纯电动汽车驱动电机系统效率提升与测试研究

余强

（海马轿车有限公司电动汽车事业部，河南郑州450016）



纯电动汽车驱动电机系统效率提升与测试研究

余强

（海马轿车有限公司电动汽车事业部，河南郑州450016）

摘要：为了优化纯电动汽车驱动电机系统的性能指标，提升驱动电机系统的效率，改善了电机结构设计，进一步对整车用驱动电机系统的输出效率做了台架测试研究。介绍了驱动电机效率测试的硬件平台和测试方法，并对新电机的测试数据与原来的电机数据进行了对比。结果表明改进电机可提高驱动电机系统的效率。

关键词：纯电动汽车；驱动电机系统；效率；测试研究。

驱动电机系统是电动汽车的核心，其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标，是电动汽车的重要部件。因此，对驱动电机系统的效率提升和研究具有重要的实际意义。本文中以实际应用的某款永磁同步电机为例分析。

图1　驱动系统测试硬件平台

1　效率测试硬件平台

该款车用永磁同步电机测试效率工作在图1所示的硬件平台上完成。图1中车载驱动电机系统作为被试电机系统，通过负载电机和控制器对被试电机系统进行加载，通过动力电池（电源）对被试电机系统和负载电机系统提供稳定的直流电源，通过功率分析仪和转矩转速传感器提供测试信号的采集，主要包括电压U、电流I、转速n、转矩T、输出功率P等，并将采集信号传递给上位机控制机柜，实现实时测试数据的采集、存储，完成驱动电机系统的全速范围内的效率测试。

式中：U为控制器输入电压，V；I为控制器输入电流，A。电机的输出功率为

式中：T为电机输出转矩，N̂m；n为电机输出转速，r·min-1。电机输出效率为

2　测试方法及测试效率提升目标

研究车用驱动电机系统的效率，主要是确定实际使用中电机的输出功率和效率，改善整车性能，因此在实际工作中，利用台架平台测试电机全速范围内的效率，在转速测试点上采用每500 r·min-1增加1个测试点，每个测试点通过输入不同的扭矩测试12～15个数据，测试工具采用万用表和功率分析仪，转速测试点的数据误差上下浮动15。此次测试采集并计算电机和电机控制器功率、效率数值，通过对原来使用旧电机的数据测试和对原电机的铁芯、绕组参数及结构进行改进，采用合适的槽配合、低谐波正弦绕组等，优化达到新电机系统效率提升的目的，并对新电机的数据测试与原来的电机数据分析作对比，结合实际台架验证电机及控制器效率提高并满足平均提高约4%的目标要求，部分数据见表1～2。考虑测试精度问题，这里只对功率分析仪效率数据作图分析，见图2和表3。

3　测试试验验证数据分析

对上述数据的绘图分析，可以确定改善后电机的效率有所提高，整个全速度范围内综合效率提高3.76%，在4500 r·min-1以下速度范围内综合效率提高5.3%，基本达到提高效率的目的。进一步对数据处理，通过Matlab中运行程序后得到驱动电机系统的效率MAP图（图3），部分程序如下：

% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

%转速rpm转矩T系统效率η

Date = [504 5.80.739.........]；

figure

%map--gle start

N_gle = [DATA(:,1)];

表1　旧电机方案测试部分数据

表2　新电机方案测试部分数据

图2　功率分析仪效率新旧方案测试数据绘图

图3　新旧电机方案MAP图

表3　新旧方案系统效率数据提升

4　结论

通过上述数据分析及优化改进设计，整车使用电机效率在原来的基础上有所提高，基本实现了设定目标，并且该驱动电机系统高效区范围较宽，在2 000～6 500 r·min-1之间，大于80%的效率区域面积，满足设计要求，对整车性能改善有很大帮助。

参考文献：

［1］宋强.电动车辆动力驱动系统测试平台设计开发及试验研究［D］.北京：北京理工大学，2004.

［2］宋强，王志福，张承宇.电动汽车电机驱动系统效率测试方法研究［J］.微特电机，2006（6）：4-6.

［3］刘艳，徐春.电动汽车电机驱动系统效率优化控制研究［J］.微电机，2013，46（3）：46-49.

［4］刘征艮，李春光.高效电机提高效率的方法［J］.电机技术，2010（1）：11-12.

［5］余志生.汽车理论［M］.北京：机械工业出版社，2000.

Improvement and Test Research on Efficiency of Drive Motor System for Pure Electric Vehicle

Yu Qiang

（Electric Vehicle Business Division, Haima Car Co. Ltd., Zhengzhou 450016, China）

Abstract:In order to optimize the performance of drive motor system for the pure electric vehicle and promote the system efficiency, the structure design of the motor was improved. The output efficiency of the drive motor system was further researched with the testing experiment. The hardware platform of drive motor efficiency testing and test method were introduced. And the test data of the improved motor was compared with that of the original motor. The results show the new motor can improve the efficiency of the drive motor system.

Key words:pure electric vehicle; drive motor system; efficiency; test research

作者简介：余强（1971-），男，湖北老河口人，工程师，从事新能源汽车驱动电机系统方面的研究。E-mail：yq.764@163.com

收稿日期：2015-10-17

doi：10.3969/j.issn.1008-5483.2016.01.005

中图分类号：U464.142+.1

文献标识码：A

文章编号：1008-5483（2016）01-0018-04