李 敏， 黄宜山， 张春杨
（中车时代电动汽车股份有限公司， 湖南 株洲 412007）
为掌握电动汽车电机驱动系统的性能，需对驱动系统开展性能检测，出具检测报告。目前多数电机试验台具备检测报告自动生成的能力，但软件系统无法移植到办公电脑独立使用，无法与试验设备分开独立存在，在使用过程中有一定局限性。同时，因报告格式调整、试验标准修订、试验台过质保期，软件系统缺少针对性维护，导致试验台报告生成系统使用效果不佳，最终沦为人工编写检测报告。因此，会存在以下问题：检测人员需消耗大量时间、精力处理试验数据，工作效率极低；
检测人员需熟练掌握试验国标，掌握试验数据的处理方式，对检测人员专业能力要求高；
不同检测人员编制的检测报告存在差异性、存在人为失误的可能性，导致检测报告品质不佳。针对上述问题，本文开发一款电动汽车电机驱动系统性能检测报告自动生成系统，该系统操作简单、移植方便，能够根据国家标准要求自动填写原始数据、计算检测结果、绘制检测曲线，按照检测报告模板格式自动生成电机驱动系统性能检测报告，能极大提高检测报告编制效率。
1.1 设计工具选择
MATLAB是一款主要用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境的软件。MALAB图形用户界面（GUI） 是一种用户和计算机进行信息交流的工具和方法，有利于将软件系统编译成独立的.exe文件，用户无需安装庞大内存的软件环境就可运行，这给软件系统的设计、使用和传播带来极大便利。
1.2 功能分析及要求
电机驱动系统在研发阶段需开展如温升试验、转矩转速特性及效率、馈电特性、绝缘电阻、直流电阻、质量、稳态短路、外观检查、外形和安装尺寸、空载反电动势、耐电压、堵转转矩、接地电阻、抗失磁能力、超速等检测项目[1-2]。软件系统应该具有以下功能：①将所有检测项目的原始数据、计算结果、计算过程值、曲线图片、判断结果和检测基本信息准确无误地按照报告模板格式填入检测报告；
②计算直流电阻检测项目电阻平均值，将线电阻换算为相电阻，计算三相电阻不平衡度；
③绘制温升试验检测项目电机、控制器温度变化曲线，计算温升值；
④绘制转矩转速特性及效率、馈电特性检测项目电机、控制器、驱动系统效率MAP图[3]和电机输入电流的MAP图，绘制转矩转速功率外特性曲线图，计算效率平均值、高效率占比，检索最高效率值、最低效率值；
⑤计算空载反电动势检测项目平均值、不平衡度；
⑥检索堵转转矩项目最小转矩值和对应的堵转电流；
⑦计算抗失磁能力项目电动势平均值、偏离百分比；
⑧将计算值或测量值与判断依据进行对比判断检测项目是否合格；
⑨将检测报告、曲线图片保存在固定路径，便于查看分析。
1.3 数据电子表格模板设计
1） 本软件系统独立于试验设备，无法自动采集检测数据。
2） 使用电子表格承担数据存储的功能，用于存放检测项目原始数据、判断依据、检测样品基本信息。
3） 所有检测项目的原始数据存放在同一个电子表格不同工作表中，将工作表按照检测项目名称命名。
4） 检测人员按照表格固定格式将数据填入表格，便于软件系统读取使用。
原始数据电子表格模板如图1所示。
图1 原始数据电子表格模板
1.4 检测报告模板设计
检测报告模板主要包含报告封面、试验基本信息、报告正文、试验设备信息4部分内容。①报告封面包含样品名称、样品型号、检测依据、委托单位、检测单位地址和电话信息；
②试验基本信息包含样品制造单位、样品编号、送样日期、检测项目、检测地点、检测日期、检测环境、检测结论、编制审核人员签字盖章等信息；
③报告正文包含每个检测项目的详细检测方法、检测原始数据、计算过程、曲线图片、检测结果、检测图片、样品详细参数；
④试验设备信息包含设备名称、设备编号、计量有效期。
1.5 软件系统界面设计
软件系统的操作界面基于MATLABGUI进行设计[4-6]。界面包含基本信息模块、选择项目模块、提示信息模块、操作按钮模块。软件系统界面架构如图2所示。
图2 系统界面架构图
1.6 软件系统运行流程设计
软件系统运行流程包含启动系统、导入原始数据、导入报告模板、选择检测项目、一键生成报告5个主要流程。数据导入过程中软件系统提示“导入失败”，则检查原始数据表格工作表是否有误。软件系统运行流程如图3所示。
图3 软件系统运行流程图
软件系统界面包含样品基本信息、提示信息、操作按钮，可单独选择检测项目或全选，通过点击“导入原始数据”、“导入报告模板”、“一键生成报告”3个按钮，可在2min内自动生成电机驱动系统性能检测报告，节约报告编制时间，极大提高了工作效率。软件系统界面如图4所示。
图4 软件系统操作界面
以某款永磁同步电机和控制器组成的电机驱动系统为例，对驱动系统开展温升、转矩转速特性及效率、馈电特性、绝缘电阻、直流电阻、质量、稳态短路、外观检查、外形和安装尺寸、空载反电动势、耐电压、堵转转矩、接地电阻、抗失磁能力、超速总共15个检测项目。
人工编制报告需完成以下工作：①计算直流电阻平均值、20℃下的标准值、三相不平衡度；
②计算空载反电动势的平均值、不平衡度；
③绘制额定温升试验和峰值温升试验的电机、控制器温度曲线，计算温升值；
④绘制转矩转速特性曲线图、驱动电机系统效率MAP图，计算平均效率、高效率区占比，筛选效率最大值、最小值；
⑤绘制馈电特性曲线图、驱动电机系统馈电效率MAP图，计算平均效率、高效率区占比，筛选效率最大值、最小值；
⑥筛选最小堵转转矩值和对应的电机绕组电流值；
⑦计算抗失磁能力试验中反电动势的偏离百分比；
⑧将36张温升试验、转矩转速特性及效率、馈电特性曲线图片粘贴在报告中的相应位置；
⑨将大量原始数据、计算结果、试验信息分别填入不同表格。以上工作会消耗试验人员至少数小时。
软件系统自动生成试验报告步骤：①将原始数据复制到数据电子表格模板；
②启动软件系统，点击“导入原始数据”、“导入报告模板”、“一键生成报告”3个按钮。使用软件系统生成试验报告耗时低于10min。
本文开发的“电动汽车电机驱动系统检测报告生成系统”基于MATLAB平台，软件简单易学；
系统界面采用MATLABGUI设计，控件灵活、使用方便，能快速完成系统开发。该软件系统能帮助试验人员在极短的时间内自动生成电机驱动系统性能检测报告，极大提高驱动系统检测工作的效率；
能降低试验报告编制门槛；
能提高试验报告编制品质，减少人为失误。本软件系统设计完成后具有一劳永逸的效果，对于其它行业检测工作，具有借鉴价值，值得推广。