纯电动汽车驱动电机系统标定方法研究
近年来，电动汽车飞速发展，人们对电动汽车的性能提出越来越高的要求。驱动电机系统由驱动电机和驱动电机控制器组成，是电动汽车的核心部件，为车辆提供所需的动力，其性能直接决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆的动力性、经济性、可靠性及驾驶性能。因此，驱动电机系统台架的标定测试以及装车后的标定测试是非常重要的环节，在车辆的开发过程中具有非常重要的意义。
1. 驱动电机系统的功能
驱动电机系统为车辆提供动力来源,挡位、加速踏板开度,制动踏板开度等反映驾驶员意愿的信息通过可以总线输送给整车控制器,整车控制器向驱动电机发出控制指令,驱动电机控制器调整电压、电流并根据驱动电机的转子位置控制驱动电机正反转,输出扭矩,实现D挡前进,R挡后退,制动回收能量等功能。驱动电机控制器含有故障诊断电路,当系统出现异常时就会做出相应的保护措施,同时激活一个故障码发送给整车控制器,并储存该故障码的相关数据。同时,驱动电机控制器监测系统状态,主要依靠电流传感器、电压传感器、温度传感器等来完成,将转速、扭矩、温度、电压、电流等信息发送给整车控制器。驱动电机系统功能框图如图1所示。
图1驱动电机系统功能框图
基于永磁同步电机台架标定的主要内容是电机特性标定、传感器标定、旋转变压器零位标定，为了获得更高的转 速、更大的输出转矩，其中电机特性的/d//q Map的标定工作量巨大，通过标定不同转速和转矩下的指令，用于驱动电机的控制。驱动电机系统属于法规件，每一个车用驱动电机都需要进行国家强制性检验并进行公告参数备案。目前，车用驱动电机系统的台架测试都是按照GB/T 18488.1和GB/T 18488.2 的规定进行的，GB/T 18488.1和GB/T 18488.2详细规定了驱动电机系统的技术要求和测试方法，主要进行驱动电机系统电气特性、效率、转矩-转速特性、安全保护功能、环境适应性、电磁兼容、可靠性测试等试验项目【1-3】,基本能满足电动汽车驱动电机系统产品的要求。3. 驱动电机系统装车后的标定及测试
台架测试不能完全模拟整车状态，尤其是坏路，路面不平度为E级及以下路面，4个轮胎附着力不同，负载突变，控制不好容易失控，对驱动电机系统可靠性是一个巨大的考验。驱动电机系统装车后的标定测试主要是驱动电机控制器与整车控制器的参数调整优化，以控制驱动电机达到理想状态。 CAN总线技术已经广泛运用于汽车及其零部件制造，基于CAN总线技术的标定系统主要由标定控制器、USB-CAN 通信模块和主控PC机端的标定平台软件组成，PC机端监控及标定界面通过USB-CAN从总线上读取驱动电机控制器的通信报文并能实时修改标定参数，将程序写入驱动电机控制器内。汽车控制系统通信配置示意图如图2所示，驱动电机控制器的标定框图如图3所示。
图2基于CAN总线的通信配置示意图
图3驱动电机控制器的标定框图
1） 通信协议规范性校正。确定驱动电机控制器CAN总线结点地址、通信速率、报文格式、报文内容等CAN网络通信协议是否与设计状态一致。2） 确定CAN通信正常。利用标定工具及软件，使VCU 向驱动电机控制器发送指令，确定电机控制器能接收到VCU 的指令并能正常响应，同时VCU也能接收到电机控制器发送的信息。3） 故障模拟。人为制造可恢复性故障，查看系统能否报出相应的故障码，做出相应的处理措施并记录故障数据。4） VCU程序驱动系统参数的标定。确定VCU当前程序中驱动电机系统电动和发电状态的转速、扭矩、效率、温度等标定参数是否同台架测试状态一致。5） 驱动工况标定。标定低速小扭矩起步、大扭矩加速、 中低速交变载荷、中高速交变载荷、低速巡航、高速巡航、 坡道起步、大扭矩爬坡等工况，调整驱动电机控制器驱动模式控制策略参数、驱动电机扭矩的输出阶跃参数，确定驱动电机控制器的输出扭矩能完全响应VCU的指令，转速无异常波动、电机噪声无异常并能改善电机啸叫，车身无抖动现象。6） 倒车。挂R挡，电机接收到VCU反转指令，标定驱动模式控制策略参数，确定电机无异常啸叫、转速无异常波动、车身无抖动现象。7） 能量回收模式。车辆滑行、制动时，接收到VCU发 电指令，MCU能进入发电模式，综合考虑整车经济性、驾驶舒适性、电机噪声标定扭矩阶跃参数、不同SOC下的电机发电功率。8） 整车动力性能验证【4】。按照GB/T 18385的试验方法验证爬坡、加速性能、最高车速时扭矩的输出能力，是否与设计一致。9） 驻坡。驱动电机控制器需有驻坡功能，驻坡时依靠驻坡功能，全过程不进行驻坡制动。车辆驻坡时驱动电机有扭矩输出，实际处于堵转模式，标定转速、扭矩、驱动控制策略参数、驻坡时间、关注驱动电机系统温度，确保溜坡距离满足设计要求，电机系统正常工作，车辆无抖动窜动。10） 坏路测试【5】。驱动电机系统除了能在一般平整路面保证高可靠性外，还需进行坏路标定测试。坏路测试属于强化试验，用来验证零部件的可靠性。坏路路面一般不平整、 扭曲、坑洼，路面类型主要有：比利时路、扭曲路、坑洼路、搓板路、混凝土凸块路、横枕木路、盐水路、泥泞路、 铸铁饼路、石块路、卵石路、砂石路、沥青混凝土坏路、水泥混凝土坏路等。汽车在坏路路面上行驶时，轮胎的附着力会瞬间发生突变，易造成电机控制器失控，出现故障，标定驱动控制策略，确定驱动电机的输岀扭矩能完全响应VCU的 指令，不误报故障，当出现故障时能保护驱动电机系统不出现致命性损坏。一般情况下，1） ~4）项在举升机上进行，5） ~9）项在平整的沥青混凝土路面进行。
当前电动汽车用驱动电机系统技术要求、测试标准等国家和行业法规均是基于零部件的台架测试，其安装及测试不能完全模拟整车的状态。本文提出了驱动电机系统基于整车的标定方法，该方法经过多个项目经验的总结，具有良好的操作性和实际应用性，驱动电机系统经过可靠的台架标定测注和整车标定测试，可以大大提高整车的安全性、可靠性和 驾驶舒适性。
作者：马敬（女）硕士
单位：湖南猎豹汽车股份有限公司长沙研究院
参考文献：
[1] GB/T 18488.1—2015,电动汽车用驱动电机系统 第 1部分：技术条件[S].
[2] GB/T 18488.2—2015,电动汽车用驱动电机系统 第 2部分：试验方法[S].
[3] GB/T 29307—2012,电动汽车用驱动电机系统可靠性 试验方法[S].
[4] GB/T 18385—2005,电动汽车动力性能试验方法[S].
[5] GB/T 12678—90,汽车可靠性行驶试验方法[S].
来源：电动新视界
