电驱动系统综合性能评价指标及评价方法解析

电驱动系统综合性能评价指标及评价方法解析

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随着电动汽车技术的快速发展，电驱动系统作为电动汽车的核心部件，其性能评价变得尤为重要。本文将为您详细介绍各国在电驱动系统测试方面的标准规范，以及如何通过综合性能评价指标来全面评估电驱动系统的效能。

1. 电驱系统测试及评价标准

为了进一步推进并规范电动汽车电驱动系统的技术发展，世界各个国家和组织纷纷出台了对于电驱动系统的测试、评价、考核等相关的技术标准或者规范。

（1）中国

我国针对电动汽车电驱动系统进行测试和规范的推荐标准有：

• GB/T 18488.1-2015《电动汽车用驱动电机系统 第1部分:技术条件》
• GB/T 18488.2-2015《电动汽车用驱动电机系统 第2部分:试验方法》
• GB/T 29307-2012《电动汽车用驱动电机系统可靠性试验方法》

详细规定了电动汽车电驱动系统的基本要求、测试方法及车用电驱动系统的可靠性失效判据及试验方法，对于电驱动系统的动力特性、温升特性、效率特性以及相关的安全规范等方面进行了系统规范的约束，并给出了试验方法和判断标准，进一步完善了我国对于电驱动系统的开发研制和验证方法，提高了我国在电驱动系统测试和试验方面的能力。

（2）日本

日本在电动汽车研发、制造和生产方面一直处于比较领先的地位，对电动汽车和电驱动系统标准方面的研究和制订也一直比较完善。在日本，电动汽车标准的起草和制订单位主要包括日本自动车研究所(JARI)、日本电动汽车协会(JEVS)、日本电动汽车协会技术导则(JEVA)，其制订的标准包括：

• JEVSZ107-1988《电动汽车电机及控制器联合试验方法》
• JEVSZ806-1998《电动汽车术语:电机和控制装置》
• JEVSZ701-1994《电动汽车电机及控制器联合驱动测量》
• JEVSE702-1994《电动汽车上使用的等效电机的动力测量(转矩和速度测量)》

（3）欧盟

欧盟在电动汽车及电驱动系统标准制订方面，既有欧盟统一的相关标准又有各个国家根据自己具体情况而制订的国家标准。

德国标准化学会 (DIN)制定的相关标准包括：

• DIN EN 14010:2003《机械安全汽车用动力驱动制动设备设计、制造、安装和交付使用阶段的安全和电磁兼容性要求》
• DIN EN 60034-1-2005《旋转电机第1部分:额定功率和性能》
• DIN EN 60034-1-2000 《旋转电机 第1部分:测定和性能》
• DIN EN 60034-21-2008《旋转电机 第2-1部分:通过试验测定旋转电机损耗和效率的标准方法》(不包括牵引车辆用电机)
• DIN EN 60034-4-2009《旋转电机 第4部分:测定同步电机特性参数的试验方法》

法国标准化协会 (NF)制订的相关标准包括：

• NF F65-349-1/A1-2003《电力牵引:有轨与道路车辆用旋转电机 第1部分:除电子变流器供电的交流电动机之外的旋转电机》
• NF F65-349-2-2006《电力牵引铁路与道路车辆用旋转电机 第2部分:电子变流器供电交变流发动机》

英国制订的相关标准包括：

BS 1727-1987《蓄电池驱动的车辆用电机规范》

（4）美国

在美国，负责起草和制订电动汽车及其电驱动系统相关标准的单位组织包括美国汽车工程师协会(SAE)、美国国家交通运输安全管理委员会(NHTSA)和美国电动车运输应用协会(ETA)。

在电驱动系统方面，美国制订的相关标准包括：

• SAE J2293.1-1997《电动汽车能量转换系统 第1部分:功能安全和系统构造》
• SAEJ2293.2-1997《电动汽车能量转换系统 第2部分:通信信号和功能要求》

2. 电驱动系统的综合性能评价指标

电驱动系统的性能不仅涉及电气性能、动力性能、安全性能及可靠性等技术指标，而且涉及与整车匹配程度相关的效能指标。不同类型的电驱动系统考核的侧重点不同，不同工况下运行的混合动力汽车电驱动系统的效能指标也不相同。

我国电驱系统评价体系的建立要求能够反映电驱动系统是否满足车辆使用要求，又要求能够描述电驱动系统的实际运行效能。可以从常规试验性能指标和基于工况的运行效能指标两方面来描述电驱动系统的综合性能评价体系。

电驱动系统评价指标体系
来源《电动汽车电驱动技术100问》

基于行驶工况从“主动”的角度考察电驱动系统高效区利用率以及系统能量效率，不仅有助于提高混合动力汽车动力系统的整体运行效率，而且还为动力系统部件根据要求进行优化设计提供了方向。

（1）高效区利用率

行驶工况受多种因素影响而复杂多变，因此电驱动系统的工作点及效率分布情况也在很大范围内变化。为了解电驱动系统在某一行驶工况下工作点分布范围与其高效区的“主动”吻合程度，将电驱动系统的效率特性与使用环境综合，并定义电机效率区间利用率为电驱动系统效率位于某区间的工作点数量与全部工作点数量的比值。高效区利用率定义为效率大于80%的工作点数量与全部工作点数量的比值。

式中：
为高效区利用率；
Ni为电驱动系统效率位于第i个效率区间的工作点数目；
N为整个工况循环下电驱动系统工作点的数目。

高效区利用率表征具体工况下电驱动系统对整个最佳效率工作区的利用程度，反映了电驱动系统与行驶工况的匹配情况，可以直观对比描述同一工况下不同电驱动系统，以及不同工况下同一电驱动系统的效率区间利用率。

（2）效率利用指数

为了能定量评价电驱动系统在某一工况下的工作情况，针对不同效率区间对电驱动系统效率发挥程度的影响，提出效率利用指数。

式中：
为效率利用指数；
为第i个效率区间的权重；
第i个效率区间利用率；
为同类机型目前最高的参考效率。

（3）系统匹配指数

混合动力汽车通过能量管理策略协调发动机和电机的运行，保证整车的性能达到最优，在提高电驱动系统高效率区间利用率的同时，应保证发动机的经济运行。

因此，将“车辆-行驶工况”作为一个系统考虑，结合效率利用指数，定量表述电驱动系统、发动机和行驶工况的匹配程度，提出了混合动力系统匹配指数。

式中：
为混合动力系统的动力混合程度；
为发动机效率利用指数；
为蓄电池效率；
为电驱动系统效率利用指数；
为传动系统效率。

3. 电驱动系统的综合性能评价特点

混合动力汽车电驱动系统综合性能评价是一项涉及多因素、多目标、多层次的复杂系统工程，内容广泛而且错综复杂。

电驱系统综合性能评价特点

4. 电驱动系统综合性能评价流程

电驱动系统的综合性能评价涉及多个关键方面，包括效率、功率密度、响应时间、可靠性、精度、成本、环境友好性等指标。该评价过程涵盖了系统设计、仿真分析、实验验证、性能测试、经济性评估、可维护性考虑等多个阶段。通过明确评价目的、制定性能指标、模拟分析、实验验证和经济性评估。

• 明确评价目的：例如基于质量功能展开评价，或基于行驶范围、加速性能、能源利用效率等开展电驱动系统性能评价；
• 台架实际测试：选择电机、电池、控制器等关键组件搭建台架测试系统，明确评价指标体系，并进行指标预处理；
• 确定隶属度函数：隶属度函数通常基于模糊逻辑理论，描述不同性能指标对电驱动系统综合性能的贡献程度；
• 选择评价模型：采用最大集/最小集法、乐观指标法、人工神经网络法、a-截集方法、模糊多属性决策法等。权重系数
• 综合性能评价：全面评估电驱动系统在不同工况和环境下的性能表现，从而优化设计、提高效能、降低成本，并确保系统在实际应用中稳定可靠。

电驱动系统评价流程
来源《电动汽车电驱动技术100问》

综上所述，新能源汽车电驱动系统综合性能评价通过深入研究评价指标及相应的评价方法，可以优化电池管理、提高能源利用效率、增强驾驶体验，从而推动新能源汽车电驱动系统优化升级。