CN115962962A - 一种等效整车的电驱动总成工况效率测试与评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种等效整车的电驱动总成工况效率测试与评价方法，包括下述至少一种步骤：S1、进行测试前准备，获取测试所需参数；S2、根据步骤S1获取的测试所需参数，进行测试台架调试与参数设定；S3、进行工况效率测试，并对测试数据进行采集；S4、根据步骤S3的测试数据进行工况效率测试结果与评价。本发明有益效果：从电驱动总成设计角度，所述的工况效率测试方法，可以实现电驱动总成输出特性关联整车实际工况，对电驱动总成性能参数、控制策略、样机标定等研发过程有益。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车技术领域，尤其是涉及一种等效整车的电驱动总成工况效率测试与评价方法。
背景技术
新能源汽车的动力源头为电驱动总成系统，其主要功能是将电池所提供的电能转化为驱动整车运行的机械能，能量转换过程中的效率直接影响整车动力性能与续航里程。因此，面向高压整车平台的高转速/转矩比、高效率能效成为电驱动总成产品的发展趋势。
针对电驱动总成台架效率测试，现阶段常用效率Map图的形式呈现，具体可参考GB/T18488.2《电动汽车驱动电机系统第2部分：试验方法》、T/CSAE143-2020《纯电动乘用车一体化电驱动总成测评规范》。电驱动总成效率Map测试结果不仅可以反映系统在不同转速、转矩设定工况点下的效率分布结果，而且可以反映系统的输出特性，因而广泛用于系统研发测试。
然而，电驱动总成台架效率测试方法具有一定的局限性，一方面由于整车运行过程中，需要针对各种路况频繁变换工况，而现有的台架测试仅局限于部分稳态等式工况，无法满足等效整车运行的全工况测试；另一方面，未考虑系统真实运行过程中的温升、谐波损耗等瞬态时变因素，与系统实际应用场景存在显著差异。此外，电驱动总成台架效率结果局限于某稳态等速点的效率、效率区间、高效区占比、最高效率点等，与整车测试工况的关联性较小。
综上，面向实车运行场景，现有的电驱动总成效率测试缺乏与整车实际运行工况的关联性，亟需一种等效整车实际工况的电驱动总成效率测试与评价方法，以提升电驱动总成产品性能，并为整车续航性能提升提供参考。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种等效整车的电驱动总成工况效率测试与评价方法，以实现电驱动总成工况效率测试与评价。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种等效整车的电驱动总成工况效率测试与评价方法，包括下述至少一种步骤：
S1、进行测试前准备，获取测试所需参数；
S2、根据步骤S1获取的测试所需参数，进行测试台架调试与参数设定；
S3、进行工况效率测试，并对测试数据进行采集；
S4、根据步骤S3的测试数据进行工况效率测试结果与评价。
进一步的，在步骤S1中，测试所需参数包括：
A1、电驱动总成样品参数，包括工作电压、转速/转矩、速比；
A2、目标车型参数，具体包括乘用车参数和商用车参数，乘用车具体分为紧凑型、普通轿车、MPV车型、SUV车型；
A3、台架等效整车参数，包括驱动形式、整备质量、动负荷半径、轮胎半径。
进一步的，在步骤S2中，具体如下：
B1、设定目标车型等效阻力曲线：根据所确定的目标车型，获取目标车型参数，设定行驶等效阻力曲线；
B2、测试工况确定：包括测试工况选择、时间流转速/转矩曲线设定、驾驶员模型输入；
B3、上位机参数调试与加载：电驱动总成样品控制逻辑为转矩控制，用于控制加速、制动输出。
进一步的，在B1的设定行驶等效阻力曲线中，综合考虑最高车速、加速性能、坡道起步因素，等效阻力曲线的形式为线性函数或二次函数。
进一步的，在B2的测试工况确定中：
测试工况包括NEDC、WLTC、CLTC工况；
驾驶员模型包括启动开关、油门踏板控制、制动控制、档位选择；
时间流转速/转矩曲线设定中包括电驱动总成样品的电动状态与馈电状态。
进一步的，在步骤S3中，具体如下：
首先，依据B2所设定工况，进行电驱动总成样品测试；
其次，测试过程中，使用采集装置对电信号、机械信号、环境信号采集并记录，采集的信号包括电流、电压、转速、转矩、供电端输出功率、测功机端机械功率、样品温度。
进一步的，在步骤S4中，具体如下：
D1、依据步骤S3采集测试数据，统计并记录供电端电压、电流、功率数据，以及测功机端转速、转矩、机械功率数据；
D2、对工况效率进行评价：计算工况效率η，利用功率比较法或累积能量法计算，具体的：
功率比较法如公式（1）所示，基于测试时间流t，电驱动总成样品输出的机械功率Puut-out，与供电端输出功率Psupply-out结果中所占百分比进行计算：
（1）；
累积能量法如公式（2）所示，基于测试时间流t，电驱动总成样品输出的机械能Euut-out，与供电端输出电能Esupply-out结果中所占百分比进行计算：
（2）。
进一步的，本方案公开了一种电子设备，包括处理器以及与处理器通信连接，且用于存储所述处理器可执行指令的存储器，所述处理器用于执行上述一种等效整车的电驱动总成工况效率测试与评价方法。
进一步的，本方案公开了一种服务器，包括至少一个处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如权利要求1-7任一所述的一种等效整车的电驱动总成工况效率测试与评价方法。
进一步的，本方案公开了一种计算机可读取存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现一种等效整车的电驱动总成工况效率测试与评价方法。
相对于现有技术，本发明所述的一种等效整车的电驱动总成工况效率测试与评价方法具有以下有益效果：
（1）本发明所述的一种等效整车的电驱动总成工况效率测试与评价方法，从电驱动总成设计角度，所述的工况效率测试方法，可以实现电驱动总成输出特性关联整车实际工况，对电驱动总成性能参数、控制策略、样机标定等研发过程有益；
（2）本发明所述的一种等效整车的电驱动总成工况效率测试与评价方法，从整车开发设计角度，可以实现整车开发前期对电驱动总成产品性能的标定与优化，对加速整车开发周期有益；
（3）本发明所述的一种等效整车的电驱动总成工况效率测试与评价方法，从电驱动总成测试评价角度，拓展了台架效率测试项目；所得工况效率测试结果，可以实现不同电驱动总成的整机能效性评价，对电驱动总成产品分级评价有益。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，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为一种等效整车的电驱动总成工况效率测试与评价方法流程图；
图2为工况效率测试系统结构框图；
图3为整车等效阻力曲线图；
图4为NEDC工况转速/转矩时间流曲线；
图5为CLTC工况转速/转矩时间流曲线；
图6为NEDC工况效率测试累积能量曲线图；
图7为CLTC工况效率测试累积能量曲线图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明为一种等效整车的电驱动总成工况效率测试与评价方法（简称方法，参见附图1-图7），通过等效测试工况，建立电驱动总成效率与整车工况之间的关联性，实现电驱动总成工况效率的测试与评价。图1和图2是本发明所述方法的原理流程图和测试系统结构框图，以下结合附图和具体实施方法对本发明的技术方案进行详细说明，并不用于限定本申请的保护范围。在本实施例中，具体包括以下步骤：
步骤1：测试前准备。
所述步骤1.1，选取电驱动总成测试样品，依据总成样品的铭牌标注，初步确定被测样品的基本参数，参数如表1所示。
表1 电驱动总成测试样品基本参数
所述步骤1.2，选择目标车型并确定车型驱动形式。本实施例为普通轿车乘用车，驱动形式为前驱集中式驱动。
所述步骤1.3：台架等效整车参数，目标车型参数如表2所示。
表2 目标车型参数
步骤2：测试台架调试与参数设定。
所述步骤2.1，依据步骤1所确定的目标车型，基于实车试验采集目标车型行驶的等效车辆行驶阻力曲线，并以电驱动总成台架测试为目标，考虑台架输入参数与测试工况，选择等等效车辆行驶阻力曲线形式。本实施例中选择二次函数曲线形式，目标车型在实车实验中的等效阻力曲线如图3所示，等效阻力曲线的拟合公式为：
（3）
其中，F为等效车辆行驶阻力；v为实际测速。
所述步骤2.2，本实施例中选取NEDC和CLTC两种测试工况，由台架本身自设定的驾驶员模型控制测试启停、加/减速和转速/转矩切换。基于步骤2.1所设定的等效车辆行驶阻力曲线，两种测试工况的转速/转矩时间流曲线如图4和图5所示。
所述步骤2.3，台架工况测试系统结构如图2所示，其中，电驱动总成样品控制逻辑为转矩控制；测试上位机通过采集测试过程中样品输出端的转速/转矩信号，对其转速进行负反馈调节。
步骤3：工况效率测试与数据采集。
所述步骤3.1，依据步骤2.2中所选定的NEDC和CLTC测试工况，对所选电驱动总成样品进行等效整车的工况效率测试。
所述步骤3.2，数据采集使用高精度数据采集装置，对电信号、机械信号、环境信号等进行采集并记录。记录尺度为时间尺度，保证测试数据在同一时间流内采集并储存。所述电信号使用功率分析仪、示波器等装置采集，电信号具体包括供电端输出的功率、电压、电流。机械信号包括电驱动总成样品输出的转速、转矩信号，以及测功机端机械功率，其中转速、转矩信号可由台架配备的转速/转矩传感器采集。环境信号包括测试环境的温度与湿度、电驱动总成样品测试过程中的温度等。
步骤4：工况效率测试结果与评价。
所述步骤4.1：依据步骤3采集数据，统计并记录供电端电压、电流、功率等数据；测功机端转速、转矩、机械功率等数据。
所述步骤4.2：综合测试数据计算工况效率结果与评价。本实施例使用累计能量法，计算工况效率η，计算方法如公式（2）所示，具体解释为基于测试时间流t，电驱动总成样品输出的机械能Euut-out，与供电端输出电能Esupply-out结果中所占百分比。
所述测试结果如图6和图7所示，NEDC工况随时间流的累积能量如表3所示，分为供电端累积的电能和测功机端累积的机械能；同理，CLTC工况随时间流的累积能量测试结果如表4所示。由以上结果可以求得工况效率，如表5所示。
表3 电驱动总成NEDC工况累积能量测试结果
表4 电驱动总成CLTC工况累积能量测试结果
表5 电驱动总成工况效率评价结果
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所述单元的划分，仅仅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。上述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网络单元上。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发明实施例方案的目的。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种等效整车的电驱动总成工况效率测试与评价方法，其特征在于，包括下述至少一种步骤：
S1、进行测试前准备，获取测试所需参数；
S2、根据步骤S1获取的测试所需参数，进行测试台架调试与参数设定；
S3、进行工况效率测试，并对测试数据进行采集；
S4、根据步骤S3的测试数据进行工况效率测试结果与评价。
2.根据权利要求1所述的一种等效整车的电驱动总成工况效率测试与评价方法，其特征在于，在步骤S1中，测试所需参数包括：
A1、电驱动总成样品参数，包括工作电压、转速/转矩、速比；
A2、目标车型参数，具体包括乘用车参数和商用车参数，乘用车具体分为紧凑型、普通轿车、MPV车型、SUV车型；
A3、台架等效整车参数，包括驱动形式、整备质量、动负荷半径、轮胎半径。
3.根据权利要求2所述的一种等效整车的电驱动总成工况效率测试与评价方法，其特征在于，在步骤S2中，具体如下：
B1、设定目标车型等效阻力曲线：根据所确定的目标车型，获取目标车型参数，设定行驶等效阻力曲线；
B2、测试工况确定：包括测试工况选择、时间流转速/转矩曲线设定、驾驶员模型输入；
B3、上位机参数调试与加载：电驱动总成样品控制逻辑为转矩控制，用于控制加速、制动输出。
4.根据权利要求3所述的一种等效整车的电驱动总成工况效率测试与评价方法，其特征在于：在B1的设定行驶等效阻力曲线中，综合考虑最高车速、加速性能、坡道起步因素，等效阻力曲线的形式为线性函数或二次函数。
5.根据权利要求3所述的一种等效整车的电驱动总成工况效率测试与评价方法，其特征在于，在B2的测试工况确定中：
测试工况包括NEDC、WLTC、CLTC工况；
驾驶员模型包括启动开关、油门踏板控制、制动控制、档位选择；
时间流转速/转矩曲线设定中包括电驱动总成样品的电动状态与馈电状态。
6.根据权利要求3所述的一种等效整车的电驱动总成工况效率测试与评价方法，其特征在于，在步骤S3中，具体如下：
首先，依据B2所设定工况，进行电驱动总成样品测试；
其次，测试过程中，使用采集装置对电信号、机械信号、环境信号采集并记录，采集的信号包括电流、电压、转速、转矩、供电端输出功率、测功机端机械功率、样品温度。
7.根据权利要求3所述的一种等效整车的电驱动总成工况效率测试与评价方法，其特征在于，在步骤S4中，具体如下：
D1、依据步骤S3采集测试数据，统计并记录供电端电压、电流、功率数据，以及测功机端转速、转矩、机械功率数据；
D2、对工况效率进行评价：计算工况效率η，利用功率比较法或累积能量法计算，具体的：
功率比较法如公式（1）所示，基于测试时间流t，电驱动总成样品输出的机械功率Puut-out，与供电端输出功率Psupply-out结果中所占百分比进行计算：
（1）；
累积能量法如公式（2）所示，基于测试时间流t，电驱动总成样品输出的机械能Euut-out，与供电端输出电能Esupply-out结果中所占百分比进行计算：
（2）。
8.一种电子设备，包括处理器以及与处理器通信连接，且用于存储所述处理器可执行指令的存储器，其特征在于：所述处理器用于执行上述权利要求1-7任一所述的一种等效整车的电驱动总成工况效率测试与评价方法。
9.一种服务器，其特征在于：包括至少一个处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如权利要求1-7任一所述的一种等效整车的电驱动总成工况效率测试与评价方法。
10.一种计算机可读取存储介质，存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述的一种等效整车的电驱动总成工况效率测试与评价方法。
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