隨著環(huán)境污染與能源危機(jī)問題的日益嚴(yán)峻，純電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車等新能源汽車成為了世界各國研發(fā)的熱點(diǎn)。純電動汽車作為新能源汽車的重點(diǎn)發(fā)展方向，動力電池、電動機(jī)及控制器的性能是其技術(shù)的核心?；旌蟿恿ζ囍腥加拖到y(tǒng)與電驅(qū)系統(tǒng)并存，在供電系統(tǒng)的運(yùn)行模式及動力系統(tǒng)的控制上則更加復(fù)雜，其下還有增程汽車、插電混合動力汽車等細(xì)分概念。而燃料電池車技術(shù)在全球還屬于起步階段。雙象限工作模式、動力電池供電、高動力需求等特點(diǎn)，使得新能源汽車中的電動機(jī)及控制器的測試方法與普通電機(jī)相比有較大區(qū)別。

1、新能源汽車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

純電動汽車中由動力電池提供高壓直流電，經(jīng)控制器驅(qū)動電機(jī)產(chǎn)生動力。電機(jī)的典型型式有異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)等。電機(jī)控制器包括逆變器及控制器功能，負(fù)責(zé)動力電池與電機(jī)之間的能量傳輸，并接受整車控制器VCU的控制。

混合動力汽車的動力系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機(jī)與電池系統(tǒng)的關(guān)系，可以分為串聯(lián)型、并聯(lián)型以及混聯(lián)型。插電式混動汽車則增大了動力電池的容量，并配置了車載充電機(jī)。



以混聯(lián)混合動力系統(tǒng)為例，兩種動力單元既可以各自獨(dú)立驅(qū)動汽車，也可以協(xié)同合作。發(fā)動機(jī)可以在與電動機(jī)共同工作時(shí)通過發(fā)電機(jī)為動力電池充電。在啟動、上坡、制動、下坡等不同運(yùn)行工況下，考慮電池組的剩余容量狀態(tài)，電機(jī)控制器對電機(jī)及動力電池運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的控制。在一些混動系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)與電動機(jī)集成為一臺電機(jī)，電機(jī)及控制器系統(tǒng)需反復(fù)在兩種狀態(tài)間切換。



燃料電池與其說是一種電池，不如說是一個(gè)發(fā)電設(shè)備。因其啟動性能較差，目前的一個(gè)主流研究方向是形成燃料電池+儲能電池或者燃料電池+超級電容的混合發(fā)電系統(tǒng)?？刂破饕瓿扇剂想姵仳?qū)動電動機(jī)、儲能電池驅(qū)動電動機(jī)的DC-AC控制，也要完成能量回饋時(shí)向儲能部分充電的功能。

2、測試要求

國內(nèi)的新能源汽車準(zhǔn)入要求中明確規(guī)定了整車廠須具備動力系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)集成測試能力、電子電控測試系統(tǒng)功能測試能力；對于零部件廠商來說，這一塊的測試開發(fā)能力也是重中之重，包括型式試驗(yàn)及出廠測試等。

電動汽車用電機(jī)及控制器的測試標(biāo)準(zhǔn)遵循國標(biāo)《GB-T18488電動汽車用電機(jī)及其控制器》，試驗(yàn)項(xiàng)目包括一般性能、環(huán)境試驗(yàn)、溫升試驗(yàn)、電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性及效率、再生能量回饋特性等測試。主要試驗(yàn)內(nèi)容：空載試驗(yàn)、負(fù)載效率試驗(yàn)、堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)、電機(jī)溫度、電機(jī)溫升、過載能力試驗(yàn)、最高工作轉(zhuǎn)速、超速試驗(yàn)、電機(jī)控制器保護(hù)試驗(yàn)等。

目前常見的電機(jī)測試系統(tǒng)有兩種：
1、測功機(jī)系統(tǒng)；系統(tǒng)包括前段供電測試直流電源（電池模擬器），測功機(jī)，變頻器，測試所需儀器儀表等。



2、電機(jī)對拖測試系統(tǒng)；系統(tǒng)包括前段供電測試直流電源（電池模擬器），陪測電機(jī)電控，測試所需儀器儀表等。

測試裝置中電機(jī)控制器電源部分可采用雙象限直流電源或直流電源加直流負(fù)載的形式。測試用電源部分的性能及可靠性直接決定了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?因此對電源有如下要求：
1、電源輸出具有快速的動態(tài)響應(yīng)特性（突加載，突減載，充放電轉(zhuǎn)換等），艾德克斯IT6500系列最小電壓上升時(shí)間高達(dá)3ms，可以滿足各種工況要求。

2、電源的高可靠性和穩(wěn)定性及轉(zhuǎn)換效率，艾德克斯電子具有廣泛的電源及負(fù)載產(chǎn)品線及測試系統(tǒng)產(chǎn)品，在產(chǎn)品穩(wěn)定性及可靠性方面有著明顯優(yōu)勢。

3、電源應(yīng)具有較高的輸出精度，IT6500系列最大電壓精度達(dá)0.05%+30mV，可以輕松滿足測試系統(tǒng)的精度要求。

4、電源應(yīng)具有雙象限特性，能夠吸收電機(jī)反饋的電能。IT6500C直流電源搭載功率耗散器具有雙象限無縫切換功能，有效避免電壓或電流過沖。

5、滿足標(biāo)準(zhǔn)中對電機(jī)及其控制器試驗(yàn)中對電源的要求，應(yīng)符合車輛用電池的電壓電流特性，電源輸出阻抗應(yīng)與電池阻抗盡可能相等。IT6500C直流電源具有輸出阻抗可調(diào)功能，相比普通直流源能更精準(zhǔn)的匹配電池模擬需求。

3、再生能量回饋功能

在城市工況下行駛的汽車大約有 1 /3 到1 /2 用于直接驅(qū)動車輛運(yùn)行的能量被消耗在制動過程中。若能對這部分耗散的能量加以回收利用，可大大提高整車能量經(jīng)濟(jì)性。電驅(qū)動汽車的制動能量回收，又稱回饋制動或再生制動，是指在減速或制動過程中， 驅(qū)動電機(jī)工作于發(fā)電狀態(tài)， 將車輛的部分動能轉(zhuǎn)化為電能儲存于電池， 同時(shí)施加電機(jī)回饋轉(zhuǎn)矩于驅(qū)動軸，對車輛進(jìn)行制動。該技術(shù)的應(yīng)用一方面增加了電驅(qū)動車輛一次充電的續(xù)駛里程，另一方面減少了傳統(tǒng)制動器的磨損， 同時(shí)還改善了整車動力學(xué)的控制性能。因此，研究制動能量回收集成化技術(shù)具有重要意義和廣闊的前景。

電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和車的前進(jìn)倒退狀態(tài)是鎖定的，當(dāng)轉(zhuǎn)速高于期望的轉(zhuǎn)速時(shí)即制動時(shí)，通過變流器改變了勵磁電流的導(dǎo)通相位，電機(jī)輸出負(fù)轉(zhuǎn)矩，使車速降低，這時(shí)偏高的轉(zhuǎn)速導(dǎo)致的反電勢超過控制器的輸出電壓，電機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)。前進(jìn)制動時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，可以發(fā)電；后退制動時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，同樣可以發(fā)電。如果設(shè)計(jì)不好的話，高速運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的反電勢可能會超過控制器和電機(jī)的設(shè)計(jì)耐壓，導(dǎo)致零部件的損壞，所以在電動機(jī)及控制器測試中，再生能量回饋功能也是重要的一項(xiàng)。



再生能量回饋功能測試中，可利用陪測電機(jī)作為原動機(jī)帶動待測電動機(jī)運(yùn)行于發(fā)電狀態(tài)，控制器接125%額定電壓的電源，在不同轉(zhuǎn)速下進(jìn)行性能測試。在車輛制動工況下，回饋電壓電流的控制一方面需考慮使電機(jī)發(fā)電效率、逆變器工作效率、蓄電池充電效率等電氣參數(shù)保持在高效區(qū)，另一方面實(shí)施能量回饋后的制動加速度、加速度變化率等制動感覺要與常規(guī)汽車相仿，駕駛感柔順。因此回饋電壓電流曲線不是簡單的恒壓或恒流方式，而是由控制器按控制策略進(jìn)行調(diào)節(jié)，要求測試電源具備雙象限電流能力，能匹配動力電池組的高電壓及大電流，而且有較高的精度及良好的動態(tài)響應(yīng)特性。