本發(fā)明涉及驅動電機系統(tǒng)，特別涉及一種車用驅動電機系統(tǒng)效率分布的設計方法。
背景技術：
日益嚴重的環(huán)境和能源問題促使電動汽車在工業(yè)中的推廣和應用。但是，電動汽車的續(xù)航里程仍然是一個技術瓶頸。
驅動電機系統(tǒng)（以下簡稱電機系統(tǒng)）作為電動汽車的核心部件，其工作效率直接影響了電動汽車的續(xù)航里程。由于電動汽車存在低速爬坡、高速巡航、急加速等工況，驅動電機系統(tǒng)的工況從而非常復雜。對于目前行業(yè)現(xiàn)狀來看，缺少一種有效的以電動汽車工況為基礎的設計驅動電機系統(tǒng)效率分布的方法。目前電動汽車上使用的驅動電機，在設計高效率區(qū)域階段缺乏有效匹配電動汽車運行工況，從而導致車輛實際運營時并未充分發(fā)揮電機的最佳性能，造成能耗偏高，續(xù)航里程降低等問題。
技術實現(xiàn)要素：
為克服上述現(xiàn)有技術的缺陷與不足，本發(fā)明提供一種車用驅動電機系統(tǒng)效率分布的設計方法。
本發(fā)明的技術方案是：
一種車用驅動電機系統(tǒng)效率分布的設計方法，包括：
S1、實時采集車輛電機輸出轉矩、電機輸出轉速，并計算得相應的電機輸出功率，形成原始數(shù)據(jù)序列；
S2、在得到的原始數(shù)據(jù)序列中，將無效數(shù)據(jù)進行提取和處理；
S3、統(tǒng)計各個轉速區(qū)間和各個轉矩區(qū)間的累計功率，并繪制以電機輸出轉速為橫坐標、電機輸出轉矩為縱坐標的累計功率等高線圖，作為基于頻率的電機工況分布圖；
S4、基于上述作為基于頻率的電機工況分布圖，設計驅動電機系統(tǒng)效率分布。
優(yōu)選的，步驟S1中所述原始數(shù)據(jù)序列包括三列，分別為電機輸出轉速列、電機輸出轉速列和電機輸出功率列，反映電機輸出轉速、電機輸出轉矩和電機輸出功率的每行三個數(shù)據(jù)構成一個原始數(shù)據(jù)組，從而形成原始數(shù)據(jù)組序列。
優(yōu)選的，步驟S2中將無效數(shù)據(jù)進行提取和處理的方法包括：
S201、從原始數(shù)據(jù)組序列中去除電機輸出轉矩≤0 Nm和電機輸出轉速≤0 rpm的原始數(shù)據(jù)組，得到基礎數(shù)據(jù)組序列；
S202、根據(jù)已知的驅動電機外特性曲線通過插值的方法，求得對應于各個原始數(shù)據(jù)組中電機輸出轉速的電機最大轉矩，作為擴充數(shù)據(jù)組，從而形成擴充數(shù)據(jù)組序列；
S203、比較各個擴充數(shù)據(jù)組中的電機輸出轉矩和電機最大轉矩，取兩者較小值取代電機輸出轉矩，去除擴充數(shù)據(jù)組中的電機最大轉矩，作為有效數(shù)據(jù)組，從而形成有效數(shù)據(jù)序列。
優(yōu)選的，步驟S202在得到最大轉矩的過程中，插值方法采用線性插值、鄰近法插值、樣條線插值方法中的一種。
優(yōu)選的，步驟S3中統(tǒng)計各個轉速區(qū)間和各個轉矩區(qū)間的累計功率的方法為：以一定的采樣間隔將電機輸出轉速和電機輸出轉矩分別等分成X和Y個區(qū)間；選取任意一個輸出轉速區(qū)間和任意一個輸出轉矩區(qū)間組合形成一個不重復區(qū)域，找出有效數(shù)據(jù)組序列中輸出轉速和輸出轉矩同時落在這個區(qū)域內的有效數(shù)據(jù)組并累加這些有效數(shù)據(jù)組的電機驅動功率，累加這些有效數(shù)據(jù)組的電機驅動功率作為累計驅動功率；將對應的輸出轉速區(qū)間代表值、輸出轉矩區(qū)間代表值和累計驅動功率形成統(tǒng)計數(shù)據(jù)組，得到統(tǒng)計數(shù)據(jù)組序列。
優(yōu)選的，在上述步驟S3中劃分輸出轉速區(qū)間和輸出轉矩區(qū)間過程中，采用相等的采樣間隔將輸出轉速區(qū)間和輸出轉矩區(qū)間各分成20個區(qū)間；在選取輸出轉速區(qū)間和輸出轉矩區(qū)間的代表值時，采取相應區(qū)間的最小值、最大值或最小值和最大值的算術平均值中的一種。
優(yōu)選的，步驟S4根據(jù)所述基于頻率的電機工況分布圖，找出其中累計電機驅動功率較大的區(qū)域，提高這個區(qū)域的電機系統(tǒng)效率或是將電機系統(tǒng)的高效區(qū)盡量與這個區(qū)域重合，即完成所述的電機效率分布的設計。
優(yōu)選的，步驟S4中選取累計功率較大的區(qū)域的方法為：先從所述統(tǒng)計數(shù)據(jù)組找出累計驅動功率最大值作為最大累計功率，選取累計驅動功率大于等于最大累計功率百分之八十的統(tǒng)計數(shù)據(jù)組，這些統(tǒng)計數(shù)組選為所述累計功率較大的區(qū)域。
本發(fā)明的優(yōu)點是：本發(fā)明可以有效的降低電動汽車驅動時的平均效率，從而降低能耗，提高續(xù)航里程。
附圖說明
下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述：
圖1為本發(fā)明實施例中基于功率的電機工況分布圖。
具體實施方式
下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實例例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
本發(fā)明所揭示的車用驅動電機系統(tǒng)效率分布的設計方法，包括：
S1、實時采集車輛電機輸出轉矩、電機輸出轉速，并計算得相應的電機輸出功率，形成原始數(shù)據(jù)序列。
例如，原始數(shù)據(jù)序列包括三列，分別為電機輸出轉速列、電機輸出轉速列和電機輸出功率列，反映電機輸出轉速、電機輸出轉矩和電機輸出功率的每行三個數(shù)據(jù)構成一個原始數(shù)據(jù)組，從而形成原始數(shù)據(jù)組序列。
S2、在得到的原始數(shù)據(jù)序列中，將無效數(shù)據(jù)進行提取和處理，具體包括：
S201、從原始數(shù)據(jù)組序列中去除電機輸出轉矩≤0 Nm和電機輸出轉速≤0 rpm的原始數(shù)據(jù)組，得到基礎數(shù)據(jù)組序列；例如：某個原始數(shù)據(jù)組中電機輸出轉矩小于等于0 Nm,或者電機輸出轉速小于等于0 rpm，那么去除這個原始數(shù)據(jù)組。
S202、根據(jù)已知的驅動電機外特性曲線通過插值的方法，求得對應于各個原始數(shù)據(jù)組中電機輸出轉速的電機最大轉矩，作為擴充數(shù)據(jù)組，從而形成擴充數(shù)據(jù)組序列；其中，在得到最大轉矩的過程中，插值方法可以采用線性插值、鄰近法插值、樣條線插值等插值方法，優(yōu)選采用線性插值方法。
S203、比較各個擴充數(shù)據(jù)組中的電機輸出轉矩和電機最大轉矩，取兩者較小值取代電機輸出轉矩，去除擴充數(shù)據(jù)組中的電機最大轉矩，作為有效數(shù)據(jù)組，從而形成有效數(shù)據(jù)序列。
S3、統(tǒng)計各個轉速區(qū)間和各個轉矩區(qū)間的累計功率，并繪制以電機輸出轉速為橫坐標、電機輸出轉矩為縱坐標的累計功率等高線圖，作為基于頻率的電機工況分布圖。
步驟S3中統(tǒng)計各個轉速區(qū)間和各個轉矩區(qū)間的累計功率的方法為：以一定的采樣間隔將電機輸出轉速和電機輸出轉矩分別等分成X和Y個區(qū)間；選取任意一個輸出轉速區(qū)間和任意一個輸出轉矩區(qū)間組合形成一個不重復區(qū)域，找出有效數(shù)據(jù)組序列中輸出轉速和輸出轉矩同時落在這個區(qū)域內的有效數(shù)據(jù)組并累加這些有效數(shù)據(jù)組的電機驅動功率，累加這些有效數(shù)據(jù)組的電機驅動功率作為累計驅動功率；將對應的輸出轉速區(qū)間代表值、輸出轉矩區(qū)間代表值和累計驅動功率形成統(tǒng)計數(shù)據(jù)組，得到統(tǒng)計數(shù)據(jù)組序列。劃分輸出轉速區(qū)間和輸出轉矩區(qū)間過程中，優(yōu)選的是采用相等的采樣間隔將輸出轉速區(qū)間和輸出轉矩區(qū)間各分成20個區(qū)間；此外，在選取輸出轉速區(qū)間和輸出轉矩區(qū)間的代表值時，可以采取相應區(qū)間的最小值、最大值、最小值和最大值的算術平均值等，優(yōu)選的是最小值和最大值的算術平均值。
例如，取輸出轉速區(qū)間50～70 rpm，輸出轉矩區(qū)間100～120 Nm。遍歷有效數(shù)據(jù)組序列，找到N個有效數(shù)據(jù)組中的電機輸出轉速在上述輸出轉速區(qū)間內并且電機輸出轉矩在上述輸出轉矩區(qū)間內，那么將這N個有效數(shù)據(jù)組中的電機輸出功率求和（比如100 kW），作為累計驅動功率。取60 rpm為該輸出轉速區(qū)間的代表值，110 Nm為該輸出轉矩區(qū)間的代表值。那么將70 rpm，120 Nm和100 kW作為一組統(tǒng)計數(shù)據(jù)組，通過選取不同輸出轉速區(qū)間和輸出轉矩區(qū)間的組合，形成統(tǒng)計數(shù)據(jù)組序列。
S4、基于上述作為基于頻率的電機工況分布圖，設計驅動電機系統(tǒng)效率分布，如圖1所示。
步驟S4根據(jù)所述基于頻率的電機工況分布圖，找出其中累計電機驅動功率較大的區(qū)域，提高這個區(qū)域的電機系統(tǒng)效率或是將電機系統(tǒng)的高效區(qū)盡量與這個區(qū)域重合，即完成所述的電機效率分布的設計。選取累計功率較大的區(qū)域的方法為：先從所述統(tǒng)計數(shù)據(jù)組找出累計驅動功率最大值作為最大累計功率，選取累計驅動功率大于等于最大累計功率百分之八十的統(tǒng)計數(shù)據(jù)組，這些統(tǒng)計數(shù)組選為所述累計功率較大的區(qū)域，如圖1的橢圓形所圈定區(qū)域。
上述實施例只為說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人能夠了解本發(fā)明的內容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明主要技術方案的精神實質所做的修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。