電動汽車驅(qū)動電機(jī)及控制系統(tǒng)試驗(yàn)臺方案設(shè)計(jì)概要

1、中國新技術(shù)新產(chǎn)品2009NO .23China New中國新技術(shù)新產(chǎn)品工業(yè)技術(shù)電動汽車驅(qū)動電機(jī)及控制系統(tǒng)試驗(yàn)臺方案設(shè)計(jì)樊繼東（湖北汽車工業(yè)學(xué)院，湖北十堰4420021前言汽車已經(jīng)成為日常生活中離不開的代步和運(yùn)輸工具。但是,隨著機(jī)動車數(shù)量的逐漸增多，環(huán)境污染和石油資源匾乏日益顯著，電動汽車 因其具有綠色環(huán)保和能源 利用效率高等優(yōu)點(diǎn)，使得世界各國都在積極努力地研究能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)汽車的電動汽 車。電動汽車由于能夠?qū)崿F(xiàn)超 低排放甚至零排放的要求，因此得到了許多國 家政 府和企業(yè)的高度重視，并被視為調(diào)整交通能源使用結(jié)構(gòu)和改善城市大氣環(huán)境質(zhì)量的 有效途徑之一。2電動汽車的結(jié)構(gòu)電動汽車的組成包括：電力驅(qū)動及控

2、制系統(tǒng)、驅(qū)動力傳動系統(tǒng)等。電力驅(qū)動及控制系統(tǒng)是電動汽車的核心，電動汽車，相對 燃油汽車而言,主要差別（異在于四大部件，驅(qū)動電機(jī),調(diào)速控制器、動力電池、 車載充電器。電動汽車的 其他裝置基本與內(nèi)燃機(jī)汽車相同。由于電動汽車的核心是驅(qū)動電機(jī)及其控制 系統(tǒng),驅(qū)動電機(jī)及控制器性能對整個 電動汽車的性能起到至關(guān)重要的作用，建立相關(guān)的專用測試試驗(yàn)臺非常迫切和必要 的。3電動汽車驅(qū)動電機(jī)及控制器試驗(yàn)臺該試驗(yàn)臺主要有以下及部分構(gòu)成測功機(jī)系統(tǒng)（模擬負(fù)載、動力電池模擬系統(tǒng)、機(jī)械及電功率測量系統(tǒng)等構(gòu)成。3.1負(fù)載模擬系統(tǒng)在進(jìn)行電機(jī)的熱試驗(yàn)、效率測試試驗(yàn)、測繪電機(jī)的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性曲線試驗(yàn)和進(jìn)行電動汽車的各種 性能試驗(yàn)時(shí)

3、，都需要給電機(jī)施加機(jī)械 負(fù)載。加載設(shè)備是測功機(jī)，它能滿足試驗(yàn)范圍 內(nèi)平穩(wěn)、精確地調(diào)節(jié)負(fù)載和轉(zhuǎn)速的大小，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)集中的遠(yuǎn)距離操縱（上位機(jī)軟件操作0電動汽車試驗(yàn)臺的負(fù)載模擬模塊就是選用測功機(jī)作為加載裝置，根據(jù)電動 汽車的實(shí)際運(yùn)行工況，通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)測功機(jī)的吸收功率，從而來實(shí)現(xiàn)行駛阻力的 實(shí)時(shí)模擬。測功加載裝置按工作原理可以分為水力測功機(jī)、機(jī)械摩擦制動器、 磁粉制動器、電渦流測功機(jī)、電力測功機(jī)等。由于電力測功機(jī)具有控制精度 高、控制容易、能拖動、可以將加載過程中產(chǎn)生的電能回饋到電網(wǎng)重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn),得到廣泛應(yīng)用。1、底座2、交流電機(jī)軸承座3、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速傳感器4、連軸器5、軸承座6、防護(hù)罩圖1電力

4、測功電機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖在進(jìn)行測功機(jī)的選擇時(shí)，應(yīng)該根據(jù)測功機(jī)的特性曲線來選用測功機(jī)，以此來檢查 被選用的測功機(jī)是否可以測出原動機(jī)全部運(yùn)行工況下的功率、轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速。根據(jù)資料,國外高擋大客 車的發(fā)動機(jī)最大功率大多在160-400kW之間,最大扭矩大多不 會超過2200N.m。國產(chǎn)大客車發(fā)動機(jī)的動力性不如國外，國產(chǎn)發(fā)動機(jī)的最大功率 一般不會超過300kW，最大扭矩一般不會 超過2200N.m。國內(nèi)外已開發(fā)出來的電 動汽車汽電機(jī)的功率多在9-115kW之間,因此，根據(jù)目前電動汽車所用電機(jī)的功率 狀況，試驗(yàn)臺選擇 90kW、220kW、250kW三臺測功電機(jī)。90kW測試高速小扭矩電機(jī)；220kW測試高 速大扭

5、矩電機(jī)；250kW測試低速大扭矩電機(jī)。3.2動力電源系統(tǒng)針對不同的試驗(yàn)內(nèi)容和試驗(yàn)對象，電動汽車用電機(jī)應(yīng)選擇不同的供電方式。在 做電機(jī)性能及其控制系統(tǒng)的試驗(yàn)、制動能量回收的試驗(yàn)、電動汽車的動力性試 驗(yàn)時(shí)，可以選擇供電網(wǎng)絡(luò)中的動力電源；在做蓄電池性能試驗(yàn)、蓄電池智能監(jiān)控系統(tǒng)試驗(yàn)、電動汽車的能耗和續(xù)駛里程試驗(yàn)時(shí),應(yīng)當(dāng)選用動力蓄電池作為電源。配備兩套供電方式主要是從蓄電池方面考慮：:一是蓄 電池使用壽命有限，經(jīng)常 使用蓄電池試驗(yàn)會造 成不必要的浪費(fèi)；二是蓄電池屬于二次電源，放電完畢后需要 充電，充放電的過程中必然存在 能量的損耗：三是蓄電池儲存的電量有限，有時(shí)試驗(yàn) 需要持續(xù)時(shí)間較長，反復(fù)試驗(yàn)的次數(shù)較多

6、，蓄電池內(nèi)部儲存的電量可能不能保證試驗(yàn) 的正常進(jìn)行,這樣會使試驗(yàn)中斷，而直接使用電網(wǎng)中的動力電源不存在這方面的問題，比較方便。因此綜合考慮，選用了上述兩種供電方式，同時(shí)盡 量避免使用蓄電池做試驗(yàn)臺 的動力電源。目前有ABin、Digatron等電池模擬系統(tǒng)、可以模擬電 池的各種 狀態(tài)給電機(jī)供電，價(jià)格較昂貴。3.3測量系統(tǒng)電機(jī)試驗(yàn)臺應(yīng)能夠測取電機(jī)所有的電參數(shù)及機(jī)械參數(shù),測量電機(jī)的輸出扭矩和 轉(zhuǎn)速的扭矩轉(zhuǎn)速傳感器，從傳感器穩(wěn)定性和精度要求方面,選用德國進(jìn)口的HBM轉(zhuǎn)速扭矩傳感器。電機(jī)所有電參數(shù)由功率分析儀測取，包括動力電源的電流、電壓、功率；電 機(jī)三相電壓、電流、功率、頻率等參數(shù)。目前市場上滿足要

7、求的 有日本橫河和瑞士 LEM的功率 分析儀,從經(jīng)濟(jì)性方面考慮日本橫河更為經(jīng)濟(jì)。圖4日本橫河功率分析儀測試圖3.4試驗(yàn)臺整體結(jié)構(gòu)上面對試驗(yàn)臺的主要構(gòu)成部分進(jìn)行了分析介紹,試驗(yàn)臺的總體進(jìn)行了規(guī)劃和設(shè)計(jì),從經(jīng)濟(jì)性方面考慮，我們采用一臺變頻器來控制三臺 測功機(jī)（非同時(shí)控制，通過 變頻器控制切換柜來切換,功率計(jì)及動力電源系統(tǒng)均可以共用。圖5驅(qū)動電機(jī)試驗(yàn)臺總體結(jié)構(gòu)圖4結(jié)束語本文人對電動汽車用電機(jī)及控制系統(tǒng)試驗(yàn)臺進(jìn)行了詳細(xì)的論述，從測功機(jī)系 統(tǒng)、動力電源系統(tǒng)、參數(shù)采集系統(tǒng)進(jìn)行了全面的分析，試驗(yàn)臺從經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性和可靠性 等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)張強(qiáng)電動汽車常用牽引電動機(jī)城市車輛,I:由于電動汽車具有綠色環(huán)

8、保和能源利用效率高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為未來汽車的發(fā) 展趨勢。本文對驅(qū)動電機(jī)及其控制系統(tǒng)試驗(yàn)臺進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)，詳細(xì)分析試驗(yàn)臺的測功系統(tǒng)、動力電源系統(tǒng)、測量系 統(tǒng)。關(guān)鍵詞：電動汽車；驅(qū)動電機(jī)；控制系統(tǒng)；試驗(yàn)臺圖3HBM非接觸式轉(zhuǎn)速扭矩傳 感器圖2電力測功電機(jī)特性曲線141-2009NO .23and Products工業(yè)技術(shù)中國新技術(shù)新產(chǎn)品2003.052 陳清泉.現(xiàn)代電動車、電機(jī)驅(qū)動及電力電子技術(shù)北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.073 王正茂等編.電機(jī)學(xué).西安:西安交通大學(xué)出版 社,2000.094 李竟成.電動汽車驅(qū)動控制與再生制動研究.西安交通大學(xué)博士學(xué)位論文.20035 趙輝.輪式無刷直流電機(jī)

9、驅(qū)動的電動車系統(tǒng)的研究.哈爾濱工業(yè)大學(xué)作者簡介：樊繼東,男,湖北汽車工業(yè)學(xué)院 汽車工程系442002研究方向：汽車電 子、電機(jī)控制3MX常規(guī)島主管道焊接工藝丁艷（浙江省火電建設(shè)公司,浙江杭州3100161工程概述某核電工程3MX常規(guī)島中的主蒸汽、高壓給水是連接核島和常規(guī)島的通道 其焊接質(zhì)量直接影響整臺機(jī)組的正常運(yùn)行，而機(jī)組是否能正常運(yùn)行又影響反應(yīng)堆正 常的運(yùn)行，所以焊接 質(zhì)量要求之高是常規(guī)火電所不能比擬的。這些管道主要包括主蒸汽系統(tǒng)、旁路蒸汽系統(tǒng)、第2級再熱蒸汽系統(tǒng)和高壓給水系統(tǒng)等。2焊接前準(zhǔn)備2. 1施工圖紙及其它技術(shù)資料齊全2. 2已對施工用圖紙進(jìn)行會審，所有焊接問 題已澄清,確定可以施工

10、。2. 3焊接方案、質(zhì)量計(jì)劃已經(jīng)編制，并經(jīng)審 核2. 4制造廠所供材料、部件齊全且進(jìn)貨檢驗(yàn)合格2. 5焊接設(shè)備及儀表在標(biāo)定有效期內(nèi)，焊接材料質(zhì)保書齊全，且經(jīng)驗(yàn)收合格，質(zhì) 保Q3級及以上物項(xiàng)所用焊材已做復(fù)驗(yàn)合格。2. 6機(jī)工具已準(zhǔn)備齊全并確認(rèn)完好，可隨時(shí)使用。2. 7各相關(guān)施工人員及質(zhì)量安全人員已到位,職責(zé)明確。2. 8已按DL/T868-2004焊接工藝評定規(guī) 程的規(guī)定進(jìn)行了焊接工藝評2. 9焊工及熱處理工具備相應(yīng)的上崗資格 。2. 10無損檢測人員具備相應(yīng)資 格。2. 11現(xiàn)場焊接條件具備。2. 12焊接環(huán)境（1允許進(jìn)行焊接操作的最低環(huán)境溫度為-5C ,濕度應(yīng)在90%以下。（2應(yīng)采取措施減小

11、焊 接場所的風(fēng)力,SMAW時(shí)風(fēng)速不大于8m/s, GTAW時(shí)，風(fēng)速不大于 2m/s。（3焊接場所應(yīng)該 具有防潮、防雨、防雪設(shè)施。（4管內(nèi)不得有穿堂 風(fēng)。2.13焊接材料:焊條、焊絲、氬氣應(yīng)有制造廠質(zhì)量合格證書，并經(jīng)檢驗(yàn),質(zhì)量符 合技術(shù)要求,焊條使用前須按規(guī)定的要求進(jìn)行烘焙，焊材的使用應(yīng)嚴(yán)格按制定的焊材管理制度執(zhí)行。3焊接3. 1坡口準(zhǔn)備焊件經(jīng)下料及坡口加工后按下列要求進(jìn)行檢查,合格后方可進(jìn)行組對O （1淬硬性較大的鋼材如使用火焰切割下料開坡口 ，應(yīng)除去坡口表面熱影響區(qū)35mm的 熱淬硬層。（2坡口處母材無裂紋、重皮及毛刺等缺陷° （3坡口加工符合圖樣 要求°焊件在組裝前應(yīng)將

12、坡口表面及 附近母材內(nèi)、外壁的油、漆、垢、銹等 清理干凈,直至發(fā)出金屬光澤。清理范圍規(guī)定如下:a.對接焊口 :每側(cè)各為 1525mm。b.角接接頭焊口 ：焊角K值+10mm。3. 2 對口3. 2. 1對口騎馬鐵的焊接對口騎馬鐵可使用沿圓周均勻分布的四塊或更多塊20g、#20、Q235A等與母材同類別材質(zhì)的鋼板。3. 2. 2點(diǎn)固焊時(shí)，其焊接材料、焊接工藝、焊 工和預(yù)熱溫度等應(yīng)與正式施焊時(shí)相同。3. 2. 3對口時(shí),當(dāng)出現(xiàn)特殊情況可采用塞塊,點(diǎn)固塞塊時(shí)其方法與騎馬鐵的焊接相同，但必須注意,用GTAW焊完后,必須去除塞塊,最后 須用磨光機(jī)去焊疤。3. 2. 4對口一般應(yīng)做到內(nèi)壁齊平，如有錯口 則

13、其局部錯口值不應(yīng)超過壁厚的10%,且不大 于1mm ;外壁錯口 < 10%且< 4mm=當(dāng)超過上 述范圍時(shí),可按照相關(guān)規(guī)程規(guī)定進(jìn)行處理。3. 2. 5對口時(shí),不得強(qiáng)行組對。3.3預(yù)熱3. 3. 1壁厚：26mm焊口需進(jìn)行100200C預(yù)熱。3. 3. 2焊接工藝評定要求預(yù)熱的，其相應(yīng)的 現(xiàn)場焊口也需預(yù)熱，其預(yù)熱參數(shù)見焊接工藝卡3. 3. 3預(yù)熱區(qū)應(yīng)擴(kuò)大到待焊接頭周圍較大的 范圍內(nèi)（距焊縫至少50mm以免產(chǎn)生過大的溫 度梯度。3. 4焊接3. 4. 1焊前由技術(shù)人員對開工項(xiàng)目進(jìn)行技術(shù)、安全交底,焊工經(jīng)交底后才允許上崗操作3. 4. 2焊工對鉗工的對口工作質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督,不符合要求應(yīng)拒絕

14、施工。3. 4. 3現(xiàn)場焊接時(shí)，具體工藝參數(shù)照相應(yīng)的 焊接工藝卡片。3. 4. 4為減少焊接變形和接頭缺陷，直徑大于194mm的管子對接焊口宜采用兩人對稱焊 接。3. 4. 5施焊過程中，層間溫度應(yīng)不低于規(guī)定的預(yù)熱溫度的下限,且不高于350C3. 4.6施焊中應(yīng)特別注意引弧、收弧的質(zhì)量,收弧時(shí)應(yīng)將熔池填滿，采用多層多道焊時(shí)接頭應(yīng)錯開；點(diǎn)固焊不得有任何缺陷，如果出現(xiàn),必須全部去除并應(yīng)移位重焊；氬弧焊檢查完成后應(yīng)立即進(jìn)行次層的焊接，擺動焊寬度不大于所用焊條直徑的35倍;單層焊道厚度不大于所用焊條直徑加2mm，嚴(yán)禁使用已受潮的焊條和生銹的焊絲。3. 4. 7施焊過程中除工藝和檢驗(yàn)上要求分次焊接外,應(yīng)

15、連續(xù)完成。若被迫中斷時(shí)，應(yīng)采取防止裂紋產(chǎn)生的措施（如后熱、緩冷、保溫等。再焊時(shí)應(yīng)仔細(xì)檢查并確認(rèn)無裂紋后，方可按照工藝要求繼續(xù)施焊。3. 4. 8焊接管道焊口時(shí)，嚴(yán)禁在支吊架上接地,反之亦然；在焊接閥門兩頭的焊口時(shí)，接地應(yīng)該在與焊口同一側(cè)的管道上。3. 4. 9焊工在焊口完畢后,應(yīng)100%仔細(xì)檢查焊口外觀,及時(shí)清理飛濺、焊渣及其他雜物，發(fā)現(xiàn)表面缺陷應(yīng)及時(shí)處理，自檢合 格后打上焊工本人鋼印3. 5熱處理3. 5. 1壁厚：S >25m的焊口需進(jìn)行焊后熱 處理,其熱處理工藝參數(shù)見熱處理工 藝卡。3. 5. 2焊接工藝評定需做熱處理的，其相應(yīng)的現(xiàn)場焊口也需做熱處理。3. 5. 3熱處理工應(yīng)把電腦

16、自動記錄的熱處理 溫度變化曲線保存好，經(jīng)自檢合格 后交熱處理技術(shù)員或焊接技術(shù)員。電腦自動記錄的預(yù)熱溫度變化也以同樣的方 法保存。3. 6焊縫的無損檢驗(yàn)、評定要按照DL/T821和DL/T820-2002等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí) 行。3. 7焊接接頭有超過標(biāo)準(zhǔn)缺陷時(shí)，可采取挖 補(bǔ)方式返修。但同一位置上挖補(bǔ)次 數(shù)一般不得 超過兩次,并應(yīng)遵守下列規(guī)定：3. 7. 1徹底清楚缺陷。3. 7. 2補(bǔ)焊時(shí),應(yīng)參照正常施工的工藝要求 進(jìn)行。3. 7. 3需進(jìn)行熱處理的焊接接頭，返修后應(yīng) 重做熱處理。3. 8不得對焊接接頭進(jìn)行加熱校正。4技術(shù)要求4. 1符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)及技術(shù)要求4. 2符合DL/T869-2004火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程5質(zhì)量控制點(diǎn)5. 1停工待檢點(diǎn)。按分項(xiàng)工程分別設(shè)立首只 焊口的停工待檢點(diǎn)，進(jìn)行射線或超 聲波檢驗(yàn)合 格后,才可以進(jìn)行下只焊口的焊接。對于S = 66mm勺焊口要采用分層 RT檢驗(yàn)。5. 2焊接變形。管件焊接角變形允許范圍如下:管徑100mm ,偏差值（mm 1/100;管徑 100mm偏差值3/2005. 3外觀質(zhì)量。焊縫邊緣應(yīng)圓滑過渡到母 材，焊縫外形尺寸應(yīng)符合DL/T869- 2004規(guī)范中 的表7的規(guī)定。表露缺陷允許范圍見 DL/T869-2004規(guī)范中的表9.5. 4焊縫內(nèi)部質(zhì)量。焊縫的