电动汽车用驱动电机系统可靠性试验方法

电动汽车用驱动电机系统可靠性试验方法

近几年来，车用驱动电机系统作为节能与新能源汽车的核心零部件，受到了社会的关注和人们的欢迎，许多企业纷纷投入到车用驱动电机系统的研发和生产中。随着车用驱动电机系统产品研发和生产的不断深入，需要有相应的标准来进行规范和引导。

以我国车用驱动电机系统生产和应用情况为依据，以适应我国电动汽车的需求为目标，通过制定和实施本标准，规范和引导企业的生产行为，促进经济效益和社会效益的统一。

标准的制订要进行认真的成本效益分析，使标准限值的确定与经济、技术发展水平和相关方的承受能力相适应，具有先进性和可操作性，促进科学技术进步。

本标准的起草主要参照了以下标准或文件：

● GB/T 18488.1-2006《电动汽车用电机及其控制器技术条件》

● GB/T 18488.2-2006《电动汽车用电机及其控制器试验方法》

● GB/T 19055-2003《汽车发动机可靠性试验方法》

● GB/T 12678-90《汽车可靠性行驶试验方法》

● GB/T 19750-2005《混合动力电动汽车定型试验规程》

● GB/T 3187-94《可靠性、维修性术语》

● GJB 899B-1990《可靠性鉴定和验收试验》

● GJB 1391-92《故障模式、影响及危害性分析程序》

● GB/T 21975-2008《起重及冶金用三相异步电动机可靠性试验方法》

● JB/T 50136.2－1999《隔爆型三相异步电动机隔爆组件可靠性指标评定方法(实验室法)》

标准主要内容及依据

1.范围

标准规定了电动汽车用驱动电机系统在台架上的一般可靠性试验方法，其中包括可靠性试验负荷规范及可靠性评定方法。适用于最终动力输出为电机单独驱动或电机和发动机联合驱动的电动汽车用驱动电机系统。

2.试验条件

(1)车用驱动电机系统的套数

本标准没有明确规定。但是，考虑到可靠性试验的试验周期长，占用设备和人员多，成本高，一般只用1套，因此本标准给出的试验工况也是1套被试样品的工况。

(2)试验电源

可靠性试验时间长，只用蓄电池难以满足长期和负荷循环工作的电压、电流持续性要求，必须采用大功率动力直流电源，或者由动力直流电源和其它储能(耗能)设备联合提供。试验电源的工作电压≤250V时，其稳压误差≤±2.5V，试验电源的工作电压＞250V时，其稳压误差应≤±1％×被测驱动电机系统工作直流电压。参考国内外已有功率电源的输出特性规定了稳压精度的要求，因为电压的稳定性会影响车用驱动电机系统的损耗和效率特性。

(3)冷却

电机的冷却方式对不同的车用驱动电机系统有不同的形式，原则是尽量模拟，方便实现。·对于风冷的电机或控制器，试验过程中应带有实际装车时的风冷电机；

·对于自然冷却的电机或控制器，可外加风机对电机或控制器进行冷却；

·对于液冷的电机或控制器，应尽量采用制造厂规定的冷却液；

3.试验程序

故障的处理时间考虑到温升对车用驱动电机系统的寿命有很大影响，停机时会导致车用驱动电机系统内的温度下降，为了对考核时间进行补偿，停机时和恢复工作后的若干循环不计入实际工作时间。

4.可靠性试验规范

(1)可靠性试验运行持续时间的确定

电动汽车用驱动电机系统缺乏可靠性长期运行的大量试验数据，通过“十一五”期间“863”课题“车用驱动电机系统检测技术和快速评价方法研究”和其它合作单位的协作研究，通过原理分析和仿真及部分试验，在参考发动机的可靠性试验规范和其它电机可靠性试验方法的基础上，确定402工作小时是比较合理的试验考核时间。

可靠性试验规范按照驱动电机系统所应用的车辆类型进行可靠性试验。扭矩负荷循环按图1和表1进行。

图中：TN—额定扭矩(Nm)；

TPP—峰值扭矩，其中，被测驱动电机系统工作于额定工作电压或者最高工作电压状态时，

被测驱动电机系统工作于最低工作电压状态时，

。

(2)被测驱动电机系统工作额定工作电压试验转速ns保持1.1倍额定转速nN-1此负荷下循环320h。

(3)被测驱动电机系统工作于最高工作电压，试驱转速ns=1.1nN，此负荷下循环40h。

(4)被测驱动电机系统工作最低工作电压，试验转速

，此负荷

下循环40h。

(5)被测驱动电机系统电动工作额定工作电压、最高工作转速和额定功率状态，持续运行2h。

(6)母线电压

考虑到电动汽车用驱动电机系统电源有发电机和蓄电池，其电压不稳定，而直流母线电压对控制器元器件的应力有较大影响，一方面体现在电压本身对器件的影响，另一方面，电压变化时控制器为了达到同样的负载会调节电流，从而使得电机和控制器中的损耗发生变化，影响被试件的温升和老化程度，所以采用了电压变化的考核模式。

最高工作电压和最低工作电压的持续时间考虑了车载动力蓄电池的充放电特性、循环工况和电动汽车的能量分布形式。

(7)负荷规范

1)负荷规范的复杂性。首先将负荷循环中的转速保持不变，降低了对负载的要求，并且可以避免负载和车用驱动电机系统转速扭矩同时变化的协调问题；因为是固定转速，为了考核对机械的加速，选择的转速为略高于额定转速(1.1倍)，在最低工作电压下，考虑到被试电机系统的负荷工作能力，选择的试验转速有所降低；再就是对工况的数量和特性参数进行了简化，工况主要通过扭矩区分，分额定扭矩、峰值扭矩和额定扭矩回馈三种状态，这些工况相对来说比较容易实现。

2)最初制定的负荷规范充分考虑了不同能量分布车型的驱动电机系统的负荷分布特性，负荷循环过程较为复杂，但负荷循环中过于复杂的工况过程将给标准的实施增加了成本和工作量的负担，同时导致技术实施的复杂性，因此负荷循环最后采用了简化形式。

3)从提高能量利用率的角度考虑，驱动电机系统必须具备能量回馈功能，因此在负荷循环中具有负扭矩发电时段。负荷循环中以额定工况为主，兼顾电动和发电。

4)电动汽车驱动电机系统在路况的条件下其负荷一般小于额定功率，因此试验中的负荷设定在额定功率附近就能起到一定的加速试验作用，考虑到电机系统在不同类型电动汽车配置中具有不同的功能侧重点，负荷规范主要针对三种比较常用的车辆电传动系统做了分别处理，