电机驱动系统效率测试方法、装置及系统与流程

本发明涉及电动汽车领域，具体而言，涉及一种电机驱动系统效率测试方法、装置及系统。

背景技术：

随着科学技术的迅猛发展，电动汽车迎来蓬勃的发展。然而，电动汽车的续航里程受限问题始终是制约电动汽车未来发展的瓶颈。在电动汽车的动力电池技术无法取得技术突破的情况下，提高电动汽车内各个系统的输出效率已经成为提升电动汽车续驶里程的替代方案，其中，电机驱动系统作为电动汽车的驱动部件，其输出效率更是直接影响整车续航里程的关键环节。

相关技术中为测试电机驱动系统的系统效率主要是通过电机驱动系统作台架试验。首先，将电机转速从0至最高转速划分成至少10个转速点，分别以500转/分钟或1000转/分钟为一个转速点直至最高转速。然后，在每个转速点上从0开始提供扭矩直至峰值扭矩或者达到峰值功率点。此种解决方案虽然可以对电机驱动系统的最高效率进行评估，但是，该方案未能考虑整车实际行驶情况，由此造成电机驱动系统的系统效率计算结果存在较大偏差，同时该方案仅考虑了电机驱动系统的系统效率，但是却并没有考虑减速器的输出效率，这对电动汽车续驶里程的计算与评估存在很大影响。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明至少部分实施例提供了一种电机驱动系统效率测试方法、装置及系统，以至少解决相关技术中所提供的电机驱动系统的系统效率测试方式未能充分考虑整车实际行驶情况以及减速器的输出效率，易造成电动汽车续驶里程的计算与评估存在较大误差的技术问题。

根据本发明其中一实施例，提供了一种电机驱动系统效率测试方法，包括：

基于路面行驶工况信息确定待试验电机驱动系统的运行曲线；按照运行曲线设置多个采样点，并获取待试验电机驱动系统在多个采样点的效率分布；从效率分布中查找待使用的工作区域，其中，待使用的工作区域内包含的系统效率值均大于预设阈值。

可选地，基于路面行驶工况信息确定待试验电机驱动系统的运行曲线包括：基于路面行驶工况信息确定车速随时间变化曲线；将车速随时间变化曲线转换为运行曲线，其中，运行曲线用于表示待试验电机驱动系统的电机输出的转速与扭矩随时间变化趋势。

可选地，按照运行曲线设置多个采样点，并获取待试验电机驱动系统在多个采样点的效率分布包括：在多个采样点中的每个采样点分别获取待试验电机驱动系统的输入功率和输出功率；在每个采样点处分别采用输入功率与输出功率计算待试验电机驱动系统的系统效率值；根据计算得到的系统效率值确定效率分布。

可选地，在每个采样点分别获取待试验电机驱动系统的输入功率包括：基于每个采样点的转速与扭矩，采集待试验电机驱动系统的电机与控制器之间直流母线上的电流值和电压值；采用电流值和电压值计算得到输入功率。

可选地，在每个采样点分别获取待试验电机驱动系统的输出功率包括：基于每个采样点的转速与扭矩，采集与待试验电机驱动系统连接的测功机的转速和扭矩；采用测功机的转速和扭矩计算得到输出功率。

根据本发明其中一实施例，还提供了一种电机驱动系统效率测试装置，包括：

确定模块，用于基于路面行驶工况信息确定待试验电机驱动系统的运行曲线；获取模块，用于按照运行曲线设置多个采样点，并获取待试验电机驱动系统在多个采样点的效率分布；查找模块，用于从效率分布中查找待使用的工作区域，其中，待使用的工作区域内包含的系统效率值均大于预设阈值。

可选地，确定模块包括：第一确定单元，用于基于路面行驶工况信息确定车速随时间变化曲线；转换单元，用于将车速随时间变化曲线转换为运行曲线，其中，运行曲线用于表示待试验电机驱动系统的电机输出的转速与扭矩随时间变化趋势。

可选地，获取模块包括：获取单元，用于在多个采样点中的每个采样点分别获取待试验电机驱动系统的输入功率和输出功率；计算单元，用于在每个采样点处分别采用输入功率与输出功率计算待试验电机驱动系统的系统效率值；第二确定单元，用于根据计算得到的系统效率值确定效率分布。

可选地，获取单元包括：第一采集子单元，用于基于每个采样点的转速与扭矩，采集待试验电机驱动系统的电机与控制器之间直流母线上的电流值和电压值；第一计算子单元，用于采用电流值和电压值计算得到输入功率。

可选地，获取单元包括：第二采集子单元，用于基于每个采样点的转速与扭矩，采集与待试验电机驱动系统连接的测功机的转速和扭矩；第二计算子单元，用于采用测功机的转速和扭矩计算得到输出功率。

根据本发明其中一实施例，还提供了一种电机驱动系统效率测试系统，包括：上述任意一项的电机驱动系统效率测试装置，待试验电机驱动系统以及测功机，其中，待试验电机驱动系统包括：电机、控制器和减速器，减速器通过半轴与测功机相连接。

在本发明至少部分实施例中，采用基于路面行驶工况信息确定待试验电机驱动系统的运行曲线的方式，通过按照运行曲线设置多个采样点并获取待试验电机驱动系统在多个采样点的效率分布，以及从效率分布中查找待使用的工作区域，该待使用的工作区域内包含的系统效率值均大于预设阈值，达到了充分考虑电机、控制器以及减速器三个部件作为电动汽车动力总成在实际行驶过程中的系统效率的目的，从而实现了更加准确地分析电机驱动系统在实际使用过程中经常所处的工作范围，由此可以指导电机驱动系统的开发，以使电机驱动系统的高效工作区域尽量保持在电机驱动系统经常所处的工作范围以内，从而提高电机驱动系统的使用效率，以提高电动汽车的续驶里程的技术效果，进而解决了相关技术中所提供的电机驱动系统的系统效率测试方式未能充分考虑整车实际行驶情况以及减速器的输出效率，易造成电动汽车续驶里程的计算与评估存在较大误差的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明其中一实施例的基于整车工况的电机驱动系统效率测试系统的结构示意图；

图2是根据本发明其中一实施例的电机驱动系统效率测试方法的流程图；

图3是根据本发明其中一实施例的电机驱动系统效率测试装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本发明其中一实施例，提供了一种电机驱动系统效率测试方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

该方法实施例可以在电机驱动系统效率测试系统中执行。图1是根据本发明其中一实施例的基于整车工况的电机驱动系统效率测试系统的结构示意图，如图1所示，该电机驱动系统效率测试系统至少包括：控制系统、电机驱动系统以及测功机。通过搭建试验台架，将整个电机驱动系统(包括但不限于：电机、控制器以及减速器)安装在台架上，进而按照预设整车工况测试电机驱动系统的系统效率。在实际试验过程中，以电机驱动系统作为试验对象来搭建试验台架，电机驱动系统作为动力输入，以包含减速器的整个电机驱动系统所连接的每个半轴的第一端作为输出端，每个半轴的第二端连接测功机，其中，该测功机用于模拟道路负载。在控制系统上设定电机驱动系统的运行曲线。该曲线可以参考新欧洲驾驶周期(nedc)循环曲线或者全球轻型汽车测试程序(wltp)循环曲线，其实质上是指整车在城市道路或者高速路面上车速随时间变化的一条曲线，这条曲线可以转换为电机输出转速和扭矩随时间变化的曲线，以作为电机驱动系统的输入曲线。控制系统通过采集直流母线侧(其位于电动汽车上的电池与电机控制器之间，负责提供能量)的输入电流和输入电压，进而计算得到电机驱动系统的输入功率，以及控制系统通过设置在每个半轴上的传感器采集测功机侧的转速和扭矩，进而计算得到电机驱动系统的输出功率。然后，控制系统再计算输出功率与输入功率的比值得到电机驱动系统的系统效率。然后，控制系统针对所有采集到的功机侧的转速和扭矩，均需要计算相应的电机驱动系统的系统效率。如果存在相同转速和扭矩情况下的多个效率点，则需要计算多个效率点的平均值作为该效率点对应的电机驱动系统的系统效率。最后，控制系统依据所有转速和扭矩分别对应的系统效率绘制效率map，并在效率map上查找到电机驱动系统的系统效率大于预设阈值(例如：80％)的区域作为高效区域。

本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述电机驱动系统效率测试系统的结构造成限定。例如，电机驱动系统效率测试系统还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。

在一个可选实施例中，上述控制系统可以包括一个或多个处理器(处理器可以包括但不限于微处理器(mcu)或可编程逻辑器件(fpga)等的处理装置)和用于存储数据的存储器。可选地，上述控制系统还可以包括用于通信功能的传输装置以及输入输出设备。存储器可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的电机驱动系统效率测试方法对应的计算机程序，处理器通过运行存储在存储器内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的电机驱动系统效率测试方法。存储器可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器可进一步包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至控制系统。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

传输装置用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括控制系统的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输装置包括一个网络适配器(networkinterfacecontroller，简称为nic)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输装置可以为射频(radiofrequency，简称为rf)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

在本实施例中提供了一种运行于上述控制系统的电机驱动系统效率测试方法，图2是根据本发明其中一实施例的电机驱动系统效率测试方法的流程图，如图2所示，该方法包括如下步骤：

步骤s22，基于路面行驶工况信息确定待试验电机驱动系统的运行曲线；

步骤s24，按照运行曲线设置多个采样点，并获取待试验电机驱动系统在多个采样点的效率分布；

步骤s26，从效率分布中查找待使用的工作区域，其中，待使用的工作区域内包含的系统效率值均大于预设阈值。

通过上述步骤，可以采用基于路面行驶工况信息确定待试验电机驱动系统的运行曲线的方式，通过按照运行曲线设置多个采样点并获取待试验电机驱动系统在多个采样点的效率分布，以及从效率分布中查找待使用的工作区域，该待使用的工作区域内包含的系统效率值均大于预设阈值，达到了充分考虑电机、控制器以及减速器三个部件作为电动汽车动力总成在实际行驶过程中的系统效率的目的，从而实现了更加准确地分析电机驱动系统在实际使用过程中经常所处的工作范围，由此可以指导电机驱动系统的开发，以使电机驱动系统的高效工作区域尽量保持在电机驱动系统经常所处的工作范围以内，从而提高电机驱动系统的使用效率，以提高电动汽车的续驶里程的技术效果，进而解决了相关技术中所提供的电机驱动系统的系统效率测试方式未能充分考虑整车实际行驶情况以及减速器的输出效率，易造成电动汽车续驶里程的计算与评估存在较大误差的技术问题。

可选地，在步骤s22中，基于路面行驶工况信息确定待试验电机驱动系统的运行曲线可以包括以下执行步骤：

步骤s221，基于路面行驶工况信息确定车速随时间变化曲线；

步骤s222，将车速随时间变化曲线转换为运行曲线，其中，运行曲线用于表示待试验电机驱动系统的电机输出的转速与扭矩随时间变化趋势。

在控制系统上可以设定电机驱动系统的运行曲线。该曲线可以参考nedc循环曲线或者wltp循环曲线，其实质上是指整车在城市道路或者高速路面上车速随时间变化的一条曲线，这条曲线可以转换为电机输出转速和扭矩随时间变化的曲线，进而作为电机驱动系统的输入曲线，由此以实际的路面工况条件作为输入，通过台架实验确定电机驱动系统在实际工况下的工作范围，通过实验得到该工作范围内的电机驱动系统的系统效率。

可选地，在步骤s24中，按照运行曲线设置多个采样点，并获取待试验电机驱动系统在多个采样点的效率分布可以包括以下执行步骤：

步骤s241，在多个采样点中的每个采样点分别获取待试验电机驱动系统的输入功率和输出功率；

步骤s242，在每个采样点处分别采用输入功率与输出功率计算待试验电机驱动系统的系统效率值；

步骤s243，根据计算得到的系统效率值确定效率分布。

相关技术中所提供的电机驱动系统的系统效率的测试方式未能考虑整车行驶过程中电机驱动系统所需的输出扭矩在效率图(map)上所处的位置是否属于高效区域。为此，可以在上述运行曲线上选取的每个采样点上，分别获取待试验电机驱动系统的输入功率和输出功率并采用输入功率与输出功率计算待试验电机驱动系统的系统效率值，由此确定效率分布。

可选地，在步骤s241中，在每个采样点分别获取待试验电机驱动系统的输入功率可以包括以下执行步骤：

步骤s2411，基于每个采样点的转速与扭矩，采集待试验电机驱动系统的电机与控制器之间直流母线上的电流值和电压值；

步骤s2412，采用电流值和电压值计算得到输入功率。

控制系统通过采集直流母线侧(其位于电动汽车上的电池与电机控制器之间，负责提供能量)的输入电流和输入电压，进而计算得到电机驱动系统的输入功率。

可选地，在步骤s241中，在每个采样点分别获取待试验电机驱动系统的输出功率可以包括以下执行步骤：

步骤s2413，基于每个采样点的转速与扭矩，采集与待试验电机驱动系统连接的测功机的转速和扭矩；

步骤s2414，采用测功机的转速和扭矩计算得到输出功率。

控制系统通过设置在每个半轴上的传感器采集测功机侧的转速和扭矩，进而计算得到电机驱动系统的输出功率。

然后，控制系统针对所有采集到的功机侧的转速和扭矩，均需要计算相应的电机驱动系统的系统效率。如果存在相同转速和扭矩情况下的多个效率点，则需要计算多个效率点的平均值作为该效率点对应的电机驱动系统的系统效率。最后，控制系统依据所有转速和扭矩分别对应的系统效率绘制效率map，并在效率map上查找到电机驱动系统的系统效率大于预设阈值(例如：80％)的区域作为高效区域。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

在本实施例中还提供了一种电机驱动系统效率测试装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图3是根据本发明其中一实施例的电机驱动系统效率测试装置的结构框图，如图3所示，该装置包括：确定模块10，用于基于路面行驶工况信息确定待试验电机驱动系统的运行曲线；获取模块20，用于按照运行曲线设置多个采样点，并获取待试验电机驱动系统在多个采样点的效率分布；查找模块30，用于从效率分布中查找待使用的工作区域，其中，待使用的工作区域内包含的系统效率值均大于预设阈值。

可选地，确定模块10包括：第一确定单元(图中未示出)，用于基于路面行驶工况信息确定车速随时间变化曲线；转换单元(图中未示出)，用于将车速随时间变化曲线转换为运行曲线，其中，运行曲线用于表示待试验电机驱动系统的电机输出的转速与扭矩随时间变化趋势。

可选地，获取模块20包括：获取单元(图中未示出)，用于在多个采样点中的每个采样点分别获取待试验电机驱动系统的输入功率和输出功率；计算单元(图中未示出)，用于在每个采样点处分别采用输入功率与输出功率计算待试验电机驱动系统的系统效率值；第二确定单元，用于根据计算得到的系统效率值确定效率分布。

可选地，获取单元(图中未示出)包括：第一采集子单元(图中未示出)，用于基于每个采样点的转速与扭矩，采集待试验电机驱动系统的电机与控制器之间直流母线上的电流值和电压值；第一计算子单元(图中未示出)，用于采用电流值和电压值计算得到输入功率。

可选地，获取单元(图中未示出)包括：第二采集子单元(图中未示出)，用于基于每个采样点的转速与扭矩，采集与待试验电机驱动系统连接的测功机的转速和扭矩；第二计算子单元(图中未示出)，用于采用测功机的转速和扭矩计算得到输出功率。

需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。