2022年纯电动汽车驱动电机系统效率模型的分析研究.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 纯电动汽车驱动电机系统效率模型的争论赵长春 2022-9-6 海马轿车有限公司电动汽车事业部郑州市航海东路第十七大街1689 号摘要 ：电动汽车电机系统是电动汽车的核心部分,其工作效率高低,对电动汽车续驶里程影响很大；本 文争论了如何建立电动汽车电机系统的效率模型；关键词 ：纯电动汽车；电机系统；效率模型；在纯电动汽车上,驱动电机利用车载电源通过电机掌握器驱动车辆行驶；驱动电机系统是电动汽车的核心部分,其工作效率高低,对电动汽车续驶里程影响很大；因此,有必要对电机系统效率进行争论,获得电机效率与转速及转矩之间的关系,进而在电机系统工况变换掌握过程中,为整车掌握器实现基于电机系统正确效率的优化掌握供应依据；可以利用电动汽车电机加载试验台进行电机系统效率测试,利用 试数据进行处理,构建电机系统效率模型；1 驱动电机效率测试 1. 1 驱动电机效率测试方法Matlab 对电机系统的效率测驱动电机效率测试是在基于 CAN 总线掌握的电动汽车电机加载试验台上进行,试验台结构如图 1 所示；图 1 电机加载试验台结构示意图作者简介 赵长春男 1980 年 1 月毕业于长春理工高校电子工程系电子技术专业学士学位高级工程师现从事电动汽车驱动系统设计 zhaocc 1 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 进行驱动电机系统效率测试时,由工控机发送掌握报文到CAN 总线,进而掌握被测电机工作在转矩模式,而负载电机工作在转速模式,在负载电机不同的转速下调剂被测电机转矩输出,完 成被测电机设定工况点的效率测试；用转速转矩测量仪测试电机输出轴的转速及转矩信号,运算得到被测电机输出功率；试验台数据采集单元<功率分析仪）采集驱动电机系统输入的直流电压及电流信息,得到直流电源为电机掌握器供应的总功率；驱动电机系统整体效率 根据 GB/T18488.2 2006电动汽车用电机及其掌握器试验方法中 的规定进行运算；式中： 为整体效率, % ；n 为电机转速, rpm；T 为电机输出转矩,Nm；U 为掌握器输入接线端子处的输入电压有效值,V ；I 为掌握器输入电流有效值,A ；1.2 试验记录采纳 1.1 节中描述的试验方法,对东风电机厂供应的额定功率 统效率 进行了测试,试验记录填写在下面的表 1 里：11KW 电动汽车用驱动电机系第一次测试数据效率其次次测试数据效率第三次测试数据效率转速扭矩转速扭矩转速扭矩502 29.4 83.3 501 8.7 95.3 502 128 67.9 500 40.1 82.3 501 18.6 84.9 505 129 67.2 498 50.6 79.5 501 29.1 82.6 503 101 72.5 501 60.7 77.3 499 39.8 79.5 503 111 70.2 498 71 75.4 502 50.2 78.5 490 121 66.1 501 81.2 73.6 500 60.8 77.1 491 126 65.5 497 91.6 72.5 502 70.4 75.6 497 127 66.8 498 110 69.1 499 81.2 74.5 502 101 71.2 998 6 81.8 1000 5.8 76 999 108 80 999 16.9 86.8 1001 16.5 83.9 1000 113 79.7 1001 27.1 85.5 1003 27.4 86.5 997 117 78.3 999 37.7 85.6 1001 37.5 85.2 999 103 80.6 999 48.3 85.6 1001 47.9 85.1 1001 98 81 1000 58.3 84.4 1002 58 84.3 1002 88.3 82.2 1000 68.6 83.3 1000 68.3 83.8 1002 99 81.7 1000 78.5 82.6 1001 78.4 82.4 1001 108 79.5 1500 4.1 70.4 1499 4.3 69.4 1501 96.3 85.3 1500 15 84.9 1500 15.1 84.7 1503 99.3 83.8 2 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1500 25.3 86.6 1502 25.5 87 1506 86.2 85.8 1499 35.9 87.4 1501 35.7 87.3 1500 91.2 84.7 1500 46.1 87.2 1502 46.1 87.4 1499 76.4 85.6 1500 56.3 87.3 1503 56.2 87 1498 86.5 85.2 1500 66.4 86.6 1501 66.2 86.2 1500 96.6 85.6 1998 3.1 60 2001 24.1 86.3 2000 3.2 61.8 2000 13.3 81.3 2001 34.5 87.7 2000 13.5 81.4 2000 23.7 85.1 1999 44.6 87.9 1999 80.2 88 1998 34.1 87.1 2003 55.1 88.5 2004 85 87.9 1998 44.1 87 2002 65.2 88.5 1999 64.7 87.9 1999 54.7 88 2003 75.2 88.3 1998 74.6 87.6 2498 2.3 51.7 2503 2.9 62.3 2499 74.2 89 2498 12.4 81.3 2499 13.3 84 2499 79.1 89.2 2499 23.1 86.4 2501 23.8 87.9 2500 59.2 89 2498 33.3 88 2501 34.1 88.8 2501 64.6 89.9 2500 43.2 88.2 2501 44.4 89.7 2501 69.7 89.9 2500 54.1 89.6 2500 54.4 89.5 2499 63.5 88.5 3003 1.7 41.9 3001 2.8 59.3 3000 59.8 90.6 2999 12.1 81.2 3001 13.2 83 3000 64.7 90.5 2999 22.5 85.6 3000 23.7 88.1 3000 69.2 89.7 3000 32.7 87.9 3000 34.1 89.3 3000 63.7 90.2 2999 43.1 88.8 3000 44.6 90.5 3001 54.7 90.6 3197 2.3 55.5 3199 2.8 58.6 3198 72.8 89.2 3198 12 80.8 3200 13.2 83.4 3199 78.1 89.4 3198 22.6 86.8 3200 23.8 88.3 3199 64.7 90.2 3198 32.9 88.3 3200 34.2 89.6 3201 70.1 91.1 3200 37.8 88.4 3201 44.7 90.9 3200 74.9 91 3199 43.2 89.5 3200 49.7 90.7 3199 58.1 89.3 3200 48.5 89.9 3201 54.7 90.2 3199 63.2 89.3 3198 53.6 90 3201 59.3 90.1 3198 68.8 90.2 3499 2.2 51.6 3501 2.9 58.6 3499 63.2 89.7 3499 12 80.1 3499 13.6 84.9 3499 68.5 90.5 3499 22.6 86.8 3498 24.6 89.6 3499 73.1 89.5 3499 32.9 88.3 3499 34.8 90.3 3499 60.4 90.8 3499 38.3 89.7 3499 45 90.8 3498 65.5 90.8 3499 43.1 89.3 3499 50.3 91 3499 53.2 89.6 3499 48.5 90.3 3499 55.4 91.1 3499 58.1 89.7 3700 2 47.6 3699 3.2 61.1 3699 63.5 90.1 3697 12.3 81.6 3698 13.9 84.1 3699 61.4 91.2 3697 22.9 87.6 3700 25 90.3 3699 66.7 91.6 3697 33 89.2 3699 35.4 90.9 3698 48.6 90.5 3699 38.4 89.9 3701 45.5 90.5 3698 53.5 89.8 3698 43.1 89.3 3697 51.1 90.9 3698 58.7 90.2 3998 2.3 52.7 4001 3.8 67.4 4000 64.3 90.7 4000 12.4 81 3997 14.7 85.8 3997 51.9 91.7 3998 23.4 89.1 3998 25.6 90.1 3998 57.6 92.2 3998 33.3 88.5 3997 36.5 91.8 3998 48.9 90.6 3998 38.9 89.9 3998 41.4 91 3998 59.2 90.9 4198 2.3 51 4198 4.3 67 4197 59.6 91.2 3 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4198 12.9 82.4 4198 15.4 86.9 4198 64.4 90.8 4200 23.5 88.3 4198 26.1 88.5 4198 47.7 92 4199 33.9 90.2 4199 31.7 90.4 4198 52.9 91.7 4199 39 90.3 4197 36.9 91.5 4199 49.4 90.8 4199 44.1 90.7 4197 42.3 91.6 4199 54.5 90.9 4502 2.8 56.4 4500 5.2 70.2 4498 51.1 93.1 4500 13.6 84.8 4498 16.5 87.6 4500 54.2 93.6 4502 24.6 90.6 4498 27.4 90.5 4501 55.1 90.9 4502 34.4 89.9 4498 32.7 91.3 4497 60.3 91.7 4498 39.6 90.1 4498 38.1 91.6 4498 49.8 90.4 4501 45 91.1 4498 43.2 91.8 4498 47.7 92.7 4698 3.1 58.1 4698 5.7 72.1 4698 55.7 91.3 4698 13.8 83.3 4698 17.2 86.7 4698 38.1 92.5 4701 24.6 88.2 4699 27.9 90.2 4699 45.3 90.8 4704 32.4 83.3 4698 31.7 92 4700 50.3 91 4699 40.2 90.6 4697 34.8 92.8 4698 36.5 91.5 4998 3.4 57.3 4998 7.2 76.4 4999 56.7 91.6 4998 15 85.2 4999 15.1 88.8 4996 16.8 85 4998 25.5 89.4 4999 16.3 83.6 4999 18 89.4 5000 35.9 89.5 4998 18 96.7 4998 46.4 90.8 4998 41.4 90.8 4996 17.1 88.1 4996 51.5 91 利用 matlab 做出的电机系统效率立体曲面如图2 所示：图 2 电机系统效率立体曲面利用 matlab 做出的电机系统效率等高线图,如图 3 所示：4 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 3 电机效率分布图1.3 电机效率测试分析由图 3 可以看出,被测驱动电机系统最高运行效率88%,在转速及转矩的较大区域内都有较高的效率,该被测电机系统效率 80%的区域面积占整个测试区域的50%以上,在低转速或低转矩区域,电机有效输出功率较少,导致电机系统效率较低,在高转速及高转矩的电机过载区域,由于要对电机进行弱磁掌握,系统效率也有降低；2 驱动电机系统效率模型构建2.1 驱动电机系统效率模型的概念 在纯电动汽车运行过程中,整车掌握器对司机驾驶意图进行辨识,运算电机需求转矩,并向驱动电机系统发出掌握指令；使电机高效地达到设定的工况,能提高车载能源利用水平,延长车辆续驶里程；由图 3 可见,驱动电机系统在同一转速、不同转矩下工作时,效率并不恒定,存在效率最高点；在整车掌握器开发过程中,需要建立一个数学表达式,以便实行电机最高效率掌握策略的实时运算和掌握；为此,利用matlab,建立电机效率多项式, =fn,T>；此电机效率多项式, =fn,T>又称为电机系统效率模型,可以为整车掌握器实现正确效率的能量治理策略供应依据；2. 2 电机系统效率模型构建 5 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 利用 matlab 分别采纳 2,3,4,5 次二元多项式对表 合结果说明, 3 次曲线拟合结果能较好地吻合实测数据,1 中驱动电机效率数据进行曲线拟合；拟 5 次曲线能进一步圆滑实测值,但结果与3 次曲线相差太大；综合考虑拟合结果的精度及运算工作量,确定采纳 3 次函数对电机效率进行拟合；得到的数学表达式如下：eff=88.373-0.0153972*n+0.14374*T+9.5518e-007*n2+0.00070763*n*T-0.01076*T2+2.4255e-010*n3+-8.2656e-008*n2.*T-2.8781e-006*n*T2+6.2006e-005*T3 <1）将表 1 中的实测转速及转矩代入式 拟运算值进行对比,相对误差最大为1>,得到电机效率运算值；驱动电机效率的试验结果与模 2%,说明式 1>能猜测试验用驱动电机的效率；结论： 本争论构建的电机系统效率模型是有效的；本文使用的拟合方法适用于全部的电动汽车上应用的电机；文中拟合的电机系统效率模型,可为整车掌握器掌握电机供应参考依据；整车掌握器只要储备此数学模型,需要时代入目标转速 和转矩值,即可知道此工作点的效率,保证驱动电机在工况切换时根据正确效率模式运行；参考文献：宋强,王志福,张承宁；电动汽车电机驱动系统效率测试方法争论J； 微特电机, 2006, 34 6> ： 4 6；注：有需要matlab 数据处理程序的同事,可以联系我：zhaocc 6 / 6 名师归纳总结 - 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