CN112729794A - 电机控制器的寿命验证方法和验证平台 - Google Patents

电机控制器的寿命验证方法和验证平台 Download PDF

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CN112729794A CN202011555349.3A CN202011555349A CN112729794A CN 112729794 A CN112729794 A CN 112729794A CN 202011555349 A CN202011555349 A CN 202011555349A CN 112729794 A CN112729794 A CN 112729794A
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轩辕小东
杨春雷
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Abstract

本发明公开了一种电机控制器的寿命验证方法和验证平台，其中，电机控制器的寿命验证方法通过控制电机控制器在环境箱内按照预设的转速‑扭矩工况循环运行，直至电机控制器的运行时长达到预设运行时长，其中，在每个循环周期内，电机控制器的输出扭矩随时间从最低扭矩变化至最高扭矩，电机控制器的输出转速随循环周期的次数进行递增，调节环境箱的环境温度以使环境温度随电机控制器的运行时间增加，并检测电机控制器在不同环境温度下的输出参数，根据输出参数对电机控制器进行寿命验证，从而不仅可以验证电机控制器在寿命设计周期内是否具备抵抗热影响的能力，而且通过设置更加全面的验证工况，使得电机控制器的可靠性验证更加充分。

Description

电机控制器的寿命验证方法和验证平台
技术领域
本发明涉及寿命验证技术领域，尤其涉及一种电机控制器的寿命验证方法和验证平台。
背景技术
电机控制器是电动汽车控制主牵引电源与电机之间能量传输的装置，是电动汽车动力系统的核心部件。电动汽车的电机控制器在开发过程中，需要对电机控制器的耐久寿命进行相关试验，以确定电机控制器出厂后的性能品质的可靠性及行车的安全性。在传统的电机控制器寿命验证方案中，通常使电机控制器在额定电压工况、额定转矩下运行第一预设时长，并在峰值电压、峰值转矩下运行第二预设时长。然而，传统的电机控制器寿命验证方法无法验证电机控制器在寿命设计周期内是否具备抵抗热影响的能力。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种电机控制器的寿命验证方法，能够验证电机控制器在寿命设计周期内是否具备抵抗热影响的能力。
本发明的第二个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
本发明的第三个目的在于提出一种验证平台。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种电机控制器的寿命验证方法，包括：
控制电机控制器在环境箱内按照预设的转速-扭矩工况循环运行，直至电机控制器的运行时长达到预设运行时长，其中，在每个循环周期内，电机控制器的输出扭矩随时间从最低扭矩变化至最高扭矩，电机控制器的输出转速随循环周期的次数进行递增；
调节环境箱的环境温度以使环境温度随电机控制器的运行时间增加，并检测电机控制器在不同环境温度下的输出参数；
根据输出参数对电机控制器进行寿命验证。
根据本发明实施例的电机控制器的寿命验证方法，通过控制电机控制器在环境箱内按照预设的转速-扭矩工况循环运行，直至电机控制器的运行时长达到预设运行时长，其中，在每个循环周期内，电机控制器的输出扭矩随时间从最低扭矩变化至最高扭矩，电机控制器的输出转速随循环周期的次数进行递增，调节环境箱的环境温度以使环境温度随电机控制器的运行时间增加，并检测电机控制器在不同环境温度下的输出参数，根据输出参数对电机控制器进行寿命验证，从而不仅可以验证电机控制器在寿命设计周期内是否具备抵抗热影响的能力，而且通过设置更加全面的验证工况，使得电机控制器的可靠性验证更加充分，从而可以减少市场问题、售后问题和索赔问题。
根据本发明的一个实施例，电机控制器的输出转速的变化范围为从0转每秒递增至电机的转速上限值。
根据本发明的一个实施例，还通过调节电机控制器的直流母线电压，以使电机控制器在不同直流母线电压下运行，其中，不同直流母线电压包括电机控制器的最小允许工作电压、最大允许工作电压和额定工作电压。
根据本发明的一个实施例，电机控制器在最小允许工作电压下按照预设的转速-扭矩工况运行的时长等于电机控制器在最大允许工作电压下按照预设的转速-扭矩工况运行的时长，且均小于电机控制器在额定工作电压下按照预设的转速-扭矩工况运行的时长。
根据本发明的一个实施例，电机控制器在最小允许工作电压下按照预设的转速-扭矩工况运行的时长和电机控制器在最大允许工作电压下按照预设的转速-扭矩工况运行的时长分别占预设运行时长的12％，电机控制器在额定工作电压下按照预设的转速-扭矩工况运行的时长占预设运行时长的76％。
根据本发明的一个实施例，根据预设运行时长控制环境温度的时间分布比例，以检测电机控制器在不同环境温度下的输出参数，其中环境温度的调节范围为-20℃～85℃。
根据本发明的一个实施例，环境温度包括-20℃、-10℃、30℃、50℃、65℃、75℃和85℃。
根据本发明的一个实施例，根据输出参数对电机控制器进行寿命验证，包括：
根据输出参数生成测试报表，并根据测试报表对电机控制器的寿命进行分析，以生成寿命验证报告。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有电机控制器的寿命验证程序，该电机控制器的寿命验证程序被处理器执行时实现前述电机控制器的寿命验证方法。
根据本发明实施例的计算机可读存储介质，通过前述电机控制器的寿命验证方法，不仅可以验证电机控制器在寿命设计周期内是否具备抵抗热影响的能力，而且通过设置更加全面的验证工况，使得电机控制器的可靠性验证更加充分，从而可以减少市场问题、售后问题和索赔问题。
为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种验证平台，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的电机控制器的寿命验证程序，处理器执行电机控制器的寿命验证程序时，实现前述电机控制器的寿命验证方法。
根据本发明实施例的验证平台，通过前述电机控制器的寿命验证方法，不仅可以验证电机控制器在寿命设计周期内是否具备抵抗热影响的能力，而且通过设置更加全面的验证工况，使得电机控制器的可靠性验证更加充分，从而可以减少市场问题、售后问题和索赔问题。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为根据本发明实施例的电机控制器的寿命验证方法的流程图；
图2为根据本发明实施例的电机控制器的预设转速-扭矩测试曲线图；
图3为根据本发明实施例的电机控制器的预设转速-扭矩测试参数图。
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，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例提出的电机控制器的寿命验证方法、计算机可读存储介质和验证平台。
图1为根据本发明实施例的电机控制器的寿命验证方法，该方法可以包括以下步骤：
步骤S101，控制电机控制器在环境箱内按照预设的转速-扭矩工况循环运行，直至电机控制器的运行时长达到预设运行时长，其中，在每个循环周期内，电机控制器的输出扭矩随时间从最低扭矩变化至最高扭矩，电机控制器的输出转速随循环周期的次数进行递增。
具体地，在试验前，首先准备试验的环境条件，然后先对电机控制器进行试验前的检测，检测项包括绝缘情况、耐电压、漏电流、静态电流、效率、外观等，其中绝缘检测标准、耐电压标准、漏电流标准、静态电流标准、效率要求和外观要求可以参考国家标准。
进一步地，为了避免试验的偶然性，可以准备多个试验样品进行试验，本实施例中，电机控制器的样品数量可以为3台。
进一步地，在进行试验前，还应准备试验仪器并确保仪器精度。其中，试验电源由动力直流电源提供，或者由动力直流电源和其他储能设备联合提供。动力直流电源的工作直流电压不大于252V时，其稳压误差应当不超过±2V；动力直流电源的工作直流电压大于252V时，其稳压误差应应当不超过电机控制器的工作直流电压的±0.8％。功率分析仪的电压采样误差不超过0.15％，电流采样误差不超过0.15％。冷水机的温度控制精度不超过±1℃，流量控制精度不超过±1L/min，其中，冷水机的水流量为7.5L/min，水温为65℃。示波器的带宽大于等于100MHz，采样率大于等于1GS/s。测功机的转速精度不超过0.1％，转矩精度不超过0.3％。本申请中，还将电机控制器设置于环境箱内，通过调节环境箱的温度检测电机控制器抵抗热影响的能力。其中，环境箱的温度波动度不超过±1℃，温度控制精度不超过±1℃，湿度控制精度不超过3％。
在进行试验时，控制电机控制器在环境箱内按照预设的转速-扭矩工况循环运行，直至电机控制器的运行时长达到预设运行时长。其中，在每个循环周期内，电机控制器的输出扭矩随时间从最低扭矩变化至最高扭矩，电机控制器的输出转速随循环周期的次数进行递增。
如图2所示，作为一种示例，可以控制电机控制器按照图2所示转速-扭矩工况曲线循环运行。其中，L1为转速随运行时间变化的曲线，L2为扭矩随运行时间变化的曲线。在单个运行周期内，0-Tx为1904s，Tx-Ty为1800s，Yy-Tz为10s，且电机控制器在各个时刻的转速不变，扭矩随着运行时间变化，并且扭矩的变化范围可以是从最低扭矩变化至最高扭矩，其变化可以是非线性变化。随着运行周期的增加，转速逐渐增加，其中，转速可以随着运行周期等比例增加，也可以非等比例增加，用户可根据试验需要进行选择。本申请中，转速可从0r/s变化至电机的转速上限值。
图3所示表格为本申请的一个具体实施例给出的转速-扭矩参数，图3所示的转速-扭矩参数与图2所述的转速-扭矩曲线相对应，从图3所示表格中的参数可以看出，在一个运行周期内，转速不变，扭矩从反转的-178N.m变化至0N.m，再从0N.m变化至正转的360N.m。转速从前一个运行周期的450r/s变化为后一个运行周期的90r/s，且随着运行时间的增加，转速会继续变化。通过设置更加全面的验证工况，使得电机控制器的可靠性验证更加充分，以便在发现问题时及时处理，从而减少市场问题、售后问题和索赔问题。
步骤S102，调节环境箱的环境温度，以使环境温度随电机控制器的运行时间增加，并检测电机控制器在不同环境温度下的输出参数。
具体地，为了验证电机控制器的热积累疲劳，可以在电机控制器运行过程中，调节环境箱的环境温度，使环境温度随电机控制的运行时间增加。
在其中一个实施例中，可以根据预设运行时长控制环境温度的时间分布比例，以检测电机控制器在不同环境温度下的输出参数。其中，环境温度的调节范围为-20℃～85℃，以便充分验证在低温环境下、高温环境下以及从低温环境变化到高温环境时电机控制器的工况。
具体地，环境温度可以为-20℃、-10℃、30℃、50℃、65℃、75℃和85℃。环境温度的时间分布比例可以如下表所示：
环境温度℃ 分布比例％
-20 6
-10 2
30 19
50 60
65 4
75 8
85 1
本实施例中，可以随着运行时间的增加，将环境箱的环境温度从-25℃逐渐升高至85℃，或者将环境箱的温度从85℃逐渐降低至-25℃，或根据需求在不同的运行时间设置不同的环境箱的温度。本实施例通过设置环境箱的环境温度，从而可以电机控制器可以在低温、常温、较高温、高温等不同环境温度下的功能和性能，以便验证电机控制器在寿命设计周期内是否具备抵抗热影响的能力。
步骤S103，根据输出参数对电机控制器进行寿命验证。
具体地，本实施例可以在电机控制器运行期间以及电机控制器运行结束之后采集电机控制器的输出参数，以判断电机控制器的功能和性能是否达到设计标准。其中，检测项包括电机控制器的电气性能、静态电流、绝缘性能、耐电压、漏电流、工作效率等，判断电机控制器的电气性能是否无衰退，静态电流增幅是否未超过50％，绝缘性能、耐电压、漏电流以及工作效率测试是否满足国家标准。
在其中一个实施例中，根据输出参数对电机控制器进行寿命验证包括：根据输出参数生成测试报表，并根据测试报表对电机控制器的寿命进行分析，以生成寿命验证报告。
具体地，测试系统可以包括上位机，输出参数采集装置可以将采集到的输出参数发送至上位机，上位机根据输出参数生成测试报表，并根据测试报表和相关验证保准对电机控制器的寿命、可靠性、抵抗热影响能力等各种功能和性能进行分析，以生成寿命验证报告，便于用户参考。
上述实施例提供的电机控制器的寿命验证方法，通过控制电机控制器在环境箱内按照预设的转速-扭矩工况循环运行，直至电机控制器的运行时长达到预设运行时长，其中，在每个循环周期内，电机控制器的输出扭矩随时间从最低扭矩变化至最高扭矩，电机控制器的输出转速随循环周期的次数进行递增，调节环境箱的环境温度以使环境温度随电机控制器的运行时间增加，并检测电机控制器在不同环境温度下的输出参数，根据输出参数对电机控制器进行寿命验证，从而不仅可以验证电机控制器在寿命设计周期内是否具备抵抗热影响的能力，而且通过设置更加全面的验证工况，使得电机控制器的可靠性验证更加充分，从而可以减少市场问题、售后问题和索赔问题。
在其中一个实施例中，在对电机控制器进行验证时，还通过调节电机控制器的直流母线电压，以使电机控制器在不同直流母线电压下运行，其中，不同直流母线电压包括电机控制器的最小允许工作电压、最大允许工作电压和额定工作电压。
具体地，可以在电机控制器的运行过程中，在不同时段控制电机控制器在不同的直流母线电压下按照预设的转速-扭矩工况运行。作为其中一种示例，可以控制电机控制器在最小允许工作电压下按照预设的转速-扭矩工况运行的时长等于电机控制器在最大允许工作电压下按照预设的转速-扭矩工况运行的时长，且均小于电机控制器在额定工作电压下按照预设的转速-扭矩工况运行的时长。
在本实施例中，可控制电机控制器按照预设的转速-扭矩工况循环运行，并共计运行预设运行时长3218小时。其中，在最小允许工作电压下和最大允许工作电压下的运行时长占预设运行时长的12％，在额定工作电压下的运行时长占预设运行时长的76％，从而充分验证电机控制器在额定工作电压下的工作性能，并且还可以兼顾验证电机控制器在最小允许工作电压下和最大允许工作电压下的工作性能。当然，上述在三种工作电压下的运行时长占比只是本申请的一种具体示例，并不作为对本申请的限制，用户也可以根据验证需要设置其他时间占比方式。
上述实施例提供的电机控制器的寿命验证方法，不仅可以验证电机控制器在寿命设计周期内是否具备抵抗热影响的能力，而且通过设置更加全面的验证工况，使得电机控制器的可靠性验证更加充分，从而可以减少市场问题、售后问题和索赔问题。
此外，本申请的又一实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有电机控制器的寿命验证程序，该电机控制器的寿命验证程序被处理器执行时实现前述电机控制器的寿命验证方法。
上述计算机可读存储介质，通过前述电机控制器的寿命验证方法，不仅可以验证电机控制器在寿命设计周期内是否具备抵抗热影响的能力，而且通过设置更加全面的验证工况，使得电机控制器的可靠性验证更加充分，从而可以减少市场问题、售后问题和索赔问题。
此外，本申请的又一实施例提供一种验证平台，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的电机控制器的寿命验证程序，处理器执行电机控制器的寿命验证程序时，实现前述电机控制器的寿命验证方法。
上述验证平台，通过前述电机控制器的寿命验证方法，不仅可以验证电机控制器在寿命设计周期内是否具备抵抗热影响的能力，而且通过设置更加全面的验证工况，使得电机控制器的可靠性验证更加充分，从而可以减少市场问题、售后问题和索赔问题。
需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电机控制器的寿命验证方法，其特征在于，包括：
控制所述电机控制器在环境箱内按照预设的转速-扭矩工况循环运行，直至所述电机控制器的运行时长达到预设运行时长，其中，在每个循环周期内，所述电机控制器的输出扭矩随时间从最低扭矩变化至最高扭矩，所述电机控制器的输出转速随所述循环周期的次数进行递增；
调节所述环境箱的环境温度以使所述环境温度随所述电机控制器的运行时间增加，并检测所述电机控制器在不同环境温度下的输出参数；
根据所述输出参数对所述电机控制器进行寿命验证。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电机控制器的输出转速的变化范围为从0转每秒递增至电机的转速上限值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还通过调节所述电机控制器的直流母线电压，以使所述电机控制器在不同直流母线电压下运行，其中，所述不同直流母线电压包括所述电机控制器的最小允许工作电压、最大允许工作电压和额定工作电压。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电机控制器在所述最小允许工作电压下按照所述预设的转速-扭矩工况运行的时长等于所述电机控制器在所述最大允许工作电压下按照所述预设的转速-扭矩工况运行的时长，且均小于所述电机控制器在所述额定工作电压下按照所述预设的转速-扭矩工况运行的时长。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电机控制器在所述最小允许工作电压下按照所述预设的转速-扭矩工况运行的时长和所述电机控制器在所述最大允许工作电压下按照所述预设的转速-扭矩工况运行的时长分别占所述预设运行时长的12％，所述电机控制器在所述额定工作电压下按照所述预设的转速-扭矩工况运行的时长占所述预设运行时长的76％。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，根据所述预设运行时长控制所述环境温度的时间分布比例，以检测所述电机控制器在不同环境温度下的输出参数，其中所述环境温度的调节范围为-20℃～85℃。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述环境温度包括-20℃、-10℃、30℃、50℃、65℃、75℃和85℃。
8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，根据所述输出参数对所述电机控制器进行寿命验证，包括：
根据所述输出参数生成测试报表，并根据所述测试报表对所述电机控制器的寿命进行分析，以生成寿命验证报告。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有电机控制器的寿命验证程序，该电机控制器的寿命验证程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的电机控制器的寿命验证方法。
10.一种验证平台，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的电机控制器的寿命验证程序，所述处理器执行所述电机控制器的寿命验证程序时，实现如权利要求1-8中任一项所述的电机控制器的寿命验证方法。
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