CN115343618A - 一种新能源电机的测试设备及测试方法 - Google Patents

一种新能源电机的测试设备及测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新能源电机的测试设备及测试方法，属于电机测试技术领域，具体包括以下步骤：间隔调整新能源电机所处测试环境的环境温度，并实时测量新能源电机的工作参数；在任一环境温度下，逐渐提高新能源电机功率，并实时检测新能源电机温度，当新能源电机温度达到新能源电机温度上限时，记录下此时的新能源电机功率并标记为最大功率；分别采集不同环境温度下对应的最大功率数据，建立拟合函数，拟合函数用于拟合最大功率随环境温度的变化关系；将当前环境温度代入拟合函数中获得对应的最大功率，将该最大功率设定为当前环境温度下的工作功率；本发明实现了根据实际工作温度调整新能源电机的工作功率。

Description

一种新能源电机的测试设备及测试方法
技术领域
本发明涉及新能源电机测试技术领域，具体涉及一种新能源电机的测试设备及测试方法。
背景技术
随着全球能源危机、环境污染等问题日益突出，新能源电机成为国内外发展的重点；如电动汽车新能源电机、新能源光伏电机等，新能源电机的测试工作是当前的重点研究方向；而其中最关键的是新能源电机在不同温度下的功率表现，进一步反映在新能源电机温度的测量以及新能源电机发热、散热等特性。通过对温升特性曲线的测定，当新能源电机内部处于极限温度时，获取此时新能源电机的功率及转速，从而确定新能源电机的最大功率和转速，对开发部门的设计工作有重要意义。
然而在新能源电机的实际应用中，由于新能源电机所处的工作环境并不相同，在单一环境下测量的新能源电机最大功率并不适合每一种场景，并不适合作为标定功率，用户无法根据实际工作温度调整新能源电机的工作功率，易造成新能源电机内部温度过高或者功率浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新能源电机的测试设备及测试方法，解决以下技术问题：
在新能源电机的实际应用中，由于新能源电机所处的工作环境并不相同，在单一环境下测量的新能源电机最大功率并不适合每一种场景，用户无法根据实际工作温度调整新能源电机的工作功率，易造成新能源电机内部温度过高或者功率浪费。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种新能源电机的测试方法，包括：
间隔调整新能源电机所处测试环境的环境温度，并实时测量新能源电机的工作参数，所述工作参数包括新能源电机功率和新能源电机温度；
在任一环境温度下，逐渐提高所述新能源电机功率，并实时检测所述新能源电机温度，当新能源电机温度达到新能源电机温度上限时，记录下此时的新能源电机功率并标记为最大功率；
分别采集不同环境温度下对应的最大功率数据，建立拟合函数，所述拟合函数用于拟合最大功率随环境温度的变化关系；
将当前环境温度代入所述拟合函数中获得对应的最大功率，将该最大功率设定为当前环境温度下新能源电机的工作功率。
作为本发明进一步的方案：所述环境温度的调整范围为[M，N]，M为新能源电机温度下限，N为新能源电机温度上限，所述环境温度由低到高等差排列。
作为本发明进一步的方案：将所述工作温度的调整范围[M，N]划分为若干个温度区间，分别测量每个区间内最大温度对应的工作功率，并将测得的工作功率设定为对应温度区间的推荐运行功率。
作为本发明进一步的方案：所述拟合函数模型公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，e为自然常数，P表示工作功率，T表示环境温度，D表示新能源电机自身极限功率，a和b为参数，且a＜0，b大于0，T0为温度节点；当T≥T0时，所述新能源电机的工作功率根据所述拟合函数模型公式获得；当T＜T0时，所述新能源电机的工作功率为D。
作为本发明进一步的方案：所述T0的计算过程为：
步骤一：以所述环境温度为排序标准，根据环境温度由小至大T1，T2，…，Tn的顺序将对应的最大功率进行排序，获得最大功率序列P1，P2，…，Pn，n为正整数；
步骤二：建立数据集，依次提取所述最大功率序列P1，P2，…，Pn中的最大功率数据并放入所述数据集中，每次放入均计算当前数据集内所有最大功率数据对应的标准差LS1，LS2，…，LSn；
步骤三：当提取到Pn+1时，获取P1，P2，…，Pn+1对应的标准差LSn+1，以及P1，P2，…，Pn对应的标准差LSn，计算LSn和LSn+1之间的差值；
步骤四：若所述差值小于等于预设阈值，则继续采集；
步骤五：若所述差值大于预设阈值，则判定Pn+1为节点值，获取Pn对应的Tn的数值，将Tn设定为温度节点T0。
作为本发明进一步的方案：将所述拟合函数模型公式变换为一次回归模型公式Y=A+BX，其中，A=ln(-a)，B=b，Y=ln[ln(D/P)]，X=ln(T-T0)，通过最小二乘法获取A和B的估值，根据A和B获取参数a和b的取值，于是获得了所述拟合函数模型公式的解。
作为本发明进一步的方案：所述新能源电机的测试环境为封闭箱体，所述封闭箱体内设置有制冷机构和升温机构，所述新能源电机输入端连接有功率变换器，所述功率变换器输入端连接有蓄电池。
作为本发明进一步的方案：所述新能源电机温度和所述环境温度均通过温度传感器进行测量，所述温度传感器包括内部温度传感器和外部温度传感器，所述内部温度传感器设置于新能源电机内部指定区域，用于测量新能源电机温度，所述外部温度传感器设置于所述封闭箱体侧壁，用于测量环境温度。
一种新能源电机的测试设备，用于实施上述的一种新能源电机的测试方法，包括蓄电池、功率变换器、温度传感器、封闭箱体、制冷机构和升温机构；
所述封闭箱体用于放置新能源电机，所述封闭箱体内设置有制冷机构和升温机构，所述蓄电池的输出端与所述功率变换器的输入端相连，所述功率变换器的输出端与所述新能源电机的输入端相连，所述功率变换器用于调整所述新能源电机的输入功率，所述温度传感器包括内部温度传感器和外部温度传感器，所述内部温度传感器设置于新能源电机内部指定区域，用于测量新能源电机温度，所述外部温度传感器设置于所述封闭箱体侧壁，用于测量环境温度。
本发明的有益效果：
（1）本发明通过获取新能源电机在不同工作温度下的最大功率数值，并建立拟合模型，通过拟合模型，在新能源电机的实际应用场景下，使用者能够根据环境温度，测算出符合当前温度的最佳工作功率，从未避免了新能源电机内部温度过高或者功率浪费；
（2）最关键的一点是，本发明通过对新能源电机最大功率和环境温度数据的分析，获得了新能源电机功率的温度节点，即当环境温度低于温度节点时，由于温度较低，此时新能源电机即使处于自身极限功率也不会造成新能源电机内部温度过高；只有当环境温度超过温度节点时，环境温度才会对新能源电机的实际最大功率造成影响；通过测算温度节点，使得新能源电机在实际使用中有了明确的分界点，使得用户何时对新能源电机功率进行调整有了明确的指标，在温度节点以下，用户无需调整新能源电机的工作功率，从而降低了用户的工作量，使得用户获得了额外的工作时间。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的一种新能源电机的测试方法的流程示意图。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种新能源电机的测试方法，包括：
间隔调整新能源电机所处测试环境的环境温度，并实时测量新能源电机的工作参数，所述工作参数包括新能源电机功率和新能源电机温度；
在任一环境温度下，逐渐提高所述新能源电机功率，并实时检测所述新能源电机温度，当新能源电机温度达到新能源电机温度上限时，记录下此时的新能源电机功率并标记为最大功率；
分别采集不同环境温度下对应的最大功率数据，建立拟合函数，所述拟合函数用于拟合最大功率随环境温度的变化关系；
将当前环境温度代入所述拟合函数中获得对应的最大功率，将该最大功率设定为当前环境温度下新能源电机的工作功率。
在新能源电机的实际应用中，由于新能源电机所处的工作环境并不相同，在单一环境下测量的新能源电机最大功率并不适合每一种场景，并不适合作为标定功率，用户无法根据实际工作温度调整新能源电机的工作功率，易造成新能源电机内部温度过高或者功率浪费；
因此本发明通过获取新能源电机在不同工作温度下的最大功率数值，并建立拟合模型，通过拟合模型，在新能源电机的实际应用场景下，使用者能够根据环境温度，测算出符合当前温度的最佳工作功率，从未避免了新能源电机内部温度过高或者功率浪费；
且最关键的一点是，本发明通过对新能源电机最大功率和环境温度数据的分析，获得了新能源电机功率的温度节点，即当环境温度低于温度节点时，由于温度较低，此时新能源电机即使处于自身极限功率也不会造成新能源电机内部温度过高；只有当环境温度超过温度节点时，环境温度才会对新能源电机的实际最大功率造成影响；通过测算温度节点，使得新能源电机在实际使用中有了明确的分界点，降低了用户的工作量，在温度节点以下，用户无需调整新能源电机的工作功率，使得用户获得了额外的工作时间。
在本发明的一种优选的实施例中，所述环境温度的调整范围为[M，N]，M为新能源电机温度下限，N为新能源电机温度上限，所述环境温度由低到高等差排列；
在调整环境温度对新能源电机进行测试时，根据等差数列，均匀调整。
值得注意的是，将所述工作温度的调整范围[M，N]划分为若干个温度区间，分别测量每个区间内最大温度对应的工作功率，并将测得的工作功率设定为对应温度区间的推荐运行功率；
对于不想根据温度频繁调整新能源电机功率的用户，本发明将新能源电机的工作温度范围划分为若干个区间，当环境温度处于某一区间时，只需将新能源电机功率调整为对应的推荐运行功率即可。
在本发明的另一种优选的实施例中，所述拟合函数模型公式如下：
Figure 955624DEST_PATH_IMAGE002
其中，e为自然常数，P表示工作功率，T表示环境温度，D表示新能源电机自身极限功率，a和b为参数，且a＜0，b大于0，T0为温度节点；当T≥T0时，所述新能源电机的工作功率根据所述拟合函数模型公式获得；当T＜T0时，所述新能源电机的工作功率为D；新能源电机自身极限功率即是新能源电机处于额定电压且电流达到新能源电机硬件所能承受最大值时的新能源电机功率。
通过对获得的数据进行拟合，得到了新能源电机最大可承受功率随环境温度的变化规律，而幂指函数有许多很好的性质，它可以近似模拟许多曲线甚至直线，因而具有广泛的适用性，是一般的曲线回归分析中首先要考虑的模型，在本发明中，幂指函数模型仅反映环境温度大于温度节点时的新能源电机最大功率随环境温度变化关系。
在本实施例的一种优选的情况中，所述T0的计算过程为：
步骤一：以所述环境温度为排序标准，根据环境温度由小至大T1，T2，…，Tn的顺序将对应的最大功率进行排序，获得最大功率序列P1，P2，…，Pn，n为正整数；
步骤二：建立数据集，依次提取所述最大功率序列P1，P2，…，Pn中的最大功率数据并放入所述数据集中，每次放入均计算当前数据集内所有最大功率数据对应的标准差LS1，LS2，…，LSn；
步骤三：当提取到Pn+1时，获取P1，P2，…，Pn+1对应的标准差LSn+1，以及P1，P2，…，Pn对应的标准差LSn，计算LSn和LSn+1之间的差值；
步骤四：若所述差值小于等于预设阈值，则继续采集；
步骤五：若所述差值大于预设阈值，则判定Pn+1为节点值，获取Pn对应的Tn的数值，将Tn设定为温度节点T0；
本发明通过对新能源电机最大功率和环境温度数据的分析，获得了新能源电机功率的温度节点，即当环境温度低于温度节点时，由于温度较低，此时新能源电机即使处于自身极限功率也不会造成新能源电机内部温度过高；只有当环境温度超过温度节点时，环境温度才会对新能源电机的实际最大功率造成影响；通过测算温度节点，使得新能源电机在实际使用中有了明确的分界点，降低了用户的工作量，在温度节点以下，用户无需调整新能源电机的工作功率，使得用户获得了额外的工作时间。
在本实施例的另一种优选的情况中，将所述拟合函数模型公式变换为一次回归模型公式Y=A+BX，其中，A=ln(-a)，B=b，Y=ln[ln(D/P)]，X=ln(T-T0)，通过最小二乘法获取A和B的估值，根据A和B获取参数a和b的取值，于是获得了所述拟合函数模型公式的解。
在本发明的一种优选的实施例中，所述新能源电机的测试环境为封闭箱体，所述封闭箱体内设置有制冷机构和升温机构，所述新能源电机输入端连接有功率变换器，所述功率变换器输入端连接有蓄电池；
本发明通过蓄电池提供电能，通过功率转换器改变输入功率，并通过制冷机构和升温机构调整新能源电机所在封闭箱体的环境温度。
在本实施例的一种优选的情况中，所述新能源电机温度和所述环境温度均通过温度传感器进行测量，所述温度传感器包括内部温度传感器和外部温度传感器，所述内部温度传感器设置于新能源电机内部指定区域，用于测量新能源电机温度，所述外部温度传感器设置于所述封闭箱体侧壁，用于测量环境温度；
本发明将内部温度传感器设置于新能源电机内部，便于测得准确反映新能源电机状态的温度数值。
一种新能源电机的测试设备，用于实施以上任一实施例所述的一种新能源电机的测试方法，包括蓄电池、功率变换器、温度传感器、封闭箱体、制冷机构和升温机构；
所述封闭箱体用于放置新能源电机，所述封闭箱体内设置有制冷机构和升温机构，所述蓄电池的输出端与所述功率变换器的输入端相连，所述功率变换器的输出端与所述新能源电机的输入端相连，所述功率变换器用于调整所述新能源电机的输入功率，所述温度传感器包括内部温度传感器和外部温度传感器，所述内部温度传感器设置于新能源电机内部指定区域，用于测量新能源电机温度，所述外部温度传感器设置于所述封闭箱体侧壁，用于测量环境温度。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种新能源电机的测试方法，其特征在于，包括：
间隔调整新能源电机所处测试环境的环境温度，并实时测量新能源电机的工作参数，所述工作参数包括新能源电机功率和新能源电机温度；
在任一环境温度下，逐渐提高所述新能源电机功率，并实时检测所述新能源电机温度，当新能源电机温度达到新能源电机温度上限时，记录下此时的新能源电机功率并标记为最大功率；
分别采集不同环境温度下对应的最大功率数据，建立拟合函数，所述拟合函数用于拟合最大功率随环境温度的变化关系；
将当前环境温度代入所述拟合函数中获得对应的最大功率，将该最大功率设定为当前环境温度下新能源电机的工作功率。
2.根据权利要求1所述的一种新能源电机的测试方法，其特征在于，所述环境温度的调整范围为[M，N]，M为新能源电机温度下限，N为新能源电机温度上限，所述环境温度由低到高等差排列。
3.根据权利要求2所述的一种新能源电机的测试方法，其特征在于，将所述工作温度的调整范围[M，N]划分为若干个温度区间，分别测量每个区间内最大温度对应的工作功率，并将测得的工作功率设定为对应温度区间的推荐运行功率。
4.根据权利要求1所述的一种新能源电机的测试方法，其特征在于，所述拟合函数模型公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，e为自然常数，P表示工作功率，T表示环境温度，D表示新能源电机自身极限功率，a和b为参数，且a＜0，b大于0，T0为温度节点；当T≥T0时，所述新能源电机的工作功率根据所述拟合函数模型公式获得；当T＜T0时，所述新能源电机的工作功率为D。
5.根据权利要求4所述的一种新能源电机的测试方法，其特征在于，所述T0的计算过程为：
步骤一：以所述环境温度为排序标准，根据环境温度由小至大T1，T2，…，Tn的顺序将对应的最大功率进行排序，获得最大功率序列P1，P2，…，Pn，n为正整数；
步骤二：建立数据集，依次提取所述最大功率序列P1，P2，…，Pn中的最大功率数据并放入所述数据集中，每次放入均计算当前数据集内所有最大功率数据对应的标准差LS1，LS2，…，LSn；
步骤三：当提取到Pn+1时，获取P1，P2，…，Pn+1对应的标准差LSn+1，以及P1，P2，…，Pn对应的标准差LSn，计算LSn和LSn+1之间的差值；
步骤四：若所述差值小于等于预设阈值，则继续采集；
步骤五：若所述差值大于预设阈值，则判定Pn+1为节点值，获取Pn对应的Tn的数值，将Tn设定为温度节点T0。
6.根据权利要求5所述的一种新能源电机的测试方法，其特征在于，将所述拟合函数模型公式变换为一次回归模型公式Y=A+BX，其中，A=ln(-a)，B=b，Y=ln[ln(D/P)]，X=ln(T-T0)，通过最小二乘法获取A和B的估值，根据A和B获取参数a和b的取值，于是获得了所述拟合函数模型公式的解。
7.根据权利要求1所述的一种新能源电机的测试方法，其特征在于，所述新能源电机的测试环境为封闭箱体，所述封闭箱体内设置有制冷机构和升温机构，所述新能源电机输入端连接有功率变换器，所述功率变换器输入端连接有蓄电池。
8.根据权利要求7所述的一种新能源电机的测试方法，其特征在于，所述新能源电机温度和所述环境温度均通过温度传感器进行测量，所述温度传感器包括内部温度传感器和外部温度传感器，所述内部温度传感器设置于新能源电机内部指定区域，用于测量新能源电机温度，所述外部温度传感器设置于所述封闭箱体侧壁，用于测量环境温度。
9.一种新能源电机的测试设备，用于实施权利要求1-6任一项所述的一种新能源电机的测试方法，其特征在于，包括蓄电池、功率变换器、温度传感器、封闭箱体、制冷机构和升温机构；
所述封闭箱体用于放置新能源电机，所述封闭箱体内设置有制冷机构和升温机构，所述蓄电池的输出端与所述功率变换器的输入端相连，所述功率变换器的输出端与所述新能源电机的输入端相连，所述功率变换器用于调整所述新能源电机的输入功率，所述温度传感器包括内部温度传感器和外部温度传感器，所述内部温度传感器设置于新能源电机内部指定区域，用于测量新能源电机温度，所述外部温度传感器设置于所述封闭箱体侧壁，用于测量环境温度。
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GR01 Patent grant
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