1、中國新技術新產品2009NO .23China New 中國新技術新產品工 業 技 術電動汽車驅動電機及控制系統試驗臺方案設計樊繼東(湖北汽車工業學院, 湖北 十堰 4420021前言汽車已經成為日常生活中離不開的代步和 運輸工具 。 但是, 隨著機動車數量的逐漸增多, 環境污染和石油資源匾乏日益顯著,電動汽車 因其具有綠色環保和能源利用效率高等優點, 使得世界各國都在積極努力地研究能夠代替傳 統汽車的電動汽車 。 電動汽車由于能夠實現超 低排放甚至零排放的要求,因此得到了許多國 家政府和企業的高度重視,并被視為調整交通 能源使用結構和改善城市大氣環境質量的有效 途徑之一 。2電動汽車的結構電

2、動汽車的組成包括:電力驅動及控制系 統 、驅動力傳動系統等 。 電力驅動及控制系統是 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, 驅動電機, 調 速控制器 、 動力電池 、 車載充電器 。 電動汽車的 其他裝置基本與內燃機汽車相同 。由于電動汽車的核心是驅動電機及其控制 系統,驅動電機及控制器性能對整個電動汽車 的性能起到至關重要的作用,建立相關的專用 測試試驗臺非常迫切和必要的 。3電動汽車驅動電機及控制器試驗臺該試驗臺主要有以下及部分構成測功機系統 (模擬負載 、 動力電池模擬系統 、 機械及電功 率測量系統等構成 。3.1負載模擬系統在進行電機的熱試驗

3、 、效率測試試驗 、 測繪 電機的轉矩 -轉速特性曲線試驗和進行電動汽 車的各種性能試驗時,都需要給電機施加機械 負載 。 加載設備是測功機, 它能滿足試驗范圍內 平穩 、 精確地調節負載和轉速的大小, 同時可以實現集中的遠距離操縱 (上位機軟件操作 。 電 動汽車試驗臺的負載模擬模塊就是選用測功機 作為加載裝置, 根據電動汽車的實際運行工況, 通過控制系統調節測功機的吸收功率,從而來 實現行駛阻力的實時模擬 。 測功加載裝置按工 作原理可以分為水力測功機 、 機械摩擦制動器 、 磁粉制動器 、 電渦流測功機 、 電力測功機等 。 由 于電力測功機具有控制精度高 、 控制容易 、 能拖 動 、

4、 可以將加載過程中產生的電能回饋到電網 重復利用等優點, 得到廣泛應用 。1、 底座 2、 交流電機軸承座 3、 轉矩 、 轉速傳感器4、 連軸器 5、 軸承座 6、 防護罩 圖 1電力測功電機結構簡圖在進行測功機的選擇時,應該根據測功機 的特性曲線來選用測功機,以此來檢查被選用的測功機是否可以測出原動機全部運行工況下 的功率 、 轉矩與轉速 。 根據資料, 國外高擋大客 車的發動機最大功率大多在 160-400kW 之間, 最大扭矩大多不會超過 2200N.m 。 國產大客車 發動機的動力性不如國外,國產發動機的最大 功率一般不會超過 300kW ,最大扭矩一般不會 超過 2200N.m 。

5、 國內外已開發出來的電動汽車 汽電機的功率多在 9-115kW 之間, 因此, 根據 目前電動汽車所用電機的功率狀況,試驗臺選擇 90kW 、220kW 、 250kW 三臺測功電機 。 90kW 測試高速小扭矩電機; 220kW 測試 高速大扭矩電機; 250kW 測試低速大扭矩電機 。3.2動力電源系統針對不同的試驗內容和試驗對象,電動汽 車用電機應選擇不同的供電方式 。 在做電機性 能及其控制系統的試驗 、 制動能量回收的試驗 、 電動汽車的動力性試驗時,可以選擇供電網絡中的動力電源; 在做蓄電池性能試驗 、蓄電池智 能監控系統試驗 、 電動汽車的能耗和續駛里程試驗時, 應當選用動力蓄電

6、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,經常使用蓄電池試驗會造 成不必要的浪費; 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 試驗需要持續時間較長, 反復試驗的次數較多, 蓄電池內部儲存的電量可能不能保證試驗的正 常進行, 這樣會使試驗中斷, 而直接使用電網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, 同時盡 量避免使用蓄電池做試驗臺的動力電源 。 目前 有 ABin 、 Digatron 等電池模擬系統 、 可以模擬電 池的各種狀態給

7、電機供電, 價格較昂貴 。3.3測量系統電機試驗臺應能夠測取電機所有的電參數 及機械參數,測量電機的輸出扭矩和轉速的扭 矩轉速傳感器,從傳感器穩定性和精度要求方面, 選用德國進口的 HBM 轉速扭矩傳感器 。電機所有電參數由功率分析儀測取,包括 動力電源的電流 、 電壓 、 功率; 電機三相電壓 、 電 流 、功率 、 頻率等參數 。 目前市場上滿足要求的 有日本橫河和瑞士 LEM 的功率分析儀, 從經濟 性方面考慮日本橫河更為經濟 。圖 4日本橫河功率分析儀測試圖 3.4試驗臺整體結構上面對試驗臺的主要構成部分進行了分析 介紹, 試驗臺的總體進行了規劃和設計, 從經濟 性方面考慮,我們采用一

8、臺變頻器來控制三臺 測功機 (非同時控制 , 通過變頻器控制切換柜 來切換, 功率計及動力電源系統均可以共用 。圖 5驅動電機試驗臺總體結構圖 4結束語本文人對電動汽車用電機及控制系統試驗 臺進行了詳細的論述, 從測功機系統 、 動力電源系統 、 參數采集系統進行了全面的分析, 試驗臺 從經濟性 、 穩定性和可靠性等方面進行設計 。參考文獻1 張強 . 電動汽車常用牽引電動機 . 城市車輛, 摘 要 :由于電動汽車具有綠色環保和能源利用效率高等優點, 已經成為未來汽車的發展趨勢 。 本文對驅動電機及其控制系統試驗臺進行了方案設計, 詳細分析試驗臺的測功系統 、 動力電源系統 、 測量系統 。關

9、鍵詞 :電動汽車; 驅動電機; 控制系統; 試驗臺 圖 3HBM 非接觸式轉速扭矩傳感器圖 2電力測功電機特性曲線141-2009NO .23and Products工 業 技 術 中國新技術新產品2003.052陳清泉 . 現代電動車 、 電機驅動及電力電子技 術 . 北京:機械工業出版社, 2005.073王正茂等編 . 電機學 . 西安:西安交通大學出版 社, 2000.094李竟成 . 電動汽車驅動控制與再生制動研究 .西安交通大學博士學位論文 . 20035趙輝 . 輪式無刷直流電機驅動的電動車系統的研究 . 哈爾濱工業大學作者簡介 :樊繼東, 男, 湖北汽車工業學院 汽車工程系 4

10、42002研究方向:汽車電子 、 電機 控制3MX 常規島主管道焊接工藝 丁 艷(浙江省火電建設公司, 浙江 杭州 3100161工程概述某核電工程 3MX 常規島中的主蒸汽 、 高壓 給水是連接核島和常規島的通道,其焊接質量 直接影響整臺機組的正常運行,而機組是否能 正常運行又影響反應堆正常的運行,所以焊接 質量要求之高是常規火電所不能比擬的 。 這些 管道主要包括主蒸汽系統 、 旁路蒸汽系統 、 第 2級再熱蒸汽系統和高壓給水系統等 。2焊接前準備2. 1施工圖紙及其它技術資料齊全2. 2已對施工用圖紙進行會審, 所有焊接問 題已澄清, 確定可以施工 。2. 3焊接方案 、 質量計劃已經編

11、制, 并經審 核 。2. 4制造廠所供材料 、 部件齊全且進貨檢驗 合格 。2. 5焊接設備及儀表在標定有效期內, 焊接 材料質保書齊全 , 且經驗收合格, 質保 Q3級及 以上物項所用焊材已做復驗合格 。2. 6機工具已準備齊全并確認完好, 可隨時 使用 。2. 7各相關施工人員及質量安全人員已到 位, 職責明確 。2. 8已按 DL/T868-2004 焊接工藝評定規 程 的規定進行了焊接工藝評定 。2. 9焊工及熱處理工具備相應的上崗資格 。 2. 10無損檢測人員具備相應資格 。2. 11現場焊接條件具備 。2. 12焊接環境(1 允許進行焊接操作的最低環境溫度為 -5 , 濕度應在

12、90%以下 。 (2 應采取措施減小焊 接場所的風力, SMAW 時風速不大于 8m/s, GTAW 時, 風速不大于 2m/s。 (3 焊接場所應該 具有防潮 、 防雨 、 防雪設施 。 (4 管內不得有穿堂 風 。2.13焊接材料:焊條 、 焊絲 、 氬氣應有制造 廠質量合格證書,并經檢驗,質量符合技術要 求, 焊條使用前須按規定的要求進行烘焙, 焊材 的使用應嚴格按制定的 焊材管理制度 執行 。 3焊接3. 1坡口準備焊件經下料及坡口加工后按下列要求進行 檢查, 合格后方可進行組對 。 (1 淬硬性較大的 鋼材如使用火焰切割下料開坡口,應除去坡口 表面熱影響區 35mm 的熱淬硬層 。

13、(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 。 焊件在組裝前應將坡口表面及 附近母材內 、 外壁的油 、 漆 、 垢 、 銹等清理干凈, 直至發出金屬光澤 。 清理范圍規定如下:a. 對接 焊口:每側各為 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的鋼板 。3. 2. 2點固焊時, 其焊接材料 、 焊接工藝 、 焊工和預熱溫度等應與正式施焊時相同 。3. 2. 3對口時, 當出現特殊情況可采用

14、塞塊,點固塞塊時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, 最后須用磨光機去焊疤 。3. 2. 4對口一般應做到內壁齊平, 如有錯口則其局部錯口值不應超過壁厚的 10%,且不大于 1mm ; 外壁錯口 10%且 4mm 。 當超過上述范圍時, 可按照相關規程規定進行處理 。3. 2. 5對口時, 不得強行組對 。3.3預熱3. 3. 1壁厚: 26mm 的焊口需進行 100200 預熱 。3. 3. 2焊接工藝評定要求預熱的,其相應的現場焊口也需預熱, 其預熱參數見焊接工藝卡 。3. 3. 3預熱區應擴大到待焊接頭周圍較大的范圍內 (距焊縫至少 50mm 以

15、免產生過大的溫度梯度 。3. 4焊接3. 4. 1焊前由技術人員對開工項目進行技術 、 安全交底, 焊工經交底后才允許上崗操作 。3. 4. 2焊工對鉗工的對口工作質量進行監督, 不符合要求應拒絕施工 。3. 4. 3現場焊接時,具體工藝參數照相應的焊接工藝卡片 。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,層間溫度應不低于規定的預熱溫度的下限, 且不高于 350 。3. 4. 6施焊中應特別注意引弧 、 收弧的質量,收弧時應將熔池填滿,采用多層多道焊時接頭應錯開; 點固焊不得有任何缺陷, 如果出現, 必須全部去除

16、并應移位重焊;氬弧焊檢查完成后應立即進行次層的焊接,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上要求分次焊接外, 應連續完成 。 若被迫中斷時, 應采取防止裂紋產生的措施 (如后熱 、 緩冷 、 保溫等 。 再焊時應仔細檢查并確認無裂紋后,方可按照工藝要求繼續施焊 。3. 4. 8焊接管道焊口時,嚴禁在支吊架上接地, 反之亦然; 在焊接閥門兩頭的焊口時, 接地應該在與焊口同一側的管道上 。3. 4. 9焊工在焊口完畢后, 應 100%仔細檢查焊口外觀, 及時清理飛濺 、 焊渣及其他

17、雜物, 發 現表面缺陷應及時處理,自檢合格后打上焊工 本人鋼印 。3. 5熱處理3. 5. 1壁厚:>25mm 的焊口需進行焊后熱 處理, 其熱處理工藝參數見熱處理工藝卡 。 3. 5. 2焊接工藝評定需做熱處理的,其相應 的現場焊口也需做熱處理 。3. 5. 3熱處理工應把電腦自動記錄的熱處理 溫度變化曲線保存好,經自檢合格后交熱處理 技術員或焊接技術員 。 電腦自動記錄的預熱溫 度變化 也以同樣的方法保存 。3. 6焊縫的無損檢驗 、 評定要按照 DL/T821和 DL/T820-2002等相關標準執行 。3. 7焊接接頭有超過標準缺陷時, 可采取挖 補方式返修 。 但同一位置上挖補

18、次數一般不得 超過兩次, 并應遵守下列規定:3. 7. 1徹底清楚缺陷 。3. 7. 2補焊時,應參照正常施工的工藝要求 進行 。3. 7. 3需進行熱處理的焊接接頭,返修后應 重做熱處理 。3. 8不得對焊接接頭進行加熱校正 。4技術要求4. 1符合圖紙設計及技術要求4. 2符合 DL/T869-2004 火力發電廠焊接 技術規程 5質量控制點5. 1停工待檢點 。 按分項工程分別設立首只 焊口的停工待檢點,進行射線或超聲波檢驗合 格后,才可以進行下只焊口的焊接 。 對于 = 66mm 的焊口要采用分層 RT 檢驗 。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外觀質量 。 焊縫邊緣應圓滑過渡到母 材, 焊縫外形尺寸應符合 DL/T869-2004規范中 的表 7的規定 。 表露缺陷允許范圍見 DL/T869-2004規范中的表 9.5. 4焊縫內部質量 。 焊縫的無損探傷