一种驱动电机稳态可靠性测试工况构建方法及系统与流程

本发明主要涉及驱动系统可靠性测试，具体涉及一种驱动电机稳态可靠性测试工况构建方法及系统。

背景技术：

1、随着工业技术的不断发展，各行业对于驱动系统的动力需求不断增加，驱动电机功率与转速的需求不断增加，产品由于自身旋转产生载荷激励越来越大，转速与扭矩等载荷强度的提升相应增加了失效的风险，对产品的可靠性提出了更大的挑战。同时随着智能网联大数据的发展，驱动系统所配备数据采集终端所采集的变量越来越多，包括驱动电机转速、扭矩等关键载荷信息，云平台大数据的发展为准确定义用户使用模型、确定用户目标损伤奠定了基础。目前如何构建反应用户使用条件的全寿周期使用模型；如何根据细分市场来构建可靠性测试工况，降低对产品的欠验证或过验证，同时尽量地争取在产品验证阶段暴露故障，减少市场故障率及售后成本，是目前行业重点研究的一个课题。

2、针对关联用户的测试工况构建问题，公开号为cn113776854 a的国专利文献公开了一种《基于用户道路关联的驱动桥耐久性试验方法》，其包括：获取用户道路各个路况下的驱动桥载荷，然后根据用户道路各个路况下的驱动桥载荷计算用户道路下的目标损伤矩阵；获取试验场各个路况下的驱动桥载荷，然后根据试验场各个路况下的驱动桥载荷计算试验场各个路况单次循环后的系数损伤矩阵；基于所述目标损伤矩阵和所述系数损伤矩阵构建对应的等损伤关联模型；解算所述等损伤关联模型以得到试验场各个路况对应的循环次数，并基于试验场各个路况对应的循环次数进行驱动桥耐久性试验。

3、上述现有方案更多是根据按照传感器进行实际道路的载荷数据测试后，进行用户道路与试验场道路或者用户道路与试验台架等不同测试场景间的关联，这种方案耗时费力且与载荷谱采集的准确性有较大影响。随着网联大数据的发展，如何基于大数据进行关联用户来构建台架测试工况，解决驱动电机自身激励导致的结构疲劳与扭转损伤等问题是目前亟需解决的技术难点。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现用户场景与台架验证场景的精准关联，缩短台架的可靠性验证时间，降低产品开发周期的驱动电机稳态可靠性测试工况构建方法及系统。

2、为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

3、一种驱动电机稳态可靠性测试工况构建方法，包括步骤：

4、s1：基于智能网联系统的云端大数据进行用户车辆行驶数据的提取，并进行预处理后得到实际用户干净的行驶数据；

5、s2：对干净的行驶数据进行特征参数提取，再检验特征参数的收敛情况；若特征参数的相对误差值小于收敛期望阈值后则进入步骤s3；若不收敛，增加用户行驶数据进行重复检验，直到收敛为止；

6、s3：将转速和扭矩百分比进行等差分段，建立二维分段矩阵，再根据驱动电机的外特性曲线，建立转速与扭矩百分比的二维矩阵模型，并比例外推至用户全寿命使用周期，构建用户全寿命周期使用模型；

7、s4：确定产品失效的主导载荷，获取试验台架上预设关键位置在测量不同工况下的载荷谱，通过损伤计算得到不同工况条件在单位旋转圈数的损伤强度模型；

8、s5：根据用户全寿命周期使用模型和损伤强度模型，计算得到用户全寿命周期产品各个关键测点的目标损伤矩阵；

9、s6：以用户全寿命周期使用模型为基础，根据目标损伤矩阵分析不同转速段的损伤占比，以所有关键测点的损伤占比的均值作为不同转速段的权重因子；

10、s7：基于损伤等效的原则，求解各转速段的循环圈数，再基于不同转速段的权重因子构建驱动电机的稳态可靠性测试工况。

11、优选地，步骤s3的具体过程为：

12、s31：将转速和扭矩百分比进行等差分段，建立二维分段矩阵，再根据驱动电机的外特性曲线确定扭矩百分比与实际扭矩的对应关系，即确定不同转速与扭矩百分比条件下对应的扭矩值；

13、s32：根据步骤s31确定的扭矩值，确定不同转速条件下的扭矩分段区间，即获得不同转速与扭矩百分比条件下联合分布计数边界值；

14、s33：根据用户实际使用的转速与扭矩数据，进行转速与扭矩百分比的联合分布计数分析，得到联合分布计数结果；

15、s34：将步骤s33得到的联合分布计数结果的直方图纵坐标转换为旋转圈数，即获得用户实际使用条件下不同转速段与扭矩百分比条件的旋转圈数模型，即用户使用模型；

16、s35：将步骤s34确定的用户使用模型等比例外推至用户全寿命使用周期，构建用户全寿命周期使用模型。

17、优选地，步骤s4的具体过程为：

18、s41：根据步骤s3确定的转速与扭矩百分比分段区间，制定台架载荷谱测试工况方案；

19、s42：在驱动电机关键位置布置测点，测量载荷谱信息并关联为失效主导载荷；

20、s43：基于雨流计数方法得到载荷谱的雨流矩阵，采用材料的s-n曲线和t-n曲线进行各测点的伪损伤分析，通过miner疲劳损伤累积算法以得到各测试工况条件下伪损伤矩阵；

21、s44：计算获得单位旋转圈数下的损伤强度模型；其中第i个测试工况的损伤强度矩阵等于第i个测试工况的总损伤除以第i个工况的旋转总圈数。

22、优选地，在步骤s5中，每一个关键测点的目标损伤等于该位置的损伤强度矩阵与用户全寿命周期使用模型的乘积之和。

23、优选地，步骤s6中，得到不同转速段的权重因子的过程为：

24、s61：获得全寿命周期下各测点位置在不同转速段的累计损伤，通过下式计算：

25、

26、其中njk为用户使用模型矩阵；j＝1,2,3,…,nj，nj为转速分段数量；k＝1,2,3,…,nk，nk为扭矩百分比分段数量；

27、s62：获得各测点位置在不同转速段的损伤占比λn_j＝dt_n_j/dt_n；其中dt_n为第n个关键测点位置全寿命周期下的目标损伤；

28、s63：取所有关键测点的均值作为不同转速段的权重因子λj，按照下式计算得到：

29、

30、式中，n＝1,2,3,…,nn，nn为关键测点的数量。

31、优选地，在步骤s7中，最终构建的驱动电机的稳态可靠性测试工况为各转速段的循环圈数与权重因子的乘积。

32、优选地，步骤s1中的用户车辆行驶数据包括行驶车速、海拔、转速和扭矩；步骤s2中的特征参数包括车速，加速度、坡度和扭矩。

33、本发明还公开了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如上所述方法的步骤。

34、本发明进一步公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述方法的步骤。

35、本发明还公开了一种驱动电机稳态可靠性测试工况构建系统，包括相互连接的存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述方法的步骤。

36、与现有技术相比，本发明的优点在于：

37、本发明根据细分市场的实际用户使用场景大数据来确定使用模型，并通过试验台架测试获得单位损伤强度矩阵，通过关联性分析，建立用户场景与台架验证场景的等效关系，实现精准关联，避免在产品验证阶段出现过验证与欠验证的情况。本发明通过权重因子开发，构建了符合用户实际使用场景的可靠性稳态加速验证工况，缩短台架的可靠性验证时间，降低产品开发周期。本发明基于关联用户的可靠性稳态测试工况构建，将验证工况和测试时间尽可能逼近用户的使用全寿命使用模型，从而尽量争取在产品验证阶段暴露所有故障，减少市场故障率及售后成本。本发明主要考虑驱动电机自身激励的影响，构建了驱动电机自身激励的损伤强度模型，为后续研究环境激励的综合影响奠定基础。