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        標準解讀‖《電動汽車碳化硅電機控制器效率測試方法》
         
         

        01

        前言


        近日,由電動汽車產業技術創新戰略聯盟提出,北京新能源汽車股份有限公司牽頭聯合行業力量編制完成的《電動汽車碳化硅電機控制器效率測試方法》(T/CSAE 232-2021)團體標準正式發布。針對第三代半導體材料碳化硅用于電動汽車驅動電機控制器的低損耗特征,該標準從效率測試的設備精度、測試準備、測試條件、測試流程和數據處理等方面做出了推薦要求,特別是在數據處理方面提出了插值面積法計算高效區比例的方法,能夠有效提升碳化硅電機控制器效率評估的精度和一致性,保障行業內高效區比例指標的可比性。


        02

        標準起草單位及主要起草人


        起草單位: 北京新能源汽車股份有限公司、北京新能源汽車技術創新中心有限公司、北京理工大學、中國汽車技術研究中心有限公司、中國科學院電工研究所。
        主要起草人:向長虎、宋強、梁亞非、孔治國、何鵬林、杜春雨、盧董、崔江林、王澤興、代予龍、張瑾。

        03

        標準主要內容


        相對于硅電機控制器約99%的最高效率,碳化硅電機控制器可超過99.5%,其最小損耗降低了一半以上,因此本標準中測試設備的精度上,提出了高于現行國標的要求,功率測試儀表的精度要求在0.1級以上,以保證原始測試數據的精度。

        評價電機控制器效率的一個重要指標是高效區比例,通常來說,高效區比例越高則電機控制器性能越好。在現行國標中建議的是數點法,高效區比例是按測點比例來計算的,即高效測點與總測點數目的比例。這種數據處理方法簡單易行,但在高效邊界附近存在明顯的誤差,尤其是數據點較少、或數據間隔較大時更加明顯。如果高效區比例以85(%)為閾值,以下圖中的四個測點為例,按照數點法其高效區比例為50%;但實際高效區面積卻遠遠未到,僅29%。也就是說,在高效區邊界附近,數點法中用到的高效區測點數目并不能精確表達高效區的實際面積,因此會產生誤差。



        同時,數點法中總工作區是所有的測點,由于零轉速或零扭矩不測量,所以總的測點中并不包括零轉速和零扭矩點;也就是說所有測點包圍的面積總是小于總工作區的實際面積的(如下圖所示,藍色區域的面積通常沒有包含著總工作區內),由此會導致計算得出的高效區比例總是偏高的。



        本標準中推薦的插值面積法顯著降低了上述兩類誤差來源:高效區通過測點數據插值得到高效區邊界的轉速、轉矩值,然后基于插值得到的高效區邊界計算高效區面積;總工作面積采用所有測點包絡的最大面積來計算,不遺漏零轉速和零轉矩附近區域的面積。


        本標準所用的插值算法,主要用于高效區邊界的轉速、轉矩內插值,如下圖所示。圖中有3個高效測點(效率高于閾值)和1個非高效測點,則在非高效測點及與其直接相鄰的高效測點間插值,得出高效區邊界的轉速、轉矩值。



        如上圖所示,在邊界插值完成后,直接計算四個原始測點(3個高效測點與1個非高效測點)所包絡的面積,即是工作區面積;計算3個高效測點與兩個插值邊界點所包絡的面積,即是高效區面積。所有測點和插值邊界構成的高效區面積、工作區面積分別求和,就得到了總的高效區面積和總工作區面積,二者相除即得到高效區比例。


        采用本標準推薦的插值面積法計算高效區比例,在不同的測點數目下,總體的一致性和準確度都要高于數點法。



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