-7)

由所述式2-6与所述式2-7可以得到下式：

$\frac{{\mathrm{\α}}_w}{{\mathrm{\α}}_c}=\frac{R_c}{R_w}\×\frac{{\mathrm{dv}}_w/\mathrm{dt}}{{\mathrm{dv}}_c/\mathrm{dt}}=\frac{R_c}{R_w}\×\frac{{\mathrm{dv}}_c/\mathrm{dt}}{{\mathrm{dv}}_c/\mathrm{dt}}=\frac{R_c}{R_w}\⇒{\mathrm{\α}}_c={\mathrm{\α}}_w\×\frac{R_w}{R_c}$ (式2-8)

同理有：

${\mathrm{\α}}_f={\mathrm{\α}}_c\×\frac{R_{p1}}{R_{p2}}={\mathrm{\α}}_w\×\frac{R_w}{R_c}\×\frac{R_{p1}}{R_{p2}}={\mathrm{\α}}_w\×\frac{R_w{R}_{p1}}{R_c{R}_{p2}}$ (式2-9)

式中R_p1为与连接所述滚筒2输出轴的所述带轮4的主动皮带轮401的半径，R_p2为与连接所述飞轮3输出轴的所述带轮4的从动皮带轮402的半径。

综上所述，所述轮毂电机1的输出扭矩M_m可以由以下公式求出：

$M_m=M_w+2M_c+M_f+M_b$

$=I_w{\mathrm{\α}}_w+2I_c{\mathrm{\α}}_c+I_f{\mathrm{\α}}_f+M_b$

$=I_w{\mathrm{\α}}_w+2I_c{\mathrm{\α}}_w\frac{R_w}{R_c}+I_f{\mathrm{\α}}_w\frac{R_w{R}_{p1}}{R_c{R}_{p2}}+M_b$

$=M_b+(I_w+\frac{2R_w}{R_c}{I}_c+\frac{R_w{R}_{p1}}{R_c{R}_{p2}}{I}_f){\mathrm{\α}}_w$

$=M_b+\frac{\mathrm{\π}}{30}(I_w+\frac{2R_w}{R_c}{I}_c+\frac{R_w{R}_{p1}}{R_c{R}_{p2}}{I}_f)\mathrm{dn}/\mathrm{dt}$ (式2-10)

(三)所述轮毂电机1电压的获取

所述轮毂电机1为直流电源供电，其电压的测量原理比较简单，如图4所示，图中的分压电路可将测量的电压降低至可检测范围0V-10V，再传送至所述控制***。一般情况下，电动汽车用的所述轮毂电机1电压范围很大，从48V-200V不等，对于不同的电压，可以通过调节所述第二电阻92，使得V_test在所述轮毂电机1未启动时为5V，电源电压为静态电压V_cc，则所述轮毂电机1工作时的动态电压u可由下述公式计算得出：

$u=\frac{V_{\mathrm{cc}}}{5}{V}_{\mathrm{test}}$ (式3-1)

(四)所述轮毂电机1电流的获取

所述轮毂电机1的供电电流通过霍尔式电流传感器测量获得，如图5所示，所述霍尔式电流传感器的输出信号与被测量的电流大小呈线性关系，其量程为100A，对应输出50mA，通过1k的所述第三电阻93转换为电压信号，因此，所述轮毂电机1工作时电流i的计算公式如下：

$i=\frac{100}{50}\×\frac{I_{\mathrm{test}}}{1}=2I_{\mathrm{test}}$ (式4-1)

以上所述是本实用新型的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1. 一种电动汽车轮毂电机测试装置，其特征在于，包括轮毂电机、传动连接于所述轮毂电机输出轴上的惯性模拟机构，以及与所述轮毂电机相连以控制所述轮毂电机运转并对所述轮毂电机工作参数进行测量的控制***。

2. 如权利要求1所述的电动汽车轮毂电机测试装置，其特征在于，所述惯性模拟机构包括由所述轮毂电机驱动的第一滚筒及第二滚筒，所述第二滚筒连接有一飞轮。

3. 如权利要求2所述的电动汽车轮毂电机测试装置，其特征在于，所述控制***包括控制所述轮毂电机运转的控制器以及对所述轮毂电机工作参数进行测量的测量***。

4. 如权利要求3所述的电动汽车轮毂电机测试装置，其特征在于，所述测量***包括转速测量模块、输出扭矩测量模块、电压测量模块及电流测量模块中的一种或多种的组合，其中：

所述转速测量模块为与所述轮毂电机中贴设的磁钢片连接并产生霍尔信号以检测所述轮毂电机转速的霍尔信号线；

所述输出扭矩测量模块包括与所述第一滚筒输出轴连接以产生制动力的磁粉制动器，以及设置于所述第一滚筒与磁粉制动器之间、用于检测所述磁粉制动器制动扭力以得到所述轮毂电机输出扭矩的扭矩传感器；

所述电压测量模块包括连接于所述轮毂电机电压输出端的分压电路，以及对所述轮毂电机电压输出端进行电压测量的电压表；

所述电流测量模块包括连接于所述轮毂电机电流输出端的分流电路，以及对所述轮毂电机电流输出端进行电流测量的电流表。

5. 如权利要求4所述的电动汽车轮毂电机测试装置，其特征在于，所述分压电路包括第一电阻及第二电阻，工作电源依次通过所述第一电阻、第二电阻后接地，所述第一电阻与所述第二电阻之间连接所述电压输出端。

6. 如权利要求4所述的电动汽车轮毂电机测试装置，其特征在于，所述分流电路包括连接于所述轮毂电机并接地的第三电阻，所述第三电阻与所述轮毂电机之间连接所述电流输出端。

7. 如权利要求4所述的电动汽车轮毂电机测试装置，其特征在于，所述第一滚筒与扭矩传感器之间、所述扭矩传感器与磁粉制动器之间均设置有联轴器。

8. 如权利要求2所述的电动汽车轮毂电机测试装置，其特征在于，所述第一滚筒与第二滚筒之间、所述第二滚筒与飞轮之间均通过带轮传动。

9. 如权利要求2所述的电动汽车轮毂电机测试装置，其特征在于，所述第一滚筒及第二滚筒的轴芯两侧均设置有轴承。

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