電動汽車因節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成為未來汽車發(fā)展的必然趨勢。與傳統(tǒng)的燃油汽車不同，電動汽車的動力系統(tǒng)主要是動力電池供能下的電機驅動系統(tǒng)。電機驅動系統(tǒng)主要包括驅動電機與控制器(包含電機逆變器部分)，電機驅動系統(tǒng)的性能直接影響整車的動力性、經(jīng)濟性和舒適性等，因此驅動電機與控制器的性能測試和標定在整個電動汽車系統(tǒng)開發(fā)中占據(jù)重要的地位。

本文介紹的標定是指電機實際功率特性的測試試驗，根據(jù)功率分析儀對電機功率的測試與測功機對電機輸出功率的測試，標定出電機在不同工況下的效率值。另外，也是對電機后期控制的一個準備。根據(jù)標定時電機的電流、反電勢等參數(shù)，得到電機輸出功率值，從而在實際使用中更準確的控制輸出。不同的電機自身的一些本體參數(shù)不同，額定電壓、額定扭矩、額定轉速等等也不同，如果不進行標定，可能電機和控制器也能運行起來，但肯定達不到想要的效果。所以電機標定主要也是使控制器和電機達到最佳的匹配。

一、單電機標定：

單電機標定連接方式如下圖1：

圖1

1.1電機標定前準備

電機標定前都要對旋變零位進行校準，電機零位初始角對電機輸出扭矩的精度至關重要，例如，某款電機當旋變零位初始角存在±2的電角度偏移，則會導致電機輸出扭矩在無弱磁區(qū)±3Nm的誤差，在高速弱磁區(qū)約±7Nm的誤差。

1.2 電機標定

給定某三相電流，使UVW合成電流Is始終指向A相，即U相，此時電流Is產(chǎn)生的感應磁場和轉子永磁體的磁場相互作用，使D軸與A相重合，此時讀取旋變實際測量角度為0，基于該理論可實現(xiàn)電機標定，電機標定方式有手動標定和自動標定，可根據(jù)各自情況選擇。

1.2.1 手動標定

手動標定：轉速都由對拖電機或測功機控制，對對拖電機設定固定轉速，然后被測電機標定所需要的數(shù)據(jù)。標定使用電流環(huán)標定，通過上位機給定對應Id、Iq確定電機最大電流、最大轉矩、最大功率。

1.2.1.1 拐點之前

拐點之前使用MTPA(最大電流轉矩比方式)標定，設定Is和θ角，尋找最大轉矩電流比的值，如下圖2所示。

圖2

具體操作：

1)  測功機或對拖電機設定500rpm，把最大電流等分成15個點。

2)  Is從0開始每次增加1/15,之后調(diào)節(jié)θ角度，觀察反饋轉矩，找到轉矩最大點，記錄當前轉矩對應的Id、Iq給定值。

3)  Is繼續(xù)增加，按上述方法找到新的Is下的最大轉矩點。找到轉速拐點，設定標定好的MTPA最大轉矩點，增加轉速，觀察電壓利用率，電壓利用率剛好達到90%時對應的轉速為拐點轉速，拐點轉速之前都是用MTPA曲線。

1.2.1.2 過渡區(qū)

增加轉速繼續(xù)標定，先按照MTPA曲線從0開始增加，觀察電壓利用率（可以觀察Vd、Vq合成矢量Vs的大小占電壓圓（Vdc/1.732）百分比）,電壓利用率超過92～95%，電壓到了95%之后，直接使用Id、Iq模式，先負向增加Id，電壓利用率會下降，然后增加Iq,增加到電壓利用率到了95%左右。

1.2.1.3拐點之后

隨著轉速上升，會從MTPA完全過渡到MTPV，預先給定足夠大的Id,然后再增加轉速，保證到達新的預定轉速之后電壓利用率不能超過90%，直接使用Id、Iq模式，先負向增加Id，電壓利用率會下降，然后增加Iq,增加到電壓利用率到了90%左右。

以上流程為手動給定Is電流和角度來實現(xiàn)，標定點的數(shù)量決定后續(xù)扭矩精度；手動標定基本標定后將標定數(shù)據(jù)對應寫入程序中，用于后續(xù)控制上查表。

1.2.2 自動標定

當前趨勢是使用自動仿真來實現(xiàn)對應數(shù)據(jù)，使用上位機自動模式控制電機運行不同角度和電流；同時將相關數(shù)據(jù)存儲通過仿真來得到所需的Id、Iq（如圖3所示）用于后續(xù)查表使用。

具體操作：

1)  固定1個弱磁以下恒定轉速n1， 根據(jù)最大電流設定好電流步長，相應電流步長對應設定好的角度θ給出不同的Id/Iq，通過上位機自動遍歷所有設定的電流和角度

圖3

2)  固定1個弱磁以下恒定轉速n2，該轉速為原n1轉速2倍， 根據(jù)最大電流設定好電流步長，相應電流步長對應設定好的角度θ給出不同的Id/Iq，通過上位機自動遍歷所有設定的電流和角度點，自動記錄轉速并計算得到對應Ud/Uq。注意：在實施1)和2）之前，先選擇其中一個角度下設定好的電流步長進行運行，將測試數(shù)據(jù)進行仿真得到相關Id/Iq、扭矩、電流、功率、轉速數(shù)據(jù)。根據(jù)該數(shù)據(jù)將轉速調(diào)節(jié)到對應值，輸入對應的Id/Iq查看扭矩、電流是否對應；如扭矩偏差小扭矩±5Nm，大扭矩±3%，實際電流有效值和仿真數(shù)據(jù)基本一致；在判定一致后重復1)和2）遍歷所有工作點。

3)  通過matlab仿真軟件讀取電機峰值功率(如下圖4所示)、最高轉速、峰值電流、母線電壓、最大轉矩、電阻、電感與運行得到的Ud/Uq等相關參數(shù)；通過相應運算得到對應Id/Iq值，并生成對應.h頭文件和.c文件用于程序中。

圖4

二、動力總成系統(tǒng)標定：

隨著行業(yè)的不斷發(fā)展，動力總成小型化、高速化已是新能源汽車驅動系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢，乘用車是目前驅動系統(tǒng)基本已經(jīng)轉向電機、電控、減速器集成設計，同時電機和減速器很多情況下共殼體。為解決需重新單獨做單電機標定殼體問題，電機標定將開始從單電機標定到電機連接減速器一體的動力總成系統(tǒng)標定模式，總成標定臺架搭建如下圖5所示。

圖5

總成標定和單電機標定模式基本沒有差異，只是在處理轉速和轉矩的數(shù)據(jù)時乘或除減速器相關速比，同時總成標定相比單電機標定存在以下幾個主要差異：

1、如單電機標定電機的高速化也會導致對拖臺架或測功機的電機轉速高速化，扭矩傳感器高速化，對比來說總成標定兩端陪測電機只需要低轉速大扭矩即可，該方案更加容易實現(xiàn)。

2、總成標定讀取的扭矩是減速器兩端的扭矩，即最終動力輸出扭矩，標定完成即可得到減速器、控制器、電機一體的最高效率，總成標定更加接近于實車性能。

3、總成標定需要考慮扭矩對應精度問題，經(jīng)過減速器后兩端采集的扭矩傳感器會根據(jù)減速比關系放大，因使用的扭矩傳感器量程大，所以精度上肯定會有所降低，但是對整車工況實際作用影響并不大。

綜上所述，隨著新能源乘用車動力驅動系統(tǒng)的發(fā)展，不管是從標定與整車性能參數(shù)的適用性，還是標定的便利性，動力總成系統(tǒng)標定將越來越受行業(yè)的青睞。