電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)檢測報(bào)告生成系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

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(jī)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(bào)告。目前多數(shù)電機(jī)試驗(yàn)臺具備檢測報(bào)告自動生成的能力，但軟件系統(tǒng)無法移植到辦公電腦獨(dú)立使用，無法與試驗(yàn)設(shè)備分開獨(dú)立存在，在使用過程中有一定局限性。同時，因報(bào)告格式調(diào)整、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)修訂、試驗(yàn)臺過質(zhì)保期，軟件系統(tǒng)缺少針對性維護(hù)，導(dǎo)致試驗(yàn)臺報(bào)告生成系統(tǒng)使用效果不佳，最終淪為人工編寫檢測報(bào)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(yàn)數(shù)據(jù)，工作效率極低；檢測人員需熟練掌握試驗(yàn)國標(biāo)，掌握試驗(yàn)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(bào)告存在差異性、存在人為失誤的可能性，導(dǎo)致檢測報(bào)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(jī)驅(qū)動系統(tǒng)性能檢測報(bào)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(biāo)準(zhǔn)要求自動填寫原始數(shù)據(jù)、計(jì)算檢測結(jié)果、繪制檢測曲線，按照檢測報(bào)告模板格式自動生成電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)性能檢測報(bào)告，能極大提高檢測報(bào)告編制效率。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)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(jì)算的高級技術(shù)計(jì)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(jì)算機(jī)進(jìn)行信息交流的工具和方法，有利于將軟件系統(tǒng)編譯成獨(dú)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(yùn)行，這給軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、使用和傳播帶來極大便利。

1.2 功能分析及要求

電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)在研發(fā)階段需開展如溫升試驗(yàn)、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(xiàng)目[1-2]。軟件系統(tǒng)應(yīng)該具有以下功能：①將所有檢測項(xiàng)目的原始數(shù)據(jù)、計(jì)算結(jié)果、計(jì)算過程值、曲線圖片、判斷結(jié)果和檢測基本信息準(zhǔn)確無誤地按照報(bào)告模板格式填入檢測報(bào)告；②計(jì)算直流電阻檢測項(xiàng)目電阻平均值，將線電阻換算為相電阻，計(jì)算三相電阻不平衡度；③繪制溫升試驗(yàn)檢測項(xiàng)目電機(jī)、控制器溫度變化曲線，計(jì)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(xiàng)目電機(jī)、控制器、驅(qū)動系統(tǒng)效率MAP圖[3]和電機(jī)輸入電流的MAP圖，繪制轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速功率外特性曲線圖，計(jì)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(jì)算空載反電動勢檢測項(xiàng)目平均值、不平衡度；⑥檢索堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩項(xiàng)目最小轉(zhuǎn)矩值和對應(yīng)的堵轉(zhuǎn)電流；⑦計(jì)算抗失磁能力項(xiàng)目電動勢平均值、偏離百分比；⑧將計(jì)算值或測量值與判斷依據(jù)進(jìn)行對比判斷檢測項(xiàng)目是否合格；⑨將檢測報(bào)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(shè)計(jì)

1） 本軟件系統(tǒng)獨(dú)立于試驗(yàn)設(shè)備，無法自動采集檢測數(shù)據(jù)。

2） 使用電子表格承擔(dān)數(shù)據(jù)存儲的功能，用于存放檢測項(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)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(bào)告模板設(shè)計(jì)

檢測報(bào)告模板主要包含報(bào)告封面、試驗(yàn)基本信息、報(bào)告正文、試驗(yàn)設(shè)備信息4部分內(nèi)容。①報(bào)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(yàn)基本信息包含樣品制造單位、樣品編號、送樣日期、檢測項(xiàng)目、檢測地點(diǎn)、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(bào)告正文包含每個檢測項(xiàng)目的詳細(xì)檢測方法、檢測原始數(shù)據(jù)、計(jì)算過程、曲線圖片、檢測結(jié)果、檢測圖片、樣品詳細(xì)參數(shù)；④試驗(yàn)設(shè)備信息包含設(shè)備名稱、設(shè)備編號、計(jì)量有效期。

1.5 軟件系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)的操作界面基于MATLABGUI進(jìn)行設(shè)計(jì)[4-6]。界面包含基本信息模塊、選擇項(xiàng)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(yùn)行流程設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)運(yùn)行流程包含啟動系統(tǒng)、導(dǎo)入原始數(shù)據(jù)、導(dǎo)入報(bào)告模板、選擇檢測項(xiàng)目、一鍵生成報(bào)告5個主要流程。數(shù)據(jù)導(dǎo)入過程中軟件系統(tǒng)提示“導(dǎo)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(yùn)行流程如圖3所示。

圖3 軟件系統(tǒng)運(yùn)行流程圖

2 軟件系統(tǒng)功能實(shí)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(dú)選擇檢測項(xiàng)目或全選，通過點(diǎn)擊“導(dǎo)入原始數(shù)據(jù)”、“導(dǎo)入報(bào)告模板”、“一鍵生成報(bào)告”3個按鈕，可在2min內(nèi)自動生成電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)性能檢測報(bào)告，節(jié)約報(bào)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(yīng)用

以某款永磁同步電機(jī)和控制器組成的電機(jī)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(xiàng)目。

人工編制報(bào)告需完成以下工作：①計(jì)算直流電阻平均值、20℃下的標(biāo)準(zhǔn)值、三相不平衡度；②計(jì)算空載反電動勢的平均值、不平衡度；③繪制額定溫升試驗(yàn)和峰值溫升試驗(yàn)的電機(jī)、控制器溫度曲線，計(jì)算溫升值；④繪制轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性曲線圖、驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)效率MAP圖，計(jì)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(jī)系統(tǒng)饋電效率MAP圖，計(jì)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(yīng)的電機(jī)繞組電流值；⑦計(jì)算抗失磁能力試驗(yàn)中反電動勢的偏離百分比；⑧將36張溫升試驗(yàn)、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性及效率、饋電特性曲線圖片粘貼在報(bào)告中的相應(yīng)位置；⑨將大量原始數(shù)據(jù)、計(jì)算結(jié)果、試驗(yàn)信息分別填入不同表格。以上工作會消耗試驗(yàn)人員至少數(shù)小時。

軟件系統(tǒng)自動生成試驗(yàn)報(bào)告步驟：①將原始數(shù)據(jù)復(fù)制到數(shù)據(jù)電子表格模板；②啟動軟件系統(tǒng)，點(diǎn)擊“導(dǎo)入原始數(shù)據(jù)”、“導(dǎo)入報(bào)告模板”、“一鍵生成報(bào)告”3個按鈕。使用軟件系統(tǒng)生成試驗(yàn)報(bào)告耗時低于10min。

4 結(jié)束語

本文開發(fā)的“電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)檢測報(bào)告生成系統(tǒng)”基于MATLAB平臺，軟件簡單易學(xué)；系統(tǒng)界面采用MATLABGUI設(shè)計(jì)，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(yàn)人員在極短的時間內(nèi)自動生成電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)性能檢測報(bào)告，極大提高驅(qū)動系統(tǒng)檢測工作的效率；能降低試驗(yàn)報(bào)告編制門檻；能提高試驗(yàn)報(bào)告編制品質(zhì)，減少人為失誤。本軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jià)值，值得推廣。