CN106357189B - 一种车用驱动电机***效率分布的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车用驱动电机***效率分布的设计方法，在车辆实际运营时，实时采集电机输出转矩、电机输出转速，并计算得相应的电机输出功率；在得到的数据序列中，适当的将一些无效数据进行处理；统计各个转速区间和各个转矩区间的累计功率，并结合电机输出转矩、输出转速绘制以电机输出转速为横坐标、电机输出转矩为纵坐标的累计功率等高线图。在设计驱动电机***效率的时候，基于上述功率的电机工况分布图，即可做出驱动电机***效率分布的设计。本发明所提供的车用驱动电机***效率分布的设计方法可以有效的提高电动汽车驱动时的平均效率，从而降低能耗，提高续航里程。

Description

一种车用驱动电机***效率分布的设计方法

技术领域

本发明涉及驱动电机***，特别涉及一种车用驱动电机***效率分布的设计方法。

背景技术

日益严重的环境和能源问题促使电动汽车在工业中的推广和应用。但是，电动汽车的续航里程仍然是一个技术瓶颈。

驱动电机***（以下简称电机***）作为电动汽车的核心部件，其工作效率直接影响了电动汽车的续航里程。由于电动汽车存在低速爬坡、高速巡航、急加速等工况，驱动电机***的工况从而非常复杂。对于目前行业现状来看，缺少一种有效的以电动汽车工况为基础的设计驱动电机***效率分布的方法。目前电动汽车上使用的驱动电机，在设计高效率区域阶段缺乏有效匹配电动汽车运行工况，从而导致车辆实际运营时并未充分发挥电机的最佳性能，造成能耗偏高，续航里程降低等问题。

发明内容

为克服上述现有技术的缺陷与不足，本发明提供一种车用驱动电机***效率分布的设计方法。

本发明的技术方案是：

一种车用驱动电机***效率分布的设计方法，包括：

S1、实时采集车辆电机输出转矩、电机输出转速，并计算得相应的电机输出功率，形成原始数据组序列；

S2、在得到的原始数据组序列中，将无效数据进行提取和处理；

S3、统计各个转速区间和各个转矩区间的累计功率，并绘制以电机输出转速为横坐标、电机输出转矩为纵坐标的累计功率等高线图，作为基于频率的电机工况分布图；

S4、基于上述作为基于频率的电机工况分布图，设计驱动电机***效率分布。

优选的，步骤S1中所述原始数据组序列包括三列，分别为电机输出转矩列、电机输出转速列和电机输出功率列，反映电机输出转速、电机输出转矩和电机输出功率的每行三个数据构成一个原始数据组，从而形成原始数据组序列。

优选的，步骤S2中将无效数据进行提取和处理的方法包括：

S201、从原始数据组序列中去除电机输出转矩≤0 Nm和电机输出转速≤0 rpm的原始数据组，得到基础数据组序列；

S202、根据已知的驱动电机外特性曲线通过插值的方法，求得对应于各个原始数据组中电机输出转速的电机最大转矩，作为扩充数据组，从而形成扩充数据组序列；

S203、比较各个扩充数据组中的电机输出转矩和电机最大转矩，取两者较小值取代电机输出转矩，去除扩充数据组中的电机最大转矩，作为有效数据组，从而形成有效数据组序列。

优选的，步骤S202在得到最大转矩的过程中，插值方法采用线性插值、邻近法插值、样条线插值方法中的一种。

优选的，步骤S3中统计各个转速区间和各个转矩区间的累计功率的方法为：以一定的采样间隔将电机输出转速和电机输出转矩分别等分成X和Y个区间；选取任意一个输出转速区间和任意一个输出转矩区间组合形成一个不重复区域，找出有效数据组序列中输出转速和输出转矩同时落在这个区域内的有效数据组并累加这些有效数据组的电机驱动功率，累加这些有效数据组的电机驱动功率作为累计驱动功率；将对应的输出转速区间代表值、输出转矩区间代表值和累计驱动功率形成统计数据组，得到统计数据组序列。

优选的，在上述步骤S3中划分输出转速区间和输出转矩区间过程中，采用相等的采样间隔将输出转速区间和输出转矩区间各分成20个区间；在选取输出转速区间和输出转矩区间的代表值时，采取相应区间的最小值、最大值或最小值和最大值的算术平均值中的一种。

优选的，步骤S4根据所述基于频率的电机工况分布图，找出其中累计电机驱动功率较大的区域，提高这个区域的电机***效率或是将电机***的高效区尽量与这个区域重合，即完成所述的电机效率分布的设计。

优选的，步骤S4中选取累计功率较大的区域的方法为：先从所述统计数据组找出累计驱动功率最大值作为最大累计功率，选取累计驱动功率大于等于最大累计功率百分之八十的统计数据组，这些统计数组选为所述累计功率较大的区域。

本发明的优点是：本发明可以有效的降低电动汽车驱动时的平均效率，从而降低能耗，提高续航里程。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明实施例中基于功率的电机工况分布图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实例例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明所揭示的车用驱动电机***效率分布的设计方法，包括：

S1、实时采集车辆电机输出转矩、电机输出转速，并计算得相应的电机输出功率，形成原始数据组序列。

例如，原始数据组序列包括三列，分别为电机输出转矩列、电机输出转速列和电机输出功率列，反映电机输出转速、电机输出转矩和电机输出功率的每行三个数据构成一个原始数据组，从而形成原始数据组序列。

S2、在得到的原始数据组序列中，将无效数据进行提取和处理，具体包括：

S201、从原始数据组序列中去除电机输出转矩≤0 Nm和电机输出转速≤0 rpm的原始数据组，得到基础数据组序列；例如：某个原始数据组中电机输出转矩小于等于0 Nm,或者电机输出转速小于等于0 rpm，那么去除这个原始数据组。

S202、根据已知的驱动电机外特性曲线通过插值的方法，求得对应于各个原始数据组中电机输出转速的电机最大转矩，作为扩充数据组，从而形成扩充数据组序列；其中，在得到最大转矩的过程中，插值方法可以采用线性插值、邻近法插值、样条线插值等插值方法，优选采用线性插值方法。

S203、比较各个扩充数据组中的电机输出转矩和电机最大转矩，取两者较小值取代电机输出转矩，去除扩充数据组中的电机最大转矩，作为有效数据组，从而形成有效数据组序列。

S3、统计各个转速区间和各个转矩区间的累计功率，并绘制以电机输出转速为横坐标、电机输出转矩为纵坐标的累计功率等高线图，作为基于频率的电机工况分布图。

步骤S3中统计各个转速区间和各个转矩区间的累计功率的方法为：以一定的采样间隔将电机输出转速和电机输出转矩分别等分成X和Y个区间；选取任意一个输出转速区间和任意一个输出转矩区间组合形成一个不重复区域，找出有效数据组序列中输出转速和输出转矩同时落在这个区域内的有效数据组并累加这些有效数据组的电机驱动功率，累加这些有效数据组的电机驱动功率作为累计驱动功率；将对应的输出转速区间代表值、输出转矩区间代表值和累计驱动功率形成统计数据组，得到统计数据组序列。划分输出转速区间和输出转矩区间过程中，优选的是采用相等的采样间隔将输出转速区间和输出转矩区间各分成20个区间；此外，在选取输出转速区间和输出转矩区间的代表值时，可以采取相应区间的最小值、最大值、最小值和最大值的算术平均值等，优选的是最小值和最大值的算术平均值。

例如，取输出转速区间50～70 rpm，输出转矩区间100～120 Nm。遍历有效数据组序列，找到N个有效数据组中的电机输出转速在上述输出转速区间内并且电机输出转矩在上述输出转矩区间内，那么将这N个有效数据组中的电机输出功率求和（比如100 kW），作为累计驱动功率。取60 rpm为该输出转速区间的代表值，110 Nm为该输出转矩区间的代表值。那么将60 rpm，110Nm和100 kW作为一组统计数据组，通过选取不同输出转速区间和输出转矩区间的组合，形成统计数据组序列。

S4、基于上述作为基于频率的电机工况分布图，设计驱动电机***效率分布，如图1所示。

步骤S4根据所述基于频率的电机工况分布图，找出其中累计电机驱动功率较大的区域（见图1中的D区域），提高这个区域的电机***效率或是将电机***的高效区尽量与这个区域重合，即完成所述的电机效率分布的设计。选取累计功率较大的区域的方法为：先从所述统计数据组找出累计驱动功率最大值作为最大累计功率，选取累计驱动功率大于等于最大累计功率百分之八十的统计数据组，这些统计数组选为所述累计功率较大的区域，如图1的椭圆形所圈定区域。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种车用驱动电机***效率分布的设计方法，其特征在于，包括：

S1、实时采集车辆电机输出转矩、电机输出转速，并计算得相应的电机输出功率，形成原始数据组序列；所述原始数据组序列包括三列，分别为电机输出转矩列、电机输出转速列和电机输出功率列，反映电机输出转速、电机输出转矩和电机输出功率的每行三个数据构成一个原始数据组，从而形成原始数据组序列；

S2、在得到的原始数据组序列中，将无效数据进行提取和处理；将无效数据进行提取和处理的方法包括：

S201、从原始数据组序列中去除电机输出转矩≤0 Nm和电机输出转速≤0 rpm的原始数据组，得到基础数据组序列；

S202、根据已知的驱动电机外特性曲线通过插值的方法，求得对应于各个原始数据组中电机输出转速的电机最大转矩，作为扩充数据组，从而形成扩充数据组序列；

S203、比较各个扩充数据组中的电机输出转矩和电机最大转矩，取两者较小值取代电机输出转矩，去除扩充数据组中的电机最大转矩，作为有效数据组，从而形成有效数据组序列；

S3、统计各个转速区间和各个转矩区间的累计功率，并绘制以电机输出转速为横坐标、电机输出转矩为纵坐标的累计功率等高线图，作为基于频率的电机工况分布图；

步骤S3中统计各个转速区间和各个转矩区间的累计功率的方法为：以一定的采样间隔将电机输出转速和电机输出转矩分别等分成X和Y个区间；选取任意一个输出转速区间和任意一个输出转矩区间组合形成一个不重复区域，找出有效数据组序列中输出转速和输出转矩同时落在这个区域内的有效数据组并累加这些有效数据组的电机驱动功率，累加这些有效数据组的电机驱动功率作为累计驱动功率；将对应的输出转速区间代表值、输出转矩区间代表值和累计驱动功率形成统计数据组，得到统计数据组序列；

S4、基于电机工况分布图，设计驱动电机***效率分布。

2.根据权利要求1所述的车用驱动电机***效率分布的设计方法，其特征在于，步骤S202在得到最大转矩的过程中，插值方法采用线性插值、邻近法插值、样条线插值方法中的一种。

3.根据权利要求1所述的车用驱动电机***效率分布的设计方法，其特征在于，在上述步骤S3中划分输出转速区间和输出转矩区间过程中，采用相等的采样间隔将输出转速区间和输出转矩区间各分成20个区间；在选取输出转速区间和输出转矩区间的代表值时，采取相应区间的最小值、最大值或最小值和最大值的算术平均值中的一种。

4.根据权利要求1所述的车用驱动电机***效率分布的设计方法，其特征在于，步骤S4根据所述基于频率的电机工况分布图，找出其中累计电机驱动功率较大的区域，提高这个区域的电机***效率或是将电机***的高效区尽量与这个区域重合，即完成所述的电机***效率分布的设计。

5.根据权利要求4所述的车用驱动电机***效率分布的设计方法，其特征在于，步骤S4中选取累计功率较大的区域的方法为：先从所述统计数据组找出累计驱动功率最大值作为最大累计功率，选取累计驱动功率大于等于最大累计功率百分之八十的统计数据组，这些统计数组选为所述累计功率较大的区域。