科创中国

      近日，由电动汽车产业技术创新战略联盟提出，北京新能源汽车股份有限公司牵头联合行业力量编制完成的《电动汽车碳化硅电机控制器效率测试方法》（T/CSAE 232-2021）团体标准正式发布。针对第三代半导体材料碳化硅用于电动汽车驱动电机控制器的低损耗特征，该标准从效率测试的设备精度、测试准备、测试条件、测试流程和数据处理等方面做出了推荐要求，特别是在数据处理方面提出了插值面积法计算高效区比例的方法，能够有效提升碳化硅电机控制器效率评估的精度和一致性，保障行业内高效区比例指标的可比性。

一、标准起草单位及主要起草人

起草单位: 北京新能源汽车股份有限公司、北京新能源汽车技术创新中心有限公司、北京理工大学、中国汽车技术研究中心有限公司、中国科学院电工研究所。

主要起草人：向长虎、宋强、梁亚非、孔治国、何鹏林、杜春雨、卢董、崔江林、王泽兴、代予龙、张瑾。

二、标准解读

      相对于硅电机控制器约99%的最高效率，碳化硅电机控制器可超过99.5%，其最小损耗降低了一半以上，因此本标准中测试设备的精度上，提出了高于现行国标的要求，功率测试仪表的精度要求在0.1级以上，以保证原始测试数据的精度。

      评价电机控制器效率的一个重要指标是高效区比例，通常来说，高效区比例越高则电机控制器性能越好。在现行国标中建议的是数点法，高效区比例是按测点比例来计算的，即高效测点与总测点数目的比例。这种数据处理方法简单易行，但在高效边界附近存在明显的误差，尤其是数据点较少、或数据间隔较大时更加明显。如果高效区比例以85（%）为阈值，以下图中的四个测点为例，按照数点法其高效区比例为50%；但实际高效区面积却远远未到，仅29%。也就是说，在高效区边界附近，数点法中用到的高效区测点数目并不能精确表达高效区的实际面积，因此会产生误差。

      同时，数点法中总工作区是所有的测点，由于零转速或零扭矩不测量，所以总的测点中并不包括零转速和零扭矩点；也就是说所有测点包围的面积总是小于总工作区的实际面积的（如下图所示，蓝色区域的面积通常没有包含着总工作区内），由此会导致计算得出的高效区比例总是偏高的。

      本标准中推荐的插值面积法显著降低了上述两类误差来源：高效区通过测点数据插值得到高效区边界的转速、转矩值，然后基于插值得到的高效区边界计算高效区面积；总工作面积采用所有测点包络的最大面积来计算，不遗漏零转速和零转矩附近区域的面积。

      本标准所用的插值算法，主要用于高效区边界的转速、转矩内插值，如下图所示。图中有3个高效测点（效率高于阈值）和1个非高效测点，则在非高效测点及与其直接相邻的高效测点间插值，得出高效区边界的转速、转矩值。

      如上图所示，在边界插值完成后，直接计算四个原始测点（3个高效测点与1个非高效测点）所包络的面积，即是工作区面积；计算3个高效测点与两个插值边界点所包络的面积，即是高效区面积。所有测点和插值边界构成的高效区面积、工作区面积分别求和，就得到了总的高效区面积和总工作区面积，二者相除即得到高效区比例。

      采用本标准推荐的插值面积法计算高效区比例，在不同的测点数目下，总体的一致性和准确度都要高于数点法。