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新能源汽车驱动系统环境与可靠性试验研究

点击次数:308 发布时间:2021-11-15

文 可靠性与环境试验中心 吴楚峰

 

新能源汽车的核心部件,主要是由电机驱动系统、电池系统和整车控制系统三部分构成,颠fu了传统汽车的发展模式。

电机驱动系统是直接将电能转换为机械能的部分,因此决定了电动汽车的核心性能指标。针对电动汽车的驱动特点所设计的电机,相比于工业用电机有着特殊的性能要求,主要如下:

 

耐用性:频繁的启动/停车、加速/减速、转矩控制的动态变化性能要求高;

大扭矩:为了减少整车的重量,通常取消多级变速器,从而要求高的转矩,4-5倍的过载;

高效率:调速范围尽量大,同时在整个调速范围内还需要保持较高的运行效率;

高转速:高速电机体积小,有利于减少电动汽车的重量(尽量采用铝合金外壳);

制动能量回收:再生制动回收的能量一般要达到总能量的10%-20%

可靠性:电动汽车所使用的电机工作环境更加复杂、恶劣,要求电机有着很好的可靠性和环境适应性;

集成化:三合一电驱动总成方案将成为主流。

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异同:新能源汽车与传统汽车测试标准与方法对比

与传统汽车相比,新能源汽车的使用环境有较大改变,传统汽车测试的方法标准中的电气负荷和机械负荷与新能源汽车差别较大。

测试标准

电气负荷

机械负荷

环境负荷

化学负荷

新能源汽车

/

ISO 19453-3-2018

ISO 19453-4-2018

ISO 19453-5-2018

传统汽车

ISO16750-2-201

ISO 16750-3-2012,

ISO 16750-4-2010,

ISO 16750-5-2010

GB/T 28046.2-2019

GB/T 28046.3-2011

GB/T 28046.4-2011

GB/T 28046.5-2013

差异性

传统汽车由发电机在发动机正常运转时,向所有用电设备供电,同时向蓄电池充电。新能源汽车由DCDC直接向低压系统供电和向低压蓄电池充电。两者面临的电气负荷差异巨大。

由发动机、变速箱等5种条件变更为动力系统和车身两种条件。由于电动机的振动量级相较发动机小很多,同时路况的优化,所以新能源汽车测试标准整体振动环境量级有所减小。

整体变化不大,新能源汽车测试标准对最高温度区分更加细致,增加了低气压试验。

无变化。 


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 1部分:技术条件》、GB/T 29307-2012 《电动汽车用驱动电机系统可靠性试验方法》和QC/T 1022-2015《纯电动乘用车用减速器总成技术条件》。

 

困难:单体部件测试标准与汽车测试标准的统一

目前单体部件设计时的测试标准,如何与汽车测试标准相互统一结合,是新能源汽车行业需要解决的新问题,例如,电机系统的部件国家标准的耐久测试,总测试时间为402 小时,结合电动汽车自身供电单元特性,电机及控制系统电压采用浮动电压,先在额定电压下运行320小时,在最大电压和最小电压下各运行40小时,最后在额定工作电压、额定功率下运行2小时。

 

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驱动电机系统耐久循环参数图


该耐久测试方法是国内电机厂商的主流试验方法,但运用于新能源汽车有一定的局限性,主要体现在:

1、未结合实车运行伴随的温度循环情况;

2、未对关键的电机和控制器冷却系统参数进行规定;

3、未考虑实际的重复启停和倒车以及低温启动等情况。

 

目前各大车厂对如何更充分地验证单机部件和实车可靠性采取了不同的测试方法,以上述耐久测试为例,部分车厂采取先完成部件测试,再完成其它整车耐久测试工况;而部分车厂则不进行402小时的部件测试,而直接完成其它工况下的耐久测试。

 

因此,如何定义新能源汽车的车载电子产品的电气负荷、怎么积累计算电驱动系统的合适的耐久路普图和等效寿命的加速因子,是新能源汽车驱动系统环境与可靠性试验研究重点工作。

 

广电计量在新能源驱动电机领域投入了大量技术人员及设备,可根据车厂的不同测试思路完成驱动系统的测试,并结合自身丰富的项目经验为车厂提供建议,协助其更充分、科学地完成实验。


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