為什么傳統(tǒng)測功機不能用于電動汽車電機試驗

平常說到電機試驗，大家第一時間就想到測功機這種電機測試設備。但實際上，面對越來越復雜的行業(yè)應用，如電動汽車電機測試，測功機亦漸漸顯露出短板來，這要從測功機的構造說起。

測功機的構造很簡單，由一個機柜和測試臺架組成，其中測試臺架又常稱作測功頭，一般是指扭矩轉速傳感器和制動器做成一體的款式。測試臺架包括安裝底座、扭矩轉速傳感器、機械負載(制動器)，用于電機試驗時的力矩加載，模擬電機的不同工況;機柜包括電參數(shù)測試儀、電機測試儀、測功機控制器、電源等，用于對系統(tǒng)的驅動和對電機的測試。

那為什么說傳統(tǒng)測功機無法滿足新行業(yè)，如電動汽車電機的測試需求呢?這主要是要談到測功機的一個核心部件——機械負載(制動器)。測功機的機械負載一般使用制動器，也有使用電機的，用于對被試電機提供反向的旋轉力矩，吸收被試電機運行時的功率，實現(xiàn)被試電機的“加載”，模擬其實際運行的工況。

而要模擬被試電機的實際運行工況，那測功機的加載能力，必須覆蓋被測電機的全部工況范圍，那才能滿足模擬“所有工況”的要求。簡單來說，就是測功機的機械負載的TN曲線，必須覆蓋被試電機的TN曲線，這樣才能把被試電機的全程TN特性測試出來。

但問題來了，電動汽車電機的TN曲線和普通的電機不同，具有恒功率區(qū)域寬(一般恒功率區(qū)域能到峰值轉速的80%~100%)、峰值轉速高(10000rpm以上)的特點，這意味著電動汽車電機既能實現(xiàn)高速小扭矩工況，也能實現(xiàn)低速大扭矩工況，對測功機的TN特性提出了非常高的要求。

這時我們發(fā)現(xiàn)，如果要滿足電動汽車電機的全程TN曲線加載，普通的測功機根本無法滿足。因為普通測功機一般是用磁滯制動器、電渦流制動器、磁粉制動器或變頻電機作為負載的，而這些機械負載的特性曲線，都各自存在自己的短板：

磁粉制動器：可以輸出很大的扭矩，但一般只能運行在低轉速(1000rpm)以下，只適用于大扭矩、低轉速的電機測試場合。可偏偏電動汽車電機，特別是乘用車電機，動輒上萬rpm的轉速，讓磁粉制動器直接出局。

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

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

那針對電動汽車電機試驗這種情況，目前比較好的方案就是用高速異步電機的加載方案，用本身同樣恒功率范圍寬、峰值轉速高的電機作為加載負載。這種方案可以根據用戶的具體測試范圍，定制不同的測功機專用電機作為測試負載，保證機械負載的加載范圍覆蓋被測電機。

由此可見，傳統(tǒng)的測功機在電動汽車行業(yè)的應用并不多，高速電機負載的電機測試系統(tǒng)的當前行業(yè)最好的解決方案。

當然，也不是所有電力測功機都適合做電動汽車電機測試系統(tǒng)的，有以下兩個點要注意：

1、 傳統(tǒng)的電力測功機是用普通變頻電機來做機械負載的，恒功率范圍也寬，但峰值轉速不高，一般只能到6000rpm，不滿足電動汽車行業(yè)的高速測試需要。

2、 很多用戶覺得只要用一個同樣高速的電機作為負載就可以滿足測試，就用和被試電機一樣的電機做對拖，覺得這樣可以省下一筆。但這種應用方案同樣具備局限性。電動汽車電機目前多采用永磁同步電機，其本身輸出的轉矩波動較大，用來當測試負載電機的話，無法提供穩(wěn)定的轉矩輸出，導致測試結果一致性底下。而專門的電動汽車測試系統(tǒng)所用的高速異步電機，其本身轉矩波動較小(主要是變頻器的電流波動引起，變頻器品質好的話，相對于被測電機的轉矩波動來說是非常小的)，用于試驗時就能保證測試結果的穩(wěn)定性，同時還能提供被測電機的轉矩波動波形。

致遠電子針對電動汽車電驅部分的核心：逆變器和電機，基于MPT混合型電機測試系統(tǒng)設計出電動汽車電機試驗平臺解決方案，采用高速異步電機及測功機專用高性能變頻器作為測試系統(tǒng)負載，為電動汽車電機及其逆變器的研發(fā)、生產提供專業(yè)化的測試系統(tǒng)。