李 敏， 黃宜山， 張春楊

（中車時代電動汽車股份有限公司， 湖南 株洲 412007）

為掌握電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)的性能，需對驅(qū)動系統(tǒng)開展性能檢測，出具檢測報告。目前多數(shù)電機試驗臺具備檢測報告自動生成的能力，但軟件系統(tǒng)無法移植到辦公電腦獨立使用，無法與試驗設備分開獨立存在，在使用過程中有一定局限性。同時，因報告格式調(diào)整、試驗標準修訂、試驗臺過質(zhì)保期，軟件系統(tǒng)缺少針對性維護，導致試驗臺報告生成系統(tǒng)使用效果不佳，最終淪為人工編寫檢測報告。因此，會存在以下問題：檢測人員需消耗大量時間、精力處理試驗數(shù)據(jù)，工作效率極低；檢測人員需熟練掌握試驗國標，掌握試驗數(shù)據(jù)的處理方式，對檢測人員專業(yè)能力要求高；不同檢測人員編制的檢測報告存在差異性、存在人為失誤的可能性，導致檢測報告品質(zhì)不佳。針對上述問題，本文開發(fā)一款電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)性能檢測報告自動生成系統(tǒng)，該系統(tǒng)操作簡單、移植方便，能夠根據(jù)國家標準要求自動填寫原始數(shù)據(jù)、計算檢測結(jié)果、繪制檢測曲線，按照檢測報告模板格式自動生成電機驅(qū)動系統(tǒng)性能檢測報告，能極大提高檢測報告編制效率。

1 系統(tǒng)設計

1.1 設計工具選擇

MATLAB是一款主要用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境的軟件。MALAB圖形用戶界面（GUI） 是一種用戶和計算機進行信息交流的工具和方法，有利于將軟件系統(tǒng)編譯成獨立的.exe文件，用戶無需安裝龐大內(nèi)存的軟件環(huán)境就可運行，這給軟件系統(tǒng)的設計、使用和傳播帶來極大便利。

1.2 功能分析及要求

電機驅(qū)動系統(tǒng)在研發(fā)階段需開展如溫升試驗、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性及效率、饋電特性、絕緣電阻、直流電阻、質(zhì)量、穩(wěn)態(tài)短路、外觀檢查、外形和安裝尺寸、空載反電動勢、耐電壓、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、接地電阻、抗失磁能力、超速等檢測項目[1-2]。軟件系統(tǒng)應該具有以下功能：①將所有檢測項目的原始數(shù)據(jù)、計算結(jié)果、計算過程值、曲線圖片、判斷結(jié)果和檢測基本信息準確無誤地按照報告模板格式填入檢測報告；②計算直流電阻檢測項目電阻平均值，將線電阻換算為相電阻，計算三相電阻不平衡度；③繪制溫升試驗檢測項目電機、控制器溫度變化曲線，計算溫升值；④繪制轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性及效率、饋電特性檢測項目電機、控制器、驅(qū)動系統(tǒng)效率MAP圖[3]和電機輸入電流的MAP圖，繪制轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速功率外特性曲線圖，計算效率平均值、高效率占比，檢索最高效率值、最低效率值；⑤計算空載反電動勢檢測項目平均值、不平衡度；⑥檢索堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩項目最小轉(zhuǎn)矩值和對應的堵轉(zhuǎn)電流；⑦計算抗失磁能力項目電動勢平均值、偏離百分比；⑧將計算值或測量值與判斷依據(jù)進行對比判斷檢測項目是否合格；⑨將檢測報告、曲線圖片保存在固定路徑，便于查看分析。

1.3 數(shù)據(jù)電子表格模板設計

1） 本軟件系統(tǒng)獨立于試驗設備，無法自動采集檢測數(shù)據(jù)。

2） 使用電子表格承擔數(shù)據(jù)存儲的功能，用于存放檢測項目原始數(shù)據(jù)、判斷依據(jù)、檢測樣品基本信息。

3） 所有檢測項目的原始數(shù)據(jù)存放在同一個電子表格不同工作表中，將工作表按照檢測項目名稱命名。

4） 檢測人員按照表格固定格式將數(shù)據(jù)填入表格，便于軟件系統(tǒng)讀取使用。

原始數(shù)據(jù)電子表格模板如圖1所示。

圖1 原始數(shù)據(jù)電子表格模板

1.4 檢測報告模板設計

檢測報告模板主要包含報告封面、試驗基本信息、報告正文、試驗設備信息4部分內(nèi)容。①報告封面包含樣品名稱、樣品型號、檢測依據(jù)、委托單位、檢測單位地址和電話信息；②試驗基本信息包含樣品制造單位、樣品編號、送樣日期、檢測項目、檢測地點、檢測日期、檢測環(huán)境、檢測結(jié)論、編制審核人員簽字蓋章等信息；③報告正文包含每個檢測項目的詳細檢測方法、檢測原始數(shù)據(jù)、計算過程、曲線圖片、檢測結(jié)果、檢測圖片、樣品詳細參數(shù)；④試驗設備信息包含設備名稱、設備編號、計量有效期。

1.5 軟件系統(tǒng)界面設計

軟件系統(tǒng)的操作界面基于MATLABGUI進行設計[4-6]。界面包含基本信息模塊、選擇項目模塊、提示信息模塊、操作按鈕模塊。軟件系統(tǒng)界面架構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)界面架構(gòu)圖

1.6 軟件系統(tǒng)運行流程設計

軟件系統(tǒng)運行流程包含啟動系統(tǒng)、導入原始數(shù)據(jù)、導入報告模板、選擇檢測項目、一鍵生成報告5個主要流程。數(shù)據(jù)導入過程中軟件系統(tǒng)提示“導入失敗”，則檢查原始數(shù)據(jù)表格工作表是否有誤。軟件系統(tǒng)運行流程如圖3所示。

圖3 軟件系統(tǒng)運行流程圖

2 軟件系統(tǒng)功能實現(xiàn)

軟件系統(tǒng)界面包含樣品基本信息、提示信息、操作按鈕，可單獨選擇檢測項目或全選，通過點擊“導入原始數(shù)據(jù)”、“導入報告模板”、“一鍵生成報告”3個按鈕，可在2min內(nèi)自動生成電機驅(qū)動系統(tǒng)性能檢測報告，節(jié)約報告編制時間，極大提高了工作效率。軟件系統(tǒng)界面如圖4所示。

圖4 軟件系統(tǒng)操作界面

3 軟件系統(tǒng)應用

以某款永磁同步電機和控制器組成的電機驅(qū)動系統(tǒng)為例，對驅(qū)動系統(tǒng)開展溫升、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性及效率、饋電特性、絕緣電阻、直流電阻、質(zhì)量、穩(wěn)態(tài)短路、外觀檢查、外形和安裝尺寸、空載反電動勢、耐電壓、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、接地電阻、抗失磁能力、超速總共15個檢測項目。

人工編制報告需完成以下工作：①計算直流電阻平均值、20℃下的標準值、三相不平衡度；②計算空載反電動勢的平均值、不平衡度；③繪制額定溫升試驗和峰值溫升試驗的電機、控制器溫度曲線，計算溫升值；④繪制轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性曲線圖、驅(qū)動電機系統(tǒng)效率MAP圖，計算平均效率、高效率區(qū)占比，篩選效率最大值、最小值；⑤繪制饋電特性曲線圖、驅(qū)動電機系統(tǒng)饋電效率MAP圖，計算平均效率、高效率區(qū)占比，篩選效率最大值、最小值；⑥篩選最小堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩值和對應的電機繞組電流值；⑦計算抗失磁能力試驗中反電動勢的偏離百分比；⑧將36張溫升試驗、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性及效率、饋電特性曲線圖片粘貼在報告中的相應位置；⑨將大量原始數(shù)據(jù)、計算結(jié)果、試驗信息分別填入不同表格。以上工作會消耗試驗人員至少數(shù)小時。

軟件系統(tǒng)自動生成試驗報告步驟：①將原始數(shù)據(jù)復制到數(shù)據(jù)電子表格模板；②啟動軟件系統(tǒng)，點擊“導入原始數(shù)據(jù)”、“導入報告模板”、“一鍵生成報告”3個按鈕。使用軟件系統(tǒng)生成試驗報告耗時低于10min。

4 結(jié)束語

本文開發(fā)的“電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)檢測報告生成系統(tǒng)”基于MATLAB平臺，軟件簡單易學；系統(tǒng)界面采用MATLABGUI設計，控件靈活、使用方便，能快速完成系統(tǒng)開發(fā)。該軟件系統(tǒng)能幫助試驗人員在極短的時間內(nèi)自動生成電機驅(qū)動系統(tǒng)性能檢測報告，極大提高驅(qū)動系統(tǒng)檢測工作的效率；能降低試驗報告編制門檻；能提高試驗報告編制品質(zhì)，減少人為失誤。本軟件系統(tǒng)設計完成后具有一勞永逸的效果，對于其它行業(yè)檢測工作，具有借鑒價值，值得推廣。