為什么傳統(tǒng)測(cè)功機(jī)不能用于電動(dòng)汽車電機(jī)試驗(yàn)

平常說(shuō)到電機(jī)試驗(yàn)，大家第一時(shí)間就想到測(cè)功機(jī)這種電機(jī)測(cè)試設(shè)備。但實(shí)際上，面對(duì)越來(lái)越復(fù)雜的行業(yè)應(yīng)用，如電動(dòng)汽車電機(jī)測(cè)試，測(cè)功機(jī)亦漸漸顯露出短板來(lái)，這要從測(cè)功機(jī)的構(gòu)造說(shuō)起。

測(cè)功機(jī)的構(gòu)造很簡(jiǎn)單，由一個(gè)機(jī)柜和測(cè)試臺(tái)架組成，其中測(cè)試臺(tái)架又常稱作測(cè)功頭，一般是指扭矩轉(zhuǎn)速傳感器和制動(dòng)器做成一體的款式。測(cè)試臺(tái)架包括安裝底座、扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、機(jī)械負(fù)載(制動(dòng)器)，用于電機(jī)試驗(yàn)時(shí)的力矩加載，模擬電機(jī)的不同工況;機(jī)柜包括電參數(shù)測(cè)試儀、電機(jī)測(cè)試儀、測(cè)功機(jī)控制器、電源等，用于對(duì)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)和對(duì)電機(jī)的測(cè)試。

那為什么說(shuō)傳統(tǒng)測(cè)功機(jī)無(wú)法滿足新行業(yè)，如電動(dòng)汽車電機(jī)的測(cè)試需求呢?這主要是要談到測(cè)功機(jī)的一個(gè)核心部件——機(jī)械負(fù)載(制動(dòng)器)。測(cè)功機(jī)的機(jī)械負(fù)載一般使用制動(dòng)器，也有使用電機(jī)的，用于對(duì)被試電機(jī)提供反向的旋轉(zhuǎn)力矩，吸收被試電機(jī)運(yùn)行時(shí)的功率，實(shí)現(xiàn)被試電機(jī)的“加載”，模擬其實(shí)際運(yùn)行的工況。

而要模擬被試電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行工況，那測(cè)功機(jī)的加載能力，必須覆蓋被測(cè)電機(jī)的全部工況范圍，那才能滿足模擬“所有工況”的要求。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是測(cè)功機(jī)的機(jī)械負(fù)載的TN曲線，必須覆蓋被試電機(jī)的TN曲線，這樣才能把被試電機(jī)的全程TN特性測(cè)試出來(lái)。

但問(wèn)題來(lái)了，電動(dòng)汽車電機(jī)的TN曲線和普通的電機(jī)不同，具有恒功率區(qū)域?qū)?一般恒功率區(qū)域能到峰值轉(zhuǎn)速的80%~100%)、峰值轉(zhuǎn)速高(10000rpm以上)的特點(diǎn)，這意味著電動(dòng)汽車電機(jī)既能實(shí)現(xiàn)高速小扭矩工況，也能實(shí)現(xiàn)低速大扭矩工況，對(duì)測(cè)功機(jī)的TN特性提出了非常高的要求。

這時(shí)我們發(fā)現(xiàn)，如果要滿足電動(dòng)汽車電機(jī)的全程TN曲線加載，普通的測(cè)功機(jī)根本無(wú)法滿足。因?yàn)槠胀y(cè)功機(jī)一般是用磁滯制動(dòng)器、電渦流制動(dòng)器、磁粉制動(dòng)器或變頻電機(jī)作為負(fù)載的，而這些機(jī)械負(fù)載的特性曲線，都各自存在自己的短板：

磁粉制動(dòng)器：可以輸出很大的扭矩，但一般只能運(yùn)行在低轉(zhuǎn)速(1000rpm)以下，只適用于大扭矩、低轉(zhuǎn)速的電機(jī)測(cè)試場(chǎng)合。可偏偏電動(dòng)汽車電機(jī)，特別是乘用車電機(jī)，動(dòng)輒上萬(wàn)rpm的轉(zhuǎn)速，讓磁粉制動(dòng)器直接出局。

磁滯制動(dòng)器：和磁粉相反，可以輸出很高的轉(zhuǎn)速，但輸出扭矩收到很大的局限，只能輸出小扭矩(100N.m以內(nèi))。對(duì)于電動(dòng)汽車的低速大扭矩工況(200~500N.m的扭矩輸出非常常見(jiàn))，磁滯又無(wú)法滿足需求。

電渦流制動(dòng)器：支持大扭矩、高轉(zhuǎn)速的扭矩輸出，但在額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)(一般是2600~3000rpm)，轉(zhuǎn)矩輸出和轉(zhuǎn)速輸出是成正比的，無(wú)法滿足低速(幾百rpm)情況下的大扭矩輸出。

那針對(duì)電動(dòng)汽車電機(jī)試驗(yàn)這種情況，目前比較好的方案就是用高速異步電機(jī)的加載方案，用本身同樣恒功率范圍寬、峰值轉(zhuǎn)速高的電機(jī)作為加載負(fù)載。這種方案可以根據(jù)用戶的具體測(cè)試范圍，定制不同的測(cè)功機(jī)專用電機(jī)作為測(cè)試負(fù)載，保證機(jī)械負(fù)載的加載范圍覆蓋被測(cè)電機(jī)。

由此可見(jiàn)，傳統(tǒng)的測(cè)功機(jī)在電動(dòng)汽車行業(yè)的應(yīng)用并不多，高速電機(jī)負(fù)載的電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的當(dāng)前行業(yè)最好的解決方案。

當(dāng)然，也不是所有電力測(cè)功機(jī)都適合做電動(dòng)汽車電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的，有以下兩個(gè)點(diǎn)要注意：

1、 傳統(tǒng)的電力測(cè)功機(jī)是用普通變頻電機(jī)來(lái)做機(jī)械負(fù)載的，恒功率范圍也寬，但峰值轉(zhuǎn)速不高，一般只能到6000rpm，不滿足電動(dòng)汽車行業(yè)的高速測(cè)試需要。

2、 很多用戶覺(jué)得只要用一個(gè)同樣高速的電機(jī)作為負(fù)載就可以滿足測(cè)試，就用和被試電機(jī)一樣的電機(jī)做對(duì)拖，覺(jué)得這樣可以省下一筆。但這種應(yīng)用方案同樣具備局限性。電動(dòng)汽車電機(jī)目前多采用永磁同步電機(jī)，其本身輸出的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)較大，用來(lái)當(dāng)測(cè)試負(fù)載電機(jī)的話，無(wú)法提供穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩輸出，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果一致性底下。而專門(mén)的電動(dòng)汽車測(cè)試系統(tǒng)所用的高速異步電機(jī)，其本身轉(zhuǎn)矩波動(dòng)較小(主要是變頻器的電流波動(dòng)引起，變頻器品質(zhì)好的話，相對(duì)于被測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)來(lái)說(shuō)是非常小的)，用于試驗(yàn)時(shí)就能保證測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性，同時(shí)還能提供被測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)波形。

致遠(yuǎn)電子針對(duì)電動(dòng)汽車電驅(qū)部分的核心：逆變器和電機(jī)，基于MPT混合型電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)出電動(dòng)汽車電機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)解決方案，采用高速異步電機(jī)及測(cè)功機(jī)專用高性能變頻器作為測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載，為電動(dòng)汽車電機(jī)及其逆變器的研發(fā)、生產(chǎn)提供專業(yè)化的測(cè)試系統(tǒng)。