電動汽車驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)相關(guān)法規(guī)及試驗檢測技術(shù)

一、驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)發(fā)展概況

（一）驅(qū)動電機(jī)工作工況

電動汽車用驅(qū)動電機(jī)與常規(guī)工業(yè)用電機(jī)有很大的不同，電動汽車用驅(qū)動電機(jī)通常要求能夠頻繁地驅(qū)動/停車，加速/減速，制動/爬坡。工作工況非常復(fù)雜。

（二）驅(qū)動電機(jī)特點

寬廣的恒扭恒功率范圍，滿足汽車復(fù)雜的使用工況。起動扭矩大，過載能力強。滿足汽車的加速、超車、爬坡等要求。效率高，高效區(qū)廣，提高車輛的續(xù)駛里程。功率密度大，體積小，重量輕。有利于整車的輕量化和小型化 ，方便布置。環(huán)境適應(yīng)性強和高可靠性，適應(yīng)惡劣環(huán)境。能量回饋效率高，充分回收制動產(chǎn)生的電能。

（三）常用驅(qū)動電機(jī)類型對比

目前常用的電機(jī)有交流異步電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)、永磁同步電機(jī)。

（四）驅(qū)動電機(jī)發(fā)展概況

我國具有世界為豐富的稀土資源，車用驅(qū)動電機(jī)主要采用高性能永磁同步電機(jī)。

目前常用的電控技術(shù)有矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制。矢量控制，實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的控制，產(chǎn)品中采用查表和參數(shù)辨識的方法?？刂萍夹g(shù)較為成熟。直接轉(zhuǎn)矩控制，動態(tài)性能更加優(yōu)越，但對電路和算法要求高。

驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用趨勢：驅(qū)動電機(jī)向高功率密度的方向發(fā)展，主要體現(xiàn)在三個方面：永磁同步電機(jī)應(yīng)用越來越多，電壓等級不斷提高，轉(zhuǎn)速越來越高。控制器向高集成度，小型化，輕量化的方向發(fā)展。例如國內(nèi)有些企業(yè)DC/DC,車載充電機(jī)，整車控制器集成在一起。電機(jī)控制器及驅(qū)動電機(jī)集成在一起。

二、驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)

（一）國內(nèi)測試標(biāo)準(zhǔn)

1）GB/T 18488.1~2-2015《電動汽車用驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)》（替代GB/T 18488.1~2-2006）；

2）GB/T 29307-2012《電動汽車電機(jī)系統(tǒng)可靠性試驗方法》；

3）QC/T 893-2011《電動汽車用驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)故障分類及判斷》；

4）QC/T 896-2011《電動汽車用驅(qū)動電機(jī)接口》。

其中GB/T 18488.1~2-2015為強制性檢測標(biāo)準(zhǔn)。

（二）國外測試標(biāo)準(zhǔn)

1）JEVS?Z?107電動汽車電機(jī)及控制器綜合試驗方法；

2）UL1004-1旋轉(zhuǎn)電機(jī)通用要求；

3）IEC?69785電動道路車輛用旋轉(zhuǎn)電機(jī)（國際電工委員會）；

4）ECE R85 用于驅(qū)動 M 類和N 類汽車的內(nèi)燃機(jī)凈功率或電力驅(qū)動機(jī)構(gòu) 30min；

大功率測量認(rèn)證的統(tǒng)一規(guī)定。

（三）國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)和測試方法比較

（四）GB/T 18488.1~2-2015與GB/T 18488.1~2-2006主要區(qū)別如下：

三、驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)檢驗

（一）驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)檢驗項目

性能檢測：轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性（MAP圖）、溫升、堵轉(zhuǎn)、控制精度等。

電氣安全：安全接地、控制器保護(hù)功能、支撐電容放電時間。

環(huán)境適應(yīng)性：高低溫、濕熱、鹽霧、防水防塵、振動。

可靠性：402h，考核電氣可靠性和機(jī)械可靠性(暫時未強制要求)。

電磁兼容：電磁輻射騷擾及抗擾性(暫時未強制要求)。

（二）性能檢測中常出現(xiàn)的問題：

1）溫升：溫升過高是影響功率密度、峰值功率、峰值轉(zhuǎn)矩輸出能力的主要因素。涉及流體力學(xué)和傳熱學(xué)等相關(guān)技術(shù)，需要對電機(jī)冷卻回路、電機(jī)溫度場及結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究改進(jìn)。

2）效率：部分企業(yè)電機(jī)的驅(qū)動效率較低、發(fā)電效率較低、高效區(qū)窄。效率是影響經(jīng)濟(jì)性和溫升的主要因素。電機(jī)效率問題主要因為核心算法不夠完善、電機(jī)制造核心工藝的落后。

（三）環(huán)境適應(yīng)性檢測中常出現(xiàn)的問題：

1）鹽霧：電機(jī)和控制器進(jìn)行鹽霧試驗48h后，恢復(fù)（1-2）h，通電檢查電機(jī)及控制器，會發(fā)生控制器打火或者電機(jī)冒煙、銹蝕等情況。原因是密封（尤其是線纜孔和插接件的部位）和表面防銹處理達(dá)不到要求，導(dǎo)致電機(jī)和控制器腐蝕或損壞絕緣。

2）防護(hù)等級：電機(jī)和控制器在防護(hù)等級試驗后，通電檢查不能繼續(xù)使用。原因是密封達(dá)不到要求，導(dǎo)致電機(jī)和控制器進(jìn)水進(jìn)塵絕緣損壞。

3）高低溫：控制器在高溫貯存和高溫工作試驗中，會損壞或暫時失效，也存在低溫下無法工作。風(fēng)冷電機(jī)在高溫下會溫度過高。原因是控制器電子元器件工作溫度范圍達(dá)不到要求，額定參數(shù)標(biāo)值過高。

4）耐振動：耐振動試驗(正弦振動和隨機(jī)振動)中，振動會導(dǎo)致電路板上引腳或元件損壞，導(dǎo)致振動后控制器無法工作。會導(dǎo)致電機(jī)繞組串動、絕緣損壞、鐵芯松散。原因是控制器焊接技術(shù)需要提高。電機(jī)裝配技術(shù)需要提高。

（四）EMC檢測中常出現(xiàn)的問題：

EMC：驅(qū)動電機(jī)及其控制器電磁輻射騷擾超出標(biāo)準(zhǔn)限值和抗擾性試驗時系統(tǒng)不能正常工作。存在控制器失控或失效，功率元件擊穿的情況。原因是電機(jī)的旋變（位置/轉(zhuǎn)速傳感器）會受到干擾，控制器弱電信號電路也會受到干擾。控制器發(fā)出開關(guān)頻率的傳導(dǎo)或輻射電磁波會干擾電動汽車其他電器部件的工作。

解決電磁兼容問題的一些方法：設(shè)計要點需注意降低源的電磁騷擾、切斷或消弱傳輸路徑和提高敏感設(shè)備抗擾度，處理方法為屏蔽、濾波和接地/搭接。

（五）可靠性檢測中常出現(xiàn)的問題：

可靠性試驗：耐久試驗中由于電應(yīng)力、熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力，存在永磁體性能下降，電機(jī)繞組絕緣老化，電機(jī)軸承出現(xiàn)磨損等情況?？刂破饔捎陔姂?yīng)力，有IGBT擊穿等情況。

（六）標(biāo)準(zhǔn)中存在的問題：

1）EMC測試：標(biāo)準(zhǔn)中電磁輻射騷擾和電磁輻射抗擾性項目要求是驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)在運行中所產(chǎn)生的電磁輻射騷擾應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)文件規(guī)定。驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)在運行中規(guī)定較為寬泛，由于目前國內(nèi)電磁兼容設(shè)備水平所限，大部分驅(qū)動電機(jī)電磁兼容項目是在空載下測試完成。實際情況不同帶載情況的電磁兼容測試結(jié)果差異較大?？蛰d的測試結(jié)果不能準(zhǔn)確反映車輛運行過程中電磁兼容情況。

2）可靠性測試（GB/T 29307-2012）

該標(biāo)準(zhǔn)可靠性試驗方式?jīng)]有區(qū)分混合動力、純電動等具體使用工況進(jìn)行針對性的可靠性考核，統(tǒng)一采用同一種工況。