驱动电机空载电流测量结果的不确定度分析

未倩倩，戴 铭

（中汽研新能源汽车检验中心（天津）有限公司，天津 300300）

驱动电机空载主要用于维持电机本身的机械运转的摩擦阻力、铁耗、铜耗等，空载电流在一定程度上能够反映该驱动电机的工作效率，对于驱动电机能耗评价有一定的意义。但由于在检测过程中存在一定的误差，通过对空载电流测量结果的不确定度进行评定，可以分析总结主要影响因素，为提高检测水平和检测精度提供指导。

1 应用实例

1.1 测量方法

环境条件控制在25℃±2℃范围内，如图1所示，测功机不连接，施加规定的空载电压，功率分析仪采集u、v、w三相交流电的有效值，并将结果传递给上位机软件。待输出功率稳定后读取上位机软件的示值作为测试值，要求间隔30min，两次读数之差为上一个读数的3%以内。

1.2 检测仪器、设备

功率分析仪的校准结果见表1。

表1 功率分析仪检定结果

1.3 试验方案布置

按图1所示完成样品安装和系统连接，其中由于该试验为空载工况，所以冷水机和测功机不必接入系统。

图1 测量原理图

2 数学模型

由于采用功率分析仪直接测量被试样品的三相交流电电流的有效值，故测量模型为：

式中：——为电流值；、、——三相电流实际测试值。

灵敏系数：

3 测量不确定度的来源分析

通过从 “人、机、料、法、环”几个维度进行分析，影响电流测量的因素主要包括：人员重复性测量、数据修约、仪器设备误差和不确定度、样品稳定性、环境温度以及数据读取点的选取等，如图2所示。

图2 空载电流测量不确定度因果关系图

1）数据读取引入的不确定

数据读取引入的不确定度有2个方面。一是数据读取点的选择，此类不确定度分量采用A类不确定度评定方法。二是从上位机读取数据为小数点后2位，功率分析仪显示为小数点后4位，此类不确定度主要是由于数据修约引入，采用B类不确定度评定方法。

2）设备引入的不确定度

电池模拟器的输出电压（即被试样品的输入电压）会影响空载电流的测试结果，但由于本次评定空载电流采用直接测量的方法获得，因此电压对不确定度的影响归为电流重复性测量，即采用A类不确定度评定方法。

功率分析仪直接测量电流，对不确定度的影响主要有测量误差和不确定度，采用B类不确定度评定方法。

3）样品稳定性引入的不确定度

本次评定采用同一样品，样品稳定性引入的不确定度采用A类不确定度评定方法。

4）环境因素引入的不确定度

环境温度的变化对电子绕组的阻值有影响，从而间接影响电流的测量不确定度。此类不确定度采用A类不确定度评定方法。

5）人员引入的不确定度

本次评定为同一检验员的重复性测量，采用A类不确定度评定方法。

6）测量重复性引入的不确定度

将以上影响因素所产生的重复性因素组合在一起，归入为输出量的重复性因素，采用A类不确定度评定方法。不分别评估各输入量重复性引入的不确定度分量，而是直接评估测量结果的重复性引入的不确定度分量。

4 测量数据的采集

重复进行5次此试验，分别记录u、v、w三相输入电流，见表2。

表2 测量数据

5 测量不确定度的分量评定

空载电流测量不确定度汇总表见表3。

表3 空载电流测量不确定度汇总表

1）A类不确定度评定

测量平均值：

重复进行相同测量产生的不确定度，本次评定中进行5次，但实际检测只进行1次，因此测量不确定度为：

2）B类不确定度评定

数据修约引入不确定度±0.005A，矩形分布。

功率分析仪的偏差不确定度-0.0003A，矩形分布。

功率分析仪不确定度4×10A，正态分布。

3）合成标准不确定度计算

4）扩展不确定度计算

扩展不确定度（=2）=×=0.02A

6 测量结果表示

测量的空载电流=3.05A±0.02A（=2，对应约95%的置信概率），空载电流的置信区间为[3.03A，3.07A]。