CN103728558A - 轮毂电机带载emc性能测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电磁兼容测试技术领域，具体是一种轮毂电机带载EMC性能测试系统，包括控制轮毂电机转动的动力电源、线性阻抗稳定网络和轮毂电机控制器，以及负载施加机构和固定装置，固定装置通过轴连接安装有轮毂电机的车轮，负载施加机构给与负载施加机构相接触的车轮的接触面施加负载，进而实现轮毂电机带载，同时，调节所述固定装置控制车轮的垂向载荷，确保车轮与负载施加机构可靠接触。可测试单个轮毂电机和含轮毂电机、轮毂电机控制器与动力电缆的轮毂电机系统的EMC性能，测试结果不受电机负载的影响，准确可信；在已建设带转鼓的通用电磁兼容测试环境时，无需再建设昂贵的电机电磁兼容性能专用测试环境，降低了轮毂电机测试成本。

Description

轮毂电机带载EMC性能测试系统

技术领域

本发明涉及电磁兼容测试技术领域，具体涉及一种轮毂电机带载EMC性能测试系统。

背景技术

新能源汽车的研究如火如荼，其中，电动汽车更是被寄予厚望。电动机是电动汽车的核心驱动部件，其在电动汽车上的作用相当于发动机在常规动力汽车上的作用。

电动汽车的驱动系统有多种方案，轮边驱动是其中一种。轮边驱动方案是指在每个车轮上配备电机单独驱动，再由中心控制器根据控制策略协调车辆的所有轮胎，达到使车辆所有轮胎协调工作，使车辆平稳安全高性能运行的目的。

电动汽车不像常规动力汽车一样存在燃油经济性、发动机机械性能等问题，但由于电机运行需要大电流驱动，而且在电机工作状态变换时，系统中存在急剧电流电压变化，因而电磁兼容成为影响电动汽车电子系统安全的一个核心问题。

轮毂电机的作用是带动轮胎运动，因而在对其进行电磁兼容性能测试时，必须给电机施加负载，模拟需要被轮毂电机带动的轮胎，给轮毂电机提供阻力。据此得出的常规的轮毂电机测试系统框图见图1。但用作电机测试负载的测功机在工作时内部也会产生大电流大电压的变化，会产生严重的传导和辐射骚扰，若将被测轮毂电机与用作测试负载的测功机置于同样的环境下，则测得的电磁兼容性能数据基本无法反映轮毂电机本身的电磁兼容性能。

目前，仅国外一些专业测试系统设计商能够提供用于测试电动汽车驱动电机带载EMC性能的测试系统，其方案见图2。方案的思路简而言之就是专门建设一个电机测试专用暗室，将被测电机置于暗室内，并通过穿过暗室墙壁的轴连接至暗室外的负载电机，以确保负载电机产生的辐射骚扰不会对被测电机的EMC性能测试结果产生过大影响。该方案存在如下缺点：

1.现有技术方案中，为消除负载电机所产生的电磁骚扰对被测电机带载EMC性能测试结果的影响，将被测电机置于电波暗室内，而将负载电机置于电波暗室外。但负载电机和被测电机之间必须通过轴进行机械连接，因此需要在电波暗室的墙上开孔以便连接轴穿墙。暗室开孔后屏蔽效能和吸波性能会受到很大影响，需要进行非常精密的屏蔽设计，否则会成为暗室外负载电机辐射的电磁骚扰进入暗室内影响被测电机带载EMC测试结果的重要路径。

2.该方案需要对暗室开孔，严重影响暗室作为通用试验环境的性能，因此采用该方案需要重新建设专用电波暗室，费用极其昂贵。

3.该方案往往需要针对不同被测电机选择不同负载电机，会导致测试机构在负载电机上投入较高。

4.采用该方案时，用作测试负载的电机可控和可测参数与控制和测试精度都直接与负载电机的技术难度和成本挂钩，要进行轮毂电机多工况测试，包括加减速工况测试，需要配备多参数高精度实时可控可测的负载电机，这样高标准的负载电机因技术难度很大，故市面难以购买，即便市面有售，也会导致测试成本过高以至难以接受。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于通过测试方案的特殊设计，破除进行轮边驱动型电动汽车驱动电机带载EMC测试必须建设专用暗室这一传统思路；在不建设专用暗室的情况下，解决轮毂电机测试用负载的电磁骚扰影响被测电机带载EMC性能测试结果的问题。

实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

轮毂电机带载EMC性能测试系统，包括控制轮毂电机转动的动力电源、线性阻抗稳定网络和轮毂电机控制器，以及负载施加机构和固定装置，其中动力电源与线性阻抗稳定网络的一端连接，线性阻抗稳定网络的另一端与轮毂电机控制器的输入端连接，轮毂电机控制器的输出端与轮毂电机连接，所述固定装置通过轴连接安装有轮毂电机的车轮，所述负载施加机构给与负载施加机构相接触的车轮的接触面施加负载，进而实现轮毂电机带载，同时，调节所述固定装置控制车轮的垂向载荷，确保车轮与负载施加机构可靠接触。

所述置固定装置通过转鼓上预留的固定孔固定在电波暗室的地面上。

更具体地，所述负载施加机构包括转鼓电机和与转鼓电机通过轴机械连接的转鼓，和通过线缆与转鼓电机连接的转鼓控制器，以及构成暗室底盘测功系统的所有其他传感器、控制器等零部件。

在进行轮毂电机单体电磁兼容测试时，线性阻抗稳定网络和轮毂电机控制器设置在屏蔽控制室内；在进行含轮毂电机、轮毂电机控制器与动力电缆的轮毂电机系统电磁兼容测试时，线性阻抗稳定网络和轮毂电机控制器设置在电波暗室内。

车轮设置在转鼓的鼓面上，二者面接触，使车轮上的轮毂电机带载。

进一步，所述电波暗室的壁上设置有壁板连接器，壁板连接器的两端分别通过屏蔽电缆进入屏蔽控制室和电波暗室，构成屏蔽控制室和电波暗室的电连接通路。壁板连接器属于电波暗室自身配备的设施，无需为本试验做任何改动。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1.采用本发明的技术时，转鼓电机并非通过轴连接作为被测电机的负载电机，而是通过转鼓的鼓面向轮毂电机施加负载。这就切断了通过轴施加负载的现有技术方案中，负载电磁骚扰到达被测电机测试环境的最重要的传播路径——连接轴。

2.在现有技术方案中，为隔绝负载电机产生的电磁骚扰对被测电机带载EMC性能测试结果的影响，需要在电波暗室的墙壁上打孔，使位于连接轴另一端的负载电机位于电波暗室之外（电波暗室原有的壁板连接器无论从位置还是尺寸上均无法满足要求），这会对电波暗室的屏蔽效能和吸波性能产生较大影响，不适合在通用电波暗室中进行，因而需要修建专用暗室，成本高昂。采用本发明的技术时，被测电机与负载电机之间无需通过轴连接，因而无需修建专用暗室，可利用现有的带转鼓电波暗室，节约了大笔测试成本。

3.现有技术通常需要对不同被测电机采用不同负载电机，会导致测试机构在负载电机上投入较高。采用本发明的技术时，因转鼓电机功率已满足绝大多数电机功率测试要求，直接利用转鼓电机作为测试范围内所有被测电机的负载，减少了对测试负载的投入。

4. 因由转鼓控制器、转鼓电机与转鼓构成的底盘测功系统是专用的高精度实时测量控制系统，故可实时准确控制和测量作为被测电机负载的转鼓参数，不论可控参数数量还是参数的控制与测量精度都具有普通电机负载远远无法比拟的优势，这直接大幅提高了电机带载EMC性能测试的准确性和灵活性。

5.带转鼓的电波暗室在设计建设中已充分考虑隔绝转鼓电机对暗室中被测件测试结果的影响，因而利用转鼓作为被测电机的负载，可充分保证测试结果的准确性。

附图说明

图1是常规轮毂电机测试系统方框图；

图2是现有国外轮毂电机带载EMC性能测试系统示意图；

图3是本发明轮毂电机带载EMC性能测试系统进行电机单体EMC性能测试的示意图；

图4是本发明轮毂电机带载EMC性能测试系统进行电机系统EMC性能测试的示意图；

图中：1-动力电源；2-轮毂电机控制器；3-轮毂电机；4-车轮；5-固定装置；6-轴；7-转鼓控制器；8-转鼓电机；9-转鼓；10-线性阻抗稳定网络；11-壁板连接器；12-电波暗室；13-屏蔽控制室；14-地面；15-转鼓屏蔽室。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。测试天线、天线塔、接收机及其连接电缆等电磁兼容测试标准设备均作为必备设备按测试的正常方式设置在电波暗室和暗室外的控制室中，在图中并未单独绘出。

实施例1，如图3所示，本发明对轮毂电机单体（包含轮毂电机和车轮）进行电磁兼容性能测试，测试环境布置：动力电源1、轮毂电机控制器2、转鼓控制器7与线性阻抗稳定网络（LISN）10布置在屏蔽控制室13（如金属屏蔽室）内，轮毂电机3、车轮4、固定装置5、轴6布置在电波暗室12（如在金属屏蔽室的内表面设有一层可吸收电磁波的材料的屏蔽室）的地面14之上，转鼓电机8与转鼓9布置在电波暗室12的地面14之下的转鼓屏蔽室15（设计建造时进行了良好地屏蔽处理）内。动力电源1的输出经过线性阻抗稳定网络10之后与轮毂电机控制器2连接，轮毂电机控制器2的输出再通过良好屏蔽的电缆，经由电波暗室12的壁板连接器11（电波暗室设计的一部分，为信号及电源提供进出暗室专用接口的连接器，不影响暗室屏蔽效能）进入电波暗室12，并与轮毂电机3连接。轮毂电机3参照在车辆上的安装方式安装在车轮4上，通过轴6将车轮4及轮毂电机3固定在固定装置5上。调节固定装置5，可调整车轮4的垂向载荷，保证车轮4与转鼓9鼓面之间以需要的垂向力可靠面接触。转鼓控制器7与转鼓电机8通过线缆连接，转鼓电机8与转鼓9通过轴机械连接。

实施例2，如图4所示，本发明对含轮毂电机、轮毂电机控制器与动力电缆的轮毂电机系统磁兼容性能测试时，测试环境布置：动力电源1与转鼓控制器7布置在屏蔽控制室13内，轮毂电机控制器2、轮毂电机3、车轮4、固定装置5、轴6与线性阻抗稳定网络（LISN）10布置在电波暗室12的地面14之上，转鼓电机8与转鼓9布置在电波暗室12的地面14之下的转鼓屏蔽室15内。动力电池1的输出通过良好屏蔽的电缆，经由电波暗室12的壁板连接器11进入电波暗室12，经过线性阻抗稳定网络10之后与轮毂电机控制器2连接，轮毂电机控制器2的输出再与轮毂电机3连接。轮毂电机3参照在车辆上的安装方式安装在车轮4上，通过轴6将车轮4及轮毂电机3固定在固定装置5上。调节固定装置5，可调整车轮4的垂向载荷，保证车轮4与转鼓9之间以需要的垂向力可靠面接触。转鼓控制器7与转鼓电机8通过线缆连接，转鼓电机8与转鼓9通过轴机械连接。

进行电机单体或含电机、电机控制器与电机驱动电缆的电机系统电磁兼容性能测试时，轮毂电机控制器2控制轮毂电机3转动，轮毂电机3带动车轮4转动。转鼓控制器7可通过控制转鼓电机8调整转鼓9的转矩。转鼓9与车轮4之间可靠接触，并且有足够的垂向载荷，转鼓9的转矩能够给车轮4提供足够的负载以模拟车轮4在路面行驶时的负载。

在带转鼓的电波暗室中，通过固定装置将装有轮毂电机的单个车轮固定在转鼓上方；通过调节固定装置调整车轮的垂向载荷，保证车轮与转鼓可靠接触；利用转鼓电机对轮毂电机施加负载；利用转鼓电机控制器控制转鼓电机，实现对轮毂电机负载的实时监控和调节。

该测试系统可实现单个轮毂电机的电磁兼容性能测试，且由于利用电波暗室地下的转鼓电机给轮毂电机施加主要负载，因此测试结果不受电机负载的影响；由于轮毂电机控制器布置于测试环境外，且通过良好屏蔽的电缆与轮毂电机相连，因此测试结果不受轮毂电机控制器影响。该系统测试结果准确，且在已建设带转鼓的电波暗室时，无需再建设昂贵的电机电磁兼容性能专用测试环境，极大降低了轮毂电机测试成本。

本发明为了避免重建专用暗室，直接利用通用暗室资源，改变了原有方案中的负载，采用通用电波暗室内的转鼓电机作为被测电机的负载。单个被测电机安装在单个车轮上（参照现有的各种在实际车辆上使用的安装方式，例如：通过轮毂轴承连接电机和轮毂），车轮通过固定装置被一个垂向力压在转鼓上。转鼓电机通过转鼓与车轮的接触来给被测的轮毂电机施加负载。

因此，本发明中，作为轮毂电机的被测电机与作为负载的转鼓电机之间，不需要通过轴连接，这就切断了现有技术方案中，负载的电磁骚扰到达被测电机测试环境的最重要的传播路径。同时，由于被测电机和负载之间不再需要通过轴连接，因此无需再对暗室打孔穿墙，也就无需为电机的测试修建专用测试环境，直接利用带转鼓的通用电波暗室即可。这为轮毂电机的电磁兼容测试节约了非常可观的一笔测试环境建设成本。

同时，由于带转鼓的电波暗室在建设过程中必须考虑隔离转鼓电机对测试结果的影响，因此通过验收的带转鼓电波暗室中，转鼓电机的电磁骚扰是不会影响被测件电磁兼容测试结果的。这就直接解决了原有方案中，负载的电磁骚扰影响被测电机测试结果的问题，确保了本方案的测试结果准确可信。

另外，本发明利用转鼓给被测电机施加负载，转鼓电机可满足绝大部分被测电机的测试要求，大大降低了在测试用负载电机上的投入。而转鼓电机的多参数、高精度实时可控可测特点，也大大提高了测试的灵活度。

Claims (5)

1. 轮毂电机带载EMC性能测试系统，包括控制轮毂电机（3）转动的动力电源（1）、线性阻抗稳定网络（10）和轮毂电机控制器（2），以及负载施加机构和固定装置（5），其中动力电源（1）与线性阻抗稳定网络（10）的一端连接，线性阻抗稳定网络（10）的另一端与轮毂电机控制器（2）的输入端连接，轮毂电机控制器（2）的输出端与轮毂电机（3）连接，其特征在于：所述固定装置（5）通过轴（6）连接安装有轮毂电机（3）的车轮（4），所述负载施加机构给与负载施加机构相接触的车轮（4）的接触面施加负载，进而轮毂电机（3）带载，同时，调节所述固定装置（5）控制车轮（4）的垂向载荷。

2.根据权利要求1所述轮毂电机带载EMC性能测试系统，其特征在于：所述固定装置（5）通过转鼓（9）上预留的固定孔固定在电波暗室（12）的地面（14）上。

3.根据权利要求1所述轮毂电机带载EMC性能测试系统，其特征在于：所述负载施加机构包括转鼓电机（8）和与转鼓电机（8）通过轴机械连接的转鼓（9），和通过线缆与转鼓电机（8）连接的转鼓控制器（7）。

4.根据权利要求1或2所述轮毂电机带载EMC性能测试系统，其特征在于：在进行轮毂电机单体电磁兼容测试时，线性阻抗稳定网络（10）和轮毂电机控制器（2）设置在屏蔽控制室（13）内；在进行含轮毂电机（3）、轮毂电机控制器（4）与动力电缆的轮毂电机系统电磁兼容测试时，线性阻抗稳定网络（10）和轮毂电机控制器（2）设置在电波暗室（12）内。

5.根据权利要求3所述轮毂电机带载EMC性能测试系统，其特征在于：车轮（4）设置在转鼓（9）的鼓面上，二者面接触，使车轮（4）上的轮毂电机（3）带载。

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