三合一电驱系统可靠性试验研究与应用
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Ｃ Ｍ Ｙ Ｋ
Leabharlann Baidu
ＤＯＩ： １０������ １９４６６ ／ ｊ������ ｃｎｋｉ������ １６７４－１９８６������ ２０１９������ ０４������ ００９
三合一电驱系统可靠性试验研究与应用
何锡进
（ 上海汽车变速器有限公司， 上海 ２０１８００）
摘要： 介绍三合一电驱系统结构， 以电驱系统可靠性试验为对象， 基于加速寿命原理， 选定适用于三合一系统电子电气可靠 性考核技术指标； 结合电驱系统应用状况， 以电机可靠性考核标准定义的循环工况为蓝本， 衍生适应于该项目的可靠性循环工况， 使三合一电驱系统的验证更为合理。
Ｃ Ｍ Ｙ Ｋ
用加速寿命试验来替代常规试验， 以达到短周期、 低耗费、 合 理预估系统寿命的目的。
电机、 控制器和减速器作为单体部件设计时， 国内厂家考 核沿用相关标准分别是 ＧＢ ／ Ｔ １８４８８������ １－２０１５ 《 电动汽车用驱动 电机系统 第 １ 部分： 技术条件》 ［１］ 、 ＧＢ ／ Ｔ ２９３０７ － ２０１２ 《 电动 汽车用驱动电机系统可靠性试验方法》 ［２］ 和 ＱＣ ／ Ｔ １０２２ － ２０１５ 《 纯电动乘用车用减速器总成技术条件》 ［３］ 。
ＨＥ Ｘｉｊｉｎ （ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｇｅａｒ Ｗｏｒｋｓ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１８００， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｔｅｓｔ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｔａｋｅｎ ａｓ ｔｈｅ ｏｂｊｅｃｔ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ ｌｉｆｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ， ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｗａｓ ｃｈｏｓｅｎ ａｓ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｓｙｓｔｅｍ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｃｙｃｌｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｄｅｆｉｎｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｍｏｔｏｒ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｓｔａｎｄａｒｄ ａｓ ｔｈｅ ｂｌｕｅｐｒｉｎｔ， ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｉｎｄｅｘ ｔｈａｔ ｉｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ⁃ｉｎ⁃ｏｎｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ａｃｑｕｉｒｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｎｅｗ ｉｎｄｅｘ ｉｓ ｓｕｐｅｒｉｏｒ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｔｏ ｔｈｅ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ； Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ ｌｉｆｅ； Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ
０ 引言
随着汽车电气化的不断发展， 零部件的集成化设计趋势亦 不断推进， 三合一驱动总成方案成为各厂家竞争的热土。 相对 早期电驱方案， 三合一电驱系统具备以下优势： 结构紧凑、 体 积变小， 利于布置； 质量轻， 低行驶能耗； 三相直连， 可靠又 经济； 重心下降， 利于整车操控； 高速传动， 带来较高扭矩容 量和总成效率提升； 可扩展的模块化设计， 大大缩短产品开发 周期， 降低开发成本效益。
文中研究的三合一电驱系统是电动汽车的心脏， 其无故障 运行时间是影响客户满意度的重要因素。 机械结构可靠性常采
收稿日期： ２０１８－１１－１４ 作者简介： 何锡进 （１９８３—）， 男， 硕士， 工程师， 主要研究方向为新能源电驱系统设计及其试验认证。 Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｈｅｘｉｊｉｎ６６１１＠ １６３������ ｃｏｍ。
３ 三合一电驱系统对可靠性试验技术要求的选择 与应用
３������ １ 电子 ／ 电气元件机械负荷可靠性试验方法选择 在三合一电驱总成系统中对电子 ／ 电气元件机械负荷可靠
性考 核 将 使 用 ＩＳＯ １９４５３ － ３ － ２０１８［４］ 标 准， 主 要 有 以 下 几 点 原因：
机械机构的可靠性进行验证。
１ 三合一电驱系统概述
文中以图 １ 所示的三合一电驱系统为研究对象， 主要由控 制器、 减速器和电机三部分组成， 此结构摆脱了电机、 减速器 和控制器单独设计再组装的思路， 直接将三者进行一体化设 计。 此结构具有高扭矩容量、 可携带更高转速电机的优点， 但 对于齿轮和轴承的耐久性、 壳体强度、 油封密封性都提出了更 高的要求， 尤其是电机控制器， 需要和电机作为一个主体运 行， 与传统结构相比， 其运行环境发生了变化， 可靠性要求更 为苛刻， 因此对三合一电驱系统结构可靠性验证具有重要意 义。 三合一电驱系统是由机械部件和电子部件组成的复杂综合 体， 其可靠性取决于模块自身的可靠性及模块间组合方式和相 互匹配， 由于时间和篇幅限制， 文中着重对三合一电驱动系统
图 １ 三合一电驱系统结构
２ 三合一电驱系统可靠性研究的依据
汽车产品可靠性是指在一定时间内、 一定条件下， 无故障 地执行指定功能的能力或可能性。 对于机械结构， 其失效约 ９０％来源于疲劳。 可靠性可定义为： 如果结构发生了不可修复 性故障， 其可靠性可等同于耐久性； 若故障可修复， 其可靠性 就是产品大修期、 报废期或者退役期对应的耐久性。
关键词： 电驱系统； 加速寿命； 可靠性 中图分类号： Ｆ４０７������ ６ 文献标志码： Ａ 文章编号： １６７４－１９８６ （２０１９） ０４－０４１－０４
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ｔｅｓｔ ｏｆ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｒｉｖｅ Ｓｙｓｔｅｍ
Leabharlann Baidu
ＤＯＩ： １０������ １９４６６ ／ ｊ������ ｃｎｋｉ������ １６７４－１９８６������ ２０１９������ ０４������ ００９
三合一电驱系统可靠性试验研究与应用
何锡进
（ 上海汽车变速器有限公司， 上海 ２０１８００）
摘要： 介绍三合一电驱系统结构， 以电驱系统可靠性试验为对象， 基于加速寿命原理， 选定适用于三合一系统电子电气可靠 性考核技术指标； 结合电驱系统应用状况， 以电机可靠性考核标准定义的循环工况为蓝本， 衍生适应于该项目的可靠性循环工况， 使三合一电驱系统的验证更为合理。
Ｃ Ｍ Ｙ Ｋ
用加速寿命试验来替代常规试验， 以达到短周期、 低耗费、 合 理预估系统寿命的目的。
电机、 控制器和减速器作为单体部件设计时， 国内厂家考 核沿用相关标准分别是 ＧＢ ／ Ｔ １８４８８������ １－２０１５ 《 电动汽车用驱动 电机系统 第 １ 部分： 技术条件》 ［１］ 、 ＧＢ ／ Ｔ ２９３０７ － ２０１２ 《 电动 汽车用驱动电机系统可靠性试验方法》 ［２］ 和 ＱＣ ／ Ｔ １０２２ － ２０１５ 《 纯电动乘用车用减速器总成技术条件》 ［３］ 。
ＨＥ Ｘｉｊｉｎ （ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｇｅａｒ Ｗｏｒｋｓ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１８００， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｔｅｓｔ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｔａｋｅｎ ａｓ ｔｈｅ ｏｂｊｅｃｔ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ ｌｉｆｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ， ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｗａｓ ｃｈｏｓｅｎ ａｓ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｓｙｓｔｅｍ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｃｙｃｌｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｄｅｆｉｎｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｍｏｔｏｒ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｓｔａｎｄａｒｄ ａｓ ｔｈｅ ｂｌｕｅｐｒｉｎｔ， ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｉｎｄｅｘ ｔｈａｔ ｉｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ⁃ｉｎ⁃ｏｎｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ａｃｑｕｉｒｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｎｅｗ ｉｎｄｅｘ ｉｓ ｓｕｐｅｒｉｏｒ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｔｏ ｔｈｅ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ； Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ ｌｉｆｅ； Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ
０ 引言
随着汽车电气化的不断发展， 零部件的集成化设计趋势亦 不断推进， 三合一驱动总成方案成为各厂家竞争的热土。 相对 早期电驱方案， 三合一电驱系统具备以下优势： 结构紧凑、 体 积变小， 利于布置； 质量轻， 低行驶能耗； 三相直连， 可靠又 经济； 重心下降， 利于整车操控； 高速传动， 带来较高扭矩容 量和总成效率提升； 可扩展的模块化设计， 大大缩短产品开发 周期， 降低开发成本效益。
文中研究的三合一电驱系统是电动汽车的心脏， 其无故障 运行时间是影响客户满意度的重要因素。 机械结构可靠性常采
收稿日期： ２０１８－１１－１４ 作者简介： 何锡进 （１９８３—）， 男， 硕士， 工程师， 主要研究方向为新能源电驱系统设计及其试验认证。 Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｈｅｘｉｊｉｎ６６１１＠ １６３������ ｃｏｍ。
３ 三合一电驱系统对可靠性试验技术要求的选择 与应用
３������ １ 电子 ／ 电气元件机械负荷可靠性试验方法选择 在三合一电驱总成系统中对电子 ／ 电气元件机械负荷可靠
性考 核 将 使 用 ＩＳＯ １９４５３ － ３ － ２０１８［４］ 标 准， 主 要 有 以 下 几 点 原因：
机械机构的可靠性进行验证。
１ 三合一电驱系统概述
文中以图 １ 所示的三合一电驱系统为研究对象， 主要由控 制器、 减速器和电机三部分组成， 此结构摆脱了电机、 减速器 和控制器单独设计再组装的思路， 直接将三者进行一体化设 计。 此结构具有高扭矩容量、 可携带更高转速电机的优点， 但 对于齿轮和轴承的耐久性、 壳体强度、 油封密封性都提出了更 高的要求， 尤其是电机控制器， 需要和电机作为一个主体运 行， 与传统结构相比， 其运行环境发生了变化， 可靠性要求更 为苛刻， 因此对三合一电驱系统结构可靠性验证具有重要意 义。 三合一电驱系统是由机械部件和电子部件组成的复杂综合 体， 其可靠性取决于模块自身的可靠性及模块间组合方式和相 互匹配， 由于时间和篇幅限制， 文中着重对三合一电驱动系统
图 １ 三合一电驱系统结构
２ 三合一电驱系统可靠性研究的依据
汽车产品可靠性是指在一定时间内、 一定条件下， 无故障 地执行指定功能的能力或可能性。 对于机械结构， 其失效约 ９０％来源于疲劳。 可靠性可定义为： 如果结构发生了不可修复 性故障， 其可靠性可等同于耐久性； 若故障可修复， 其可靠性 就是产品大修期、 报废期或者退役期对应的耐久性。
关键词： 电驱系统； 加速寿命； 可靠性 中图分类号： Ｆ４０７������ ６ 文献标志码： Ａ 文章编号： １６７４－１９８６ （２０１９） ０４－０４１－０４
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ｔｅｓｔ ｏｆ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｒｉｖｅ Ｓｙｓｔｅｍ