馬 敬

（湖南獵豹汽車股份有限公司長沙研究院，湖南 長沙 410000）

近年來，電動汽車飛速發(fā)展，人們對電動汽車的性能提出越來越高的要求。驅(qū)動電機系統(tǒng)由驅(qū)動電機和驅(qū)動電機控制器組成，是電動汽車的核心部件，為車輛提供所需的動力，其性能直接決定了車輛的主要性能指標(biāo)，直接影響車輛的動力性、經(jīng)濟性、可靠性及駕駛性能。因此，驅(qū)動電機系統(tǒng)臺架的標(biāo)定測試以及裝車后的標(biāo)定測試是非常重要的環(huán)節(jié)，在車輛的開發(fā)過程中具有非常重要的意義。

1 驅(qū)動電機系統(tǒng)的功能

驅(qū)動電機系統(tǒng)為車輛提供動力來源，擋位、加速踏板開度、制動踏板開度等反映駕駛員意愿的信息通過CAN總線輸送給整車控制器，整車控制器向驅(qū)動電機發(fā)出控制指令，驅(qū)動電機控制器調(diào)整電壓、電流并根據(jù)驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)子位置控制驅(qū)動電機正反轉(zhuǎn)、輸出扭矩，實現(xiàn)D擋前進、R擋后退、制動回收能量等功能。驅(qū)動電機控制器含有故障診斷電路，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時就會做出相應(yīng)的保護措施，同時激活一個故障碼發(fā)送給整車控制器，并儲存該故障碼的相關(guān)數(shù)據(jù)。同時，驅(qū)動電機控制器監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)，主要依靠電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器等來完成，將轉(zhuǎn)速、扭矩、溫度、電壓、電流等信息發(fā)送給整車控制器。驅(qū)動電機系統(tǒng)功能框圖如圖1所示。

2 驅(qū)動電機系統(tǒng)臺架標(biāo)定及測試

圖1 驅(qū)動電機系統(tǒng)功能框圖

基于永磁同步電機臺架標(biāo)定的主要內(nèi)容是電機特性標(biāo)定、傳感器標(biāo)定、旋轉(zhuǎn)變壓器零位標(biāo)定，為了獲得更高的轉(zhuǎn)速、更大的輸出轉(zhuǎn)矩，其中電機特性的Id／IqMap的標(biāo)定工作量巨大，通過標(biāo)定不同轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩下的Id／Iq指令，用于驅(qū)動電機的控制。

驅(qū)動電機系統(tǒng)屬于法規(guī)件，每一個車用驅(qū)動電機都需要進行國家強制性檢驗并進行公告參數(shù)備案。目前，車用驅(qū)動電機系統(tǒng)的臺架測試都是按照GB／T 18488.1和GB／T 18488.2的規(guī)定進行的，GB／T 18488.1和GB／T 18488.2詳細規(guī)定了驅(qū)動電機系統(tǒng)的技術(shù)要求和測試方法，主要進行驅(qū)動電機系統(tǒng)電氣特性、效率、轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性、安全保護功能、環(huán)境適應(yīng)性、電磁兼容、可靠性測試等試驗項目［1-3］，基本能滿足電動汽車驅(qū)動電機系統(tǒng)產(chǎn)品的要求。

3 驅(qū)動電機系統(tǒng)裝車后的標(biāo)定及測試

臺架測試不能完全模擬整車狀態(tài)，尤其是壞路，路面不平度為E級及以下路面，4個輪胎附著力不同，負載突變，控制不好容易失控，對驅(qū)動電機系統(tǒng)可靠性是一個巨大的考驗。驅(qū)動電機系統(tǒng)裝車后的標(biāo)定測試主要是驅(qū)動電機控制器與整車控制器的參數(shù)調(diào)整優(yōu)化，以控制驅(qū)動電機達到理想狀態(tài)。

3.1 基于CAN總線的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)及標(biāo)定

CAN總線技術(shù)已經(jīng)廣泛運用于汽車及其零部件制造，基于CAN總線技術(shù)的標(biāo)定系統(tǒng)主要由標(biāo)定控制器、USB-CAN通信模塊和主控PC機端的標(biāo)定平臺軟件組成，PC機端監(jiān)控及標(biāo)定界面通過USB-CAN從總線上讀取驅(qū)動電機控制器的通信報文并能實時修改標(biāo)定參數(shù)，將程序?qū)懭腧?qū)動電機控制器內(nèi)。汽車控制系統(tǒng)通信配置示意圖如圖2所示，驅(qū)動電機控制器的標(biāo)定框圖如圖3所示。

圖2 基于CAN總線的通信配置示意圖

圖3 驅(qū)動電機控制器的標(biāo)定框圖

3.2 標(biāo)定項目及方法

1）通信協(xié)議規(guī)范性校正。確定驅(qū)動電機控制器CAN總線結(jié)點地址、通信速率、報文格式、報文內(nèi)容等CAN網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議是否與設(shè)計狀態(tài)一致。

2）確定CAN通信正常。利用標(biāo)定工具及軟件，使VCU向驅(qū)動電機控制器發(fā)送指令，確定電機控制器能接收到VCU的指令并能正常響應(yīng)，同時VCU也能接收到電機控制器發(fā)送的信息。

3）故障模擬。人為制造可恢復(fù)性故障，查看系統(tǒng)能否報出相應(yīng)的故障碼，做出相應(yīng)的處理措施并記錄故障數(shù)據(jù)。

4）VCU程序驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)的標(biāo)定。確定VCU當(dāng)前程序中驅(qū)動電機系統(tǒng)電動和發(fā)電狀態(tài)的轉(zhuǎn)速、扭矩、效率、溫度等標(biāo)定參數(shù)是否同臺架測試狀態(tài)一致。

5）驅(qū)動工況標(biāo)定。標(biāo)定低速小扭矩起步、大扭矩加速、中低速交變載荷、中高速交變載荷、低速巡航、高速巡航、坡道起步、大扭矩爬坡等工況，調(diào)整驅(qū)動電機控制器驅(qū)動模式控制策略參數(shù)、驅(qū)動電機扭矩的輸出階躍參數(shù)，確定驅(qū)動電機控制器的輸出扭矩能完全響應(yīng)VCU的指令，轉(zhuǎn)速無異常波動、電機噪聲無異常并能改善電機嘯叫，車身無抖動現(xiàn)象。

6）倒車。掛R擋，電機接收到VCU反轉(zhuǎn)指令，標(biāo)定驅(qū)動模式控制策略參數(shù)，確定電機無異常嘯叫、轉(zhuǎn)速無異常波動、車身無抖動現(xiàn)象。

7）能量回收模式。車輛滑行、制動時，接收到VCU發(fā)電指令，MCU能進入發(fā)電模式，綜合考慮整車經(jīng)濟性、駕駛舒適性、電機噪聲標(biāo)定扭矩階躍參數(shù)、不同SOC下的電機發(fā)電功率。

8） 整車動力性能驗證［4］。按照GB／T 18385的試驗方法驗證爬坡、加速性能、最高車速時扭矩的輸出能力，是否與設(shè)計一致。

9）駐坡。驅(qū)動電機控制器需有駐坡功能，駐坡時依靠駐坡功能，全過程不進行駐坡制動。車輛駐坡時驅(qū)動電機有扭矩輸出，實際處于堵轉(zhuǎn)模式，標(biāo)定轉(zhuǎn)速、扭矩、驅(qū)動控制策略參數(shù)、駐坡時間、關(guān)注驅(qū)動電機系統(tǒng)溫度，確保溜坡距離滿足設(shè)計要求，電機系統(tǒng)正常工作，車輛無抖動竄動。

10）壞路測試［5］。驅(qū)動電機系統(tǒng)除了能在一般平整路面保證高可靠性外，還需進行壞路標(biāo)定測試。壞路測試屬于強化試驗，用來驗證零部件的可靠性。壞路路面一般不平整、扭曲、坑洼，路面類型主要有：比利時路、扭曲路、坑洼路、搓板路、混凝土凸塊路、橫枕木路、鹽水路、泥濘路、鑄鐵餅路、石塊路、卵石路、砂石路、瀝青混凝土壞路、水泥混凝土壞路等。汽車在壞路路面上行駛時，輪胎的附著力會瞬間發(fā)生突變，易造成電機控制器失控，出現(xiàn)故障，標(biāo)定驅(qū)動控制策略，確定驅(qū)動電機的輸出扭矩能完全響應(yīng)VCU的指令，不誤報故障，當(dāng)出現(xiàn)故障時能保護驅(qū)動電機系統(tǒng)不出現(xiàn)致命性損壞。

一般情況下，1）～4）項在舉升機上進行，5）～9）項在平整的瀝青混凝土路面進行。

4 結(jié)束語

當(dāng)前電動汽車用驅(qū)動電機系統(tǒng)技術(shù)要求、測試標(biāo)準(zhǔn)等國家和行業(yè)法規(guī)均是基于零部件的臺架測試，其安裝及測試不能完全模擬整車的狀態(tài)。本文提出了驅(qū)動電機系統(tǒng)基于整車的標(biāo)定方法，該方法經(jīng)過多個項目經(jīng)驗的總結(jié)，具有良好的操作性和實際應(yīng)用性，驅(qū)動電機系統(tǒng)經(jīng)過可靠的臺架標(biāo)定測試和整車標(biāo)定測試，可以大大提高整車的安全性、可靠性和駕駛舒適性。