首页 > 在线阅读 > 详情
电动汽车用驱动电机系统的星级评价方法
《华东科技》     发布时间:2018-10-19 11:20    

电动汽车的三大核心技术包括电机、电池、电控,其中电机系统在动力总成中扮演着至关重要的角色。驱动电机的种类繁多,如感应电机、永磁电机、开关磁阻电机、直流电机等,各种电机软硬件结构都不尽相同,但是可以用同一种电机评价方法来判定所有电机的“优劣”。

新能源汽车作为国家“十三 五”规划中的重要方向之一,这几年蓬勃发展。2016年中国新能源汽车销量超过50万辆,市场占有率位居世界第一(占全球比重超过40%)。2017年市场继续保持快速增长,市场销量达到77.7万辆左右。驱动电机作为新能源汽车核心零部件之一,无数零部件厂家及整车厂投入大量时间和经费用于研究其性能,然而没有一种评价体系来客观地比较各个驱动电机系统的优劣。本文首先举例研究分析了两种汽车测试评价方法,随后基于相关方法,对国家强制性公告所要求的《GB/T 18488.1-2015电动汽车用驱动电机系统第一部分:技术条件》,制定一种驱动电机系统的星级评价方法,具有较好的工程实用价值。


国内外已有汽车相关的评价方法

对于汽车的测试评价体系,国内外有很多企业或组织从事相关工作,比如汽车之家的AH-100,欧洲的Euro-NCAP,美国的JD Power等等。虽然它们都是评价一辆新车的综合水平,但是侧重点却不同,有的强调驾驶感受,有的关注安全性,更有的注重客户满意度评估。接下来,本文将介绍两种典型的星级评价体系:AH-100和Euro-NCAP。


表1 AH-100车辆评价体系
汽车之家的车辆评价体系AH-100


汽车之家是国内知名的汽车专业媒体网站,访问量已经达到全球最大。经过9年时间的积累,AH-100车辆评价体系顺利诞生,至今已经对将近一百辆车进行性能测试,对比测试也有几十项。评价体系的测试项目总共分为五大类:车身(28.0分)、动力总成(24.0分)、驾驶与乘坐(33.0分)、费用(15.0分)和四驱与越野(50.0分)。纵观整个体系,客观评价占总得分超过50%,比如配置、空间、加速、油耗、刹车距离等都可以客观量化评分。其他一些主观评价主要依据为汽车之家多年积累的汽车测评结果,通过相同级别的车型进行比较得到的评分具有说服力,详见表1。体系给出了各个子项目的总分,然后分别评判各个项目并得出相应的分数,最终求和得到总分。


表2 Euro-NCAP 车辆评价体系

表3 Euro-NCAP 车辆评价标准


图1 评价权重的计算方法


欧洲的Euro-NCAP


Euro-NCAP的全称是欧洲新车安全评鉴协会,是汽车界最权威的安全认证机构之一,由欧洲七个政府组织组成,包括英国交通研究实验室、英国运输部、法国、德国、瑞典、荷兰和加泰罗尼亚的相关机构。Euro NCAP 制定五星安全评级系统是为了帮助消费者通过各种实验得到的评分来对比不同汽车的安全性,星级越高,车越安全,最高为五星。星级评级按照四大类展开:成人乘员保护、儿童乘员保护、行人保护和安全辅助。根据最新的2018年版评分细则,每个类别都能分为不同子项目,其权重与得分也是主观与客观评价而得到,详见表2,百分数为各项目占总分的比重,圆括号中的数字为相应子项目的满分。

对于结果的判定请参考表3,如果要达到五星,每个项目都要达到相应的权重比例,成人乘员保护达到0.8,儿童乘员保护达到0.8,行人保护达到0.6,安全辅助达到0.7,总共达到0.74,缺一不可,可见欧洲对新车安全要求非常严苛。


电动汽车用驱动电机系统的星级评价方法

基于电动汽车用驱动电机系统评价的权重计算方法并不单一,主要包含层次分析法、模糊综合评价法、社会调查法、德尔菲法。层次分析法是建立递接层次结构后对各个指标进行两两对比,逐层分析,最后进行计算得到各个权重,此方法逻辑清晰、简洁实用,但是如果指标太多时数据统计量过大,且权重难以确定。模糊综合评价法是一种基于模糊数学理论的综合评价方法,可以把定性评价转化为定量评价,一般步骤为构建模糊综合评价指标、采用构建权重向量、构建评价矩阵,最后评价矩阵和权重的合成。社会调查法是充分收集研究对象的一些状况,可采用问卷调查、采访、试验和个案研究等方法,并分析归纳总结相关数据,最终得到各个指标的权重。德尔菲法也称专家调查法,是征求相关领域专家意见,并对结果进行分析总结,再反馈,直到得到相似的意见。本文认为在这些权重分析法中,层次分析法和德尔菲法比较适用此系统评价。最终得到如下比重图1。

根据《GB/T 18488.1-2015电动汽车用驱动电机系统第一部分:技术条件》中的测试要求,评价体系可以分为六大类:一般要求、一般性项目、温升、输入输出特性、安全性和环境适应性,这在权重分析中属于第一层次。应用层次分析法的原理以及对相关领域专家进行调查(德尔菲法),把这六个项目进行两两比较,可以得出各自的比例,其中输入输出特性(属于动态试验)和环境适应性(属于静态试验)占的比重最大,分别为25%,一次排序为:一般性项目为20%,安全性为15%,温升为10%,一般要求为5%。这说明了驱动电机动态的性能如系统效率、精度、响应等试验在整个评价体系中比较重要,而且电机在各种严酷的环境中都不受影响,依旧保持稳定地运行也是至关重要的。其次,我们对这6大类项目继续分级,形成第二层次以及第三层次。其中,安全性试验中的三个子项目分别占比达到5%,是整个体系中最小子项目占比最大的,这说明了如果电机系统没有相应的保护功能,这种高压零部件将造成很大的电安全隐患,要知道人在正常情况下(干燥)安全电压为低于24V。

下面对各大类及其子项目测试结果进行评分,评分依据为:

1.对于测试结果没有数据来衡量电机性能的,主要以样品是否能满足GB/T 18488.1-2015中提到的要求或产品技术文件的规定,能满足的得分10分,不能满足所有要求的得分0分。比如,一般要求试验中的得分判定如表4所示。

如果“驱动电机空转灵活,无定转子相擦现象或异常响声,驱动电机控制器具有满足整车要求的通信功能、故障诊断功能”则此项目得分10分;如果以上至少有一项得不到满足,则此项目得分0分。

2.对于测试结果是数值的,可以按照不同的数据,按一定比例给出不同的得分。比如,测试驱动电机定子绕组对机壳的绝缘电阻(选用1000V档位),当0≤绝缘电阻<20MΩ时,得分0分;当20MΩ≤绝缘电阻<100MΩ时,得分3分;当100MΩ≤绝缘电阻<500MΩ时,得分6分;当500MΩ≤绝缘电阻<11000MΩ时,得分10分,详见表5。

由于最小子项目数量较多,在此就不一一列出。计分方法为各测试最小子项目的得分与相应比重的乘积所求出的代数和。

其中P: 总分,Ri:第i 个最小子项目的比重,Pi:第i个最小子项目的分数。

总分以及对应星级如下表6所示:

为了验证此评价体系的可靠性,我们选取了两个典型的委托测试案例进行分析,一款是50kw的电动物流车,一款是100kw的电动客车。

1.电动物流车的测试结果:电机定子绕组对机壳的绝缘电阻为80.5 MΩ,电机定子绕组对温度传感器的绝缘电阻为74.8 MΩ, 驱动电机控制器的绝缘电阻为8.0 MΩ;没有通过的试验有3项:耐电压、电机控制器保护功能和防尘防水;其他项目都通过,因此根据公式1可得计算结果:

P=(一般要求)5%×10+(一般性项目)(2%+2%+3%+2%+2%+2%+2%)×10+2%×0+1%×(3+3+3)+ (温升) 10%×10+(输入输出特性) 25%×10+(安全性) (5%+5%)×10+(环境适应性) 5%×0+(4%+4%+4%+4%+4

%)×10=8.59。因此,星级评定为4星。

2.电动客车的测试结果:电机定子绕组对机壳的绝缘电阻为11000 MΩ,电机定子绕组对温度传感器的绝缘电阻为11000 MΩ, 驱动电机控制器的绝缘电阻为216.0 MΩ,其他项目全都通过。因此根据公式1可得计算结果:

P=(一般要求)5%×10+(一        般性项目) 20%×10+ (温升)10%× 10+ (输入输出特性) 25%×10+                         (安全性) 15%×10+ (环境适应性) 25%×10=10。因此,星级评定为5星。

结论与展望

在国家大力倡导新能源汽车的今天,研究电动汽车用驱动电机系统的评价标准非常有意义。本文研究了AH-100和Euro-NCAP评价体系的方法,并分析了几种常用权重分析法的适用性,最终研究出适合于驱动电机系统的评价方法,同时使用了层次分析法和德尔菲法,考虑了主客观因素,对于新能源汽车市场选择合适的电机具有一定的指导意义。

由于目前用于研究各个测试项目得分的样本较少,造成评价参数不够准确。今后我们将基于上海市科委的项目“上海市新能源汽车及关键零部件检测专业技术服务平台”,收集更多的样品信息,扩充样品库,并通过大数据分析,使得本文提出的驱动电机系统评价体系更加完善,更加具有说服性。

(本文作者就职于上海机动车检测中心技术有限公司、上海机动车检测认证技术研究中心有限公司,本文为上海科委科研计划项目,上海市新能源汽车及关键零部件检测专业技术服务平台[16DZ2290300])


联系我们
欢迎洽谈内容、广告等各项合作业务
投稿邮箱:hdkj_sh@163.com
投稿热线:021-53080015
服务热线:021-53082351

2019年06月刊

电子刊物订阅渠道

请扫描上方二维码

上海《华东科技》杂志社有限公司 版权所有 沪ICP备12026464号 沪公网安备 31010102003537号 技术支持:FLAT