輪轂電機帶載emc性能測試系統的製作方法

2023-05-18 06:45:46

輪轂電機帶載emc性能測試系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及電磁兼容測試【技術領域】，具體是一種輪轂電機帶載EMC性能測試系統，包括控制輪轂電機轉動的動力電源、線性阻抗穩定網絡和輪轂電機控制器，以及負載施加機構和固定裝置，固定裝置通過軸連接安裝有輪轂電機的車輪，負載施加機構給與負載施加機構相接觸的車輪的接觸面施加負載，進而實現輪轂電機帶載，同時，調節所述固定裝置控制車輪的垂向載荷，確保車輪與負載施加機構可靠接觸。可測試單個輪轂電機和含輪轂電機、輪轂電機控制器與動力電纜的輪轂電機系統的EMC性能，測試結果不受電機負載的影響，準確可信；在已建設帶轉鼓的通用電磁兼容測試環境時，無需再建設昂貴的電機電磁兼容性能專用測試環境，降低了輪轂電機測試成本。
【專利說明】輪轂電機帶載EMC性能測試系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及電磁兼容測試【技術領域】，具體涉及一種輪轂電機帶載EMC性能測試系統。
【背景技術】
[0002]新能源汽車的研究如火如荼，其中，電動汽車更是被寄予厚望。電動機是電動汽車的核心驅動部件，其在電動汽車上的作用相當於發動機在常規動力汽車上的作用。
[0003]電動汽車的驅動系統有多種方案，輪邊驅動是其中一種。輪邊驅動方案是指在每個車輪上配備電機單獨驅動，再由中心控制器根據控制策略協調車輛的所有輪胎，達到使車輛所有輪胎協調工作，使車輛平穩安全高性能運行的目的。
[0004]電動汽車不像常規動力汽車一樣存在燃油經濟性、發動機機械性能等問題，但由於電機運行需要大電流驅動，而且在電機工作狀態變換時，系統中存在急劇電流電壓變化，因而電磁兼容成為影響電動汽車電子系統安全的一個核心問題。
[0005]輪轂電機的作用是帶動輪胎運動，因而在對其進行電磁兼容性能測試時，必須給電機施加負載，模擬需要被輪轂電機帶動的輪胎，給輪轂電機提供阻力。據此得出的常規的輪轂電機測試系統框圖見圖1。但用作電機測試負載的測功機在工作時內部也會產生大電流大電壓的變化，會產生嚴重的傳導和輻射騷擾，若將被測輪轂電機與用作測試負載的測功機置於同樣的環境下，則測得的電磁兼容性能數據基本無法反映輪轂電機本身的電磁兼容性能。
[0006]目前，僅國外一些專業測試系統設計商能夠提供用於測試電動汽車驅動電機帶載EMC性能的測試系統，其方案見圖2。方案的思路簡而言之就是專門建設一個電機測試專用暗室，將被測電機置於暗室內，並通過穿過暗室牆壁的軸連接至暗室外的負載電機，以確保負載電機產生的輻射騷擾不會對被測電機的EMC性能測試結果產生過大影響。該方案存在如下缺點:
1.現有技術方案中，為消除負載電機所產生的電磁騷擾對被測電機帶載EMC性能測試結果的影響，將被測電機置於電波暗室內，而將負載電機置於電波暗室外。但負載電機和被測電機之間必須通過軸進行機械連接，因此需要在電波暗室的牆上開孔以便連接軸穿牆。暗室開孔後屏蔽效能和吸波性能會受到很大影響，需要進行非常精密的屏蔽設計，否則會成為暗室外負載電機輻射的電磁騷擾進入暗室內影響被測電機帶載EMC測試結果的重要路徑。
[0007]2.該方案需要對暗室開孔，嚴重影響暗室作為通用試驗環境的性能，因此採用該方案需要重新建設專用電波暗室，費用極其昂貴。
[0008]3.該方案往往需要針對不同被測電機選擇不同負載電機，會導致測試機構在負載電機上投入較高。
[0009]4.採用該方案時，用作測試負載的電機可控和可測參數與控制和測試精度都直接與負載電機的技術難度和成本掛鈎，要進行輪轂電機多工況測試，包括加減速工況測試，需要配備多參數高精度實時可控可測的負載電機，這樣高標準的負載電機因技術難度很大，故市面難以購買，即便市面有售，也會導致測試成本過高以至難以接受。

【發明內容】

[0010]針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在於通過測試方案的特殊設計，破除進行輪邊驅動型電動汽車驅動電機帶載EMC測試必須建設專用暗室這一傳統思路；在不建設專用暗室的情況下，解決輪轂電機測試用負載的電磁騷擾影響被測電機帶載EMC性能測試結果的問題。
[0011]實現上述目的，本發明採用的技術方案如下:
輪轂電機帶載EMC性能測試系統，包括控制輪轂電機轉動的動力電源、線性阻抗穩定網絡和輪轂電機控制器，以及負載施加機構和固定裝置，其中動力電源與線性阻抗穩定網絡的一端連接，線性阻抗穩定網絡的另一端與輪轂電機控制器的輸入端連接，輪轂電機控制器的輸出端與輪轂電機連接，所述固定裝置通過軸連接安裝有輪轂電機的車輪，所述負載施加機構給與負載施加機構相接觸的車輪的接觸面施加負載，進而實現輪轂電機帶載，同時，調節所述固定裝置控制車輪的垂向載荷，確保車輪與負載施加機構可靠接觸。
[0012]所述置固定裝置通過轉鼓上預留的固定孔固定在電波暗室的地面上。
[0013]更具體地，所述負載施加機構包括轉鼓電機和與轉鼓電機通過軸機械連接的轉鼓，和通過線纜與轉鼓電機連接的轉鼓控制器，以及構成暗室底盤測功系統的所有其他傳感器、控制器等零部件。
[0014]在進行輪轂電機單體電磁兼容測試時，線性阻抗穩定網絡和輪轂電機控制器設置在屏蔽控制室內；在進行含輪轂電機、輪轂電機控制器與動力電纜的輪轂電機系統電磁兼容測試時，線性阻抗穩定網絡和輪轂電機控制器設置在電波暗室內。
[0015]車輪設置在轉鼓的鼓面上，二者面接觸，使車輪上的輪轂電機帶載。
[0016]進一步，所述電波暗室的壁上設置有壁板連接器，壁板連接器的兩端分別通過屏蔽電纜進入屏蔽控制室和電波暗室，構成屏蔽控制室和電波暗室的電連接通路。壁板連接器屬於電波暗室自身配備的設施，無需為本試驗做任何改動。
[0017]相比現有技術，本發明具有如下有益效果:
1.採用本發明的技術時，轉鼓電機並非通過軸連接作為被測電機的負載電機，而是通過轉鼓的鼓面向輪轂電機施加負載。這就切斷了通過軸施加負載的現有技術方案中，負載電磁騷擾到達被測電機測試環境的最重要的傳播路徑——連接軸。
[0018]2.在現有技術方案中，為隔絕負載電機產生的電磁騷擾對被測電機帶載EMC性能測試結果的影響，需要在電波暗室的牆壁上打孔，使位於連接軸另一端的負載電機位於電波暗室之外(電波暗室原有的壁板連接器無論從位置還是尺寸上均無法滿足要求)，這會對電波暗室的屏蔽效能和吸波性能產生較大影響，不適合在通用電波暗室中進行，因而需要修建專用暗室，成本高昂。採用本發明的技術時，被測電機與負載電機之間無需通過軸連接，因而無需修建專用暗室，可利用現有的帶轉鼓電波暗室，節約了大筆測試成本。
[0019]3.現有技術通常需要對不同被測電機採用不同負載電機，會導致測試機構在負載電機上投入較高。採用本發明的技術時，因轉鼓電機功率已滿足絕大多數電機功率測試要求，直接利用轉鼓電機作為測試範圍內所有被測電機的負載，減少了對測試負載的投入。[0020]4.因由轉鼓控制器、轉鼓電機與轉鼓構成的底盤測功系統是專用的高精度實時測量控制系統，故可實時準確控制和測量作為被測電機負載的轉鼓參數，不論可控參數數量還是參數的控制與測量精度都具有普通電機負載遠遠無法比擬的優勢，這直接大幅提高了電機帶載EMC性能測試的準確性和靈活性。
[0021]5.帶轉鼓的電波暗室在設計建設中已充分考慮隔絕轉鼓電機對暗室中被測件測試結果的影響，因而利用轉鼓作為被測電機的負載，可充分保證測試結果的準確性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是常規輪轂電機測試系統方框圖；
圖2是現有國外輪轂電機帶載EMC性能測試系統示意圖；
圖3是本發明輪轂電機帶載EMC性能測試系統進行電機單體EMC性能測試的示意圖；圖4是本發明輪轂電機帶載EMC性能測試系統進行電機系統EMC性能測試的示意圖；圖中:1-動力電源；2_輪轂電機控制器；3_輪轂電機；4_車輪；5_固定裝置；6-軸；7-轉鼓控制器；8_轉鼓電機；9-轉鼓；10_線性阻抗穩定網絡；11_壁板連接器；12_電波暗室；13-屏蔽控制室；14_地面；15_轉鼓屏蔽室。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明。測試天線、天線塔、接收機及其連接電纜等電磁兼容測試標準設備均作為必備設備按測試的正常方式設置在電波暗室和暗室外的控制室中，在圖中並未單獨繪出。
[0024]實施例1，如圖3所示，本發明對輪轂電機單體(包含輪轂電機和車輪)進行電磁兼容性能測試，測試環境布置:動力電源1、輪轂電機控制器2、轉鼓控制器7與線性阻抗穩定網絡(LISN) 10布置在屏蔽控制室13 (如金屬屏蔽室)內，輪轂電機3、車輪4、固定裝置5、軸6布置在電波暗室12 (如在金屬屏蔽室的內表面設有一層可吸收電磁波的材料的屏蔽室)的地面14之上，轉鼓電機8與轉鼓9布置在電波暗室12的地面14之下的轉鼓屏蔽室15 (設計建造時進行了良好地屏蔽處理)內。動力電源I的輸出經過線性阻抗穩定網絡10之後與輪轂電機控制器2連接，輪轂電機控制器2的輸出再通過良好屏蔽的電纜，經由電波暗室12的壁板連接器11(電波暗室設計的一部分，為信號及電源提供進出暗室專用接口的連接器，不影響暗室屏蔽效能)進入電波暗室12，並與輪轂電機3連接。輪轂電機3參照在車輛上的安裝方式安裝在車輪4上，通過軸6將車輪4及輪轂電機3固定在固定裝置5上。調節固定裝置5，可調整車輪4的垂向載荷，保證車輪4與轉鼓9鼓面之間以需要的垂向力可靠面接觸。轉鼓控制器7與轉鼓電機8通過線纜連接,轉鼓電機8與轉鼓9通過軸機械連接。
[0025]實施例2，如圖4所示，本發明對含輪轂電機、輪轂電機控制器與動力電纜的輪轂電機系統磁兼容性能測試時，測試環境布置:動力電源I與轉鼓控制器7布置在屏蔽控制室13內，輪轂電機控制器2、輪轂電機3、車輪4、固定裝置5、軸6與線性阻抗穩定網絡(LISN)10布置在電波暗室12的地面14之上，轉鼓電機8與轉鼓9布置在電波暗室12的地面14之下的轉鼓屏蔽室15內。動力電池I的輸出通過良好屏蔽的電纜，經由電波暗室12的壁板連接器11進入電波暗室12，經過線性阻抗穩定網絡10之後與輪轂電機控制器2連接，輪轂電機控制器2的輸出再與輪轂電機3連接。輪轂電機3參照在車輛上的安裝方式安裝在車輪4上，通過軸6將車輪4及輪轂電機3固定在固定裝置5上。調節固定裝置5，可調整車輪4的垂向載荷，保證車輪4與轉鼓9之間以需要的垂向力可靠面接觸。轉鼓控制器7與轉鼓電機8通過線纜連接，轉鼓電機8與轉鼓9通過軸機械連接。
[0026]進行電機單體或含電機、電機控制器與電機驅動電纜的電機系統電磁兼容性能測試時，輪轂電機控制器2控制輪轂電機3轉動，輪轂電機3帶動車輪4轉動。轉鼓控制器7可通過控制轉鼓電機8調整轉鼓9的轉矩。轉鼓9與車輪4之間可靠接觸，並且有足夠的垂向載荷，轉鼓9的轉矩能夠給車輪4提供足夠的負載以模擬車輪4在路面行駛時的負載。
[0027]在帶轉鼓的電波暗室中，通過固定裝置將裝有輪轂電機的單個車輪固定在轉鼓上方；通過調節固定裝置調整車輪的垂向載荷，保證車輪與轉鼓可靠接觸；利用轉鼓電機對輪轂電機施加負載；利用轉鼓電機控制器控制轉鼓電機，實現對輪轂電機負載的實時監控和調節。
[0028]該測試系統可實現單個輪轂電機的電磁兼容性能測試，且由於利用電波暗室地下的轉鼓電機給輪轂電機施加主要負載，因此測試結果不受電機負載的影響；由於輪轂電機控制器布置於測試環境外，且通過良好屏蔽的電纜與輪轂電機相連，因此測試結果不受輪轂電機控制器影響。該系統測試結果準確，且在已建設帶轉鼓的電波暗室時，無需再建設昂貴的電機電磁兼容性能專用測試環境，極大降低了輪轂電機測試成本。
[0029]本發明為了避免重建專用暗室，直接利用通用暗室資源，改變了原有方案中的負載，採用通用電波暗室內的轉鼓電機作為被測電機的負載。單個被測電機安裝在單個車輪上(參照現有的各種在實際車輛上使用的安裝方式，例如:通過輪轂軸承連接電機和輪轂)，車輪通過固定裝置被一個垂向力壓在轉鼓上。轉鼓電機通過轉鼓與車輪的接觸來給被測的輪轂電機施加負載。
[0030]因此，本發明中，作為輪轂電機的被測電機與作為負載的轉鼓電機之間，不需要通過軸連接，這就切斷了現有技術方案中，負載的電磁騷擾到達被測電機測試環境的最重要的傳播路徑。同時，由於被測電機和負載之間不再需要通過軸連接，因此無需再對暗室打孔穿牆，也就無需為電機的測試修建專用測試環境，直接利用帶轉鼓的通用電波暗室即可。這為輪轂電機的電磁兼容測試節約了非常可觀的一筆測試環境建設成本。
[0031]同時，由於帶轉鼓的電波暗室在建設過程中必須考慮隔離轉鼓電機對測試結果的影響，因此通過驗收的帶轉鼓電波暗室中，轉鼓電機的電磁騷擾是不會影響被測件電磁兼容測試結果的。這就直接解決了原有方案中，負載的電磁騷擾影響被測電機測試結果的問題，確保了本方案的測試結果準確可信。
[0032]另外，本發明利用轉鼓給被測電機施加負載，轉鼓電機可滿足絕大部分被測電機的測試要求，大大降低了在測試用負載電機上的投入。而轉鼓電機的多參數、高精度實時可控可測特點，也大大提高了測試的靈活度。
【權利要求】
1.輪轂電機帶載EMC性能測試系統，包括控制輪轂電機(3)轉動的動力電源(I)、線性阻抗穩定網絡(10)和輪轂電機控制器(2)，以及負載施加機構和固定裝置(5)，其中動力電源(I)與線性阻抗穩定網絡(10)的一端連接，線性阻抗穩定網絡(10)的另一端與輪轂電機控制器(2)的輸入端連接，輪轂電機控制器(2)的輸出端與輪轂電機(3)連接，其特徵在於:所述固定裝置(5 )通過軸(6 )連接安裝有輪轂電機(3 )的車輪(4)，所述負載施加機構給與負載施加機構相接觸的車輪(4)的接觸面施加負載，進而輪轂電機(3)帶載，同時，調節所述固定裝置(5)控制車輪(4)的垂向載荷。
2.根據權利要求1所述輪轂電機帶載EMC性能測試系統，其特徵在於:所述固定裝置(5)通過轉鼓(9)上預留的固定孔固定在電波暗室(12)的地面(14)上。
3.根據權利要求1所述輪轂電機帶載EMC性能測試系統，其特徵在於:所述負載施加機構包括轉鼓電機(8 )和與轉鼓電機(8 )通過軸機械連接的轉鼓(9 ),和通過線纜與轉鼓電機(8)連接的轉鼓控制器(7)。
4.根據權利要求1或2所述輪轂電機帶載EMC性能測試系統，其特徵在於:在進行輪轂電機單體電磁兼容測試時，線性阻抗穩定網絡(10)和輪轂電機控制器(2)設置在屏蔽控制室(13 )內；在進行含輪轂電機(3 )、輪轂電機控制器(4)與動力電纜的輪轂電機系統電磁兼容測試時，線性阻抗穩定網絡(10)和輪轂電機控制器(2)設置在電波暗室(12)內。
5.根據權利要求3所述輪轂電機帶載EMC性能測試系統，其特徵在於:車輪(4)設置在轉鼓(9)的鼓面上，二者面接觸，使車輪(4)上的輪轂電機(3)帶載。
【文檔編號】G01R31/34GK103728558SQ201210380570
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年10月10日 優先權日:2012年10月10日
【發明者】雷劍梅, 黃雪梅, 陳立東, 賴志達, 李彪 申請人:中國汽車工程研究院股份有限公司