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电驱动耐久试验方法的研究摘要：本文简述电动汽车电驱动总成基本结构及工作原理，并针对电驱动总成的耐久验证方法进行了对比和分析，提出了优化后的验证方法，有效的实现了对电驱动总成的全面验证。
关键词：电动汽车；电驱动总成；耐久性；台架验证1 前言汽车工具是人们日常生活不可缺少的代步工具，极大程度上提高了人们的生活质量，而燃油汽车尾气污染已成为我国大气污染的主要原因之一。
与传统燃油汽车相比，新能源汽车在动力来源、尾气排放等方面具有明显优势。
电动汽车动力总成，作为汽车的动力驱动单元，无疑是电动汽车最重要的总成之一。
纯电汽车驱动总成主要分为两大类：电驱动桥和轮毂电机驱动，电驱动桥即将电机及减速箱放置在汽车前桥或后桥（或称前轴，后轴）位置；轮毂电机驱动（IWD：internal-wheel-drive）技术又称车轮内装电机技术，它的最大特点就是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内，因此将电动车辆的机械部分大大简化[2]。
作为一种新型的电动汽车动力总成，在很多技术方面还处于早期的研发阶段。
对于耐久性能试验是一项关键技术课题，电驱动总成包含电机和减速箱两大部件，此总成中包含电器件和机械件，其驱动耐久的失效模式完全不一样，电器件主要考核老化和绝缘，而机械件考核的是点蚀和断裂。
而由于现在的动力总成集成程度越来越高，电器件和机械件紧凑结合，对验证这些不同失效模式的部件，给传统的试验方法带来了不小挑战，且很难准确完整地验证这些部件和工况。
本文将简述纯电动汽车驱动总成的基本结构及工作原理，并正对驱动耐久试验的试验方法和理论进行详细的分析，提出最新的试验验证的解决方案，为解决纯电汽车驱动总成耐久试验的方法提供依据和指导。
2 纯电动汽车电驱动总成的结构和工作原理2.1 IWD 轮毂驱动总成结构和工作原理以某国外公司轮毂电机结构为例，轮毂驱动总成由电机驱动，经过行星齿轮减速机构，将电机的高转速动力转换为高扭矩动力，带动车辆驱动整车。
电动汽车驱动电机寿命和可靠性分析摘要：驱动电机轴承作为电动汽车的关键部件，其使用寿命与可靠性将直接影响到驱动电机运行性能，对于相关测试与评估技术的应用提出现实需要。
本文结合驱动电机常见故障进行系统关键组成部分的可靠性评价，通过搭建试验平台、完善试验参数设计，最终选择以运行环境温度、速度变化情况以及载荷条件作为核心指标进行关键零部件使用寿命与可靠性评价。
测试结果表明，润滑脂的选用、密封结构设计与材料高低温性能是影响电机轴承寿命与可靠性的重要参数，将该研究结果进行总结，能够为国内驱动电机技术改良与性能优化方案的编制提供重要借鉴思路。
关键词：电动汽车；驱动电机；轴承寿命；可靠性评价引言：近年来在能源结构调整与环保政策支持下，我国电动汽车产量呈逐年提升趋势。
驱动电机作为电动汽车的核心部件，在瞬时功率、过载能力、抗环境影响等性能方面均优于传动发动机，但以电机轴承为代表的关键零部件仍在使用寿命、安全可靠性能方面存在一定不足，对于电机综合性能评价提出客观要求。
1电机故障分析与评价模型建立1.1常见故障类型驱动电机常见故障包含以下三种类型：（1）温度型，包括因温度过高引发绕组烧毁、轴承老化、转轴弯曲变形等问题；（2）振动型，包含因电机振动引发的绕组窜动、绝缘性能下降、铁芯松散等问题；（3）污染型，包括因环境污染或化学腐蚀引发的绝缘老化、润滑不良、轴承疲劳、零部件锈蚀等问题[1]。
其中轴承磨损失效与绝缘老化为引发驱动电机故障的主要原因，润滑油脂甩出和挥发、电机频繁启停、车内载重变化均易影响到驱动电机及其零部件的使用性能，如何建立有效评价模型实现对驱动电机的使用寿命及运行可靠性的量化评价，成为当前亟待解决的问题。
1.2寿命与可靠性评价模型通常在驱动电机内部包含2个轴承系统，绝缘系统则包含匝间、相间、槽间共3种类型，任一部件发生故障均会影响到电机的可靠性[2]。
其中在电机轴承模型设计上，已知轴承寿命服从双参数威布尔分布，设轴承特征寿命为η、形状参数为m、额定动负载为C、转速为n，轴承寿命指数为E、载荷系数为fP，在可靠度为R时轴承寿命及修正系数分别为LR 和fR，则轴承寿命与可靠度模型分别为：在电机绝缘系统模型设计上，已知绝缘系统可靠性服从指数分布，设绝缘系统失效率为λb ，环境、质量、种类、结构系数分别为πE、πQ、πK、πC，温度、加速常数分别为NTS 和G，失效率及其调整系数分别为λ2i（i=1,2,3）和A，则绝缘系统可靠度模型为：2驱动电机寿命与可靠性测试结果2.1关键部件特性分析以电机轴承作为关键部件，通常电动汽车驱动系统主要选用深沟球轴承，采用脂润滑方式设计，适用于中、低速运行工况环境。
《电动汽车用驱动电机系统及电驱动总成能效等级和试验方法》编制说明一、工作简况1、任务来源电动汽车的应用和推广，是目前节能、环保的发展需求。
驱动电机系统及电驱动总成是电动汽车中最为重要的能量转换单元，是实现电力驱动的关键所在，其能量转换的效率、等级等，直接影响着车辆续驶里程、节能水平等。
当前，国内外的相关标准法规基本聚焦于效率的测试方法，未定义出产品的能效等级划分，如GB/T 18488-2015即只给出了产品效率的测试要求，ECE R85及日本的部分法规甚至更为简单，未给出全转速、转矩范围内的效率测试。
通过定义驱动电机系统及电驱动总成的能效等级及更为细致、统一的试验条件、试验方法，可以使相关产品“分门别类”，避免“良莠不齐”，引导企业和产品向高质量发展，推动电动汽车行业规范、健康发展。
中国汽车工程学会于2018年月批准该项目立项，并将《电动汽车用驱动电机系统及电驱动总成能效等级和试验方法》团体标准制定列入2018年计划，立项通知编号：2018-17号。
2、工作过程2018年3月开始，组织行业力量广泛开展调研，与主机厂（北汽新能源/上汽捷能/比亚迪/吉利/广汽新能源）及零部件供应商（苏州汇川/合肥巨一）等交流能效测评方法。
2018年10月30日，在浙江绍兴卧龙集团召开《电动汽车用驱动电机系统及电驱动总成能效等级和试验方法》团标工作组启动会，中国汽车技术研究中心有限公司、重庆长安汽车股份有限公司、苏州汇川联合动力系统有限公司、国家新能源汽车技术创新中心、比亚迪汽车工业有限公司、北汽新能源汽车股份有限公司、上汽捷能汽车技术有限公司、吉利汽车研究院(宁波)有限公司、南京越博动力系统股份有限公司等各机构及企业的领导专家齐聚一堂，共同讨论商定标准制定工作。
确认了标准适用范围为电动汽车用驱动电机系统、以及包括电机、变速装置等多种形式在内的电驱动总成，对仅具有发电功能的车用电机及其控制器可以参照本规范执行。
同时也基本确认了测试项目与要求。
新能源汽车驱动器环境可靠性试验规范目录一．目的和范围................................................错误!未定义书签。
二．引用标准..................................................错误!未定义书签。
三．试验设备要求..............................................错误!未定义书签。
四．术语定义..................................................错误!未定义书签。
1.标准大气条件............................................错误!未定义书签。
2.高温贮存试验............................................错误!未定义书签。
3.低温贮存试验............................................错误!未定义书签。
4.高温运行试验............................................错误!未定义书签。
5.低温运行试验............................................错误!未定义书签。
6.恒定湿热试验............................................错误!未定义书签。
7.温度循环试验............................................错误!未定义书签。
8.高温极限试验............................................错误!未定义书签。
9.低温极限试验............................................错误!未定义书签。
电动汽车用驱动电机系统及电驱动总成能效等级和试验方法1 范围本规范规定了电动汽车用驱动电机系统及电驱动总成能效等级划分方法、试验条件和试验方法等。
本规范适用于电动汽车用驱动电机系统、以及包括电机、变速装置等多种形式在内的电驱动总成，对仅具有发电功能的车用电机及其控制器可以参照本规范执行。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB 755-2008 旋转电机定额和性能GB/T 18488.1-2015 电动汽车用驱动电机系统第1部分：技术条件GB/T 18488.2-2015 电动汽车用驱动电机系统第2部分：试验方法3 术语和定义GB/T 19596、GB/T 18488.1-2015中确立的及下列术语和定义适用于本规范。
3.1电驱动总成electric drive assembly电动汽车动力驱动总成单元，包括但不限于以下部分：驱动电机、变速装置、电机控制器等。
3.2能效energy efficiency在规定的测试条件及测试方法下，驱动电机系统或电驱动总成的高效工作区（效率不低于85%）占总工作区的百分比数值。
4 技术要求4.1基本要求驱动电机系统及电驱动总成的一般性要求、输入输出特性、环境适应性、可靠性等应分别符合相关标准。
4.2测试用仪器仪表要求除另有规定外，测试中所使用的仪器仪表的选择及准确度等应满足GB/T 18488.2-2015中4.2的规定和要求。
4.3能效等级划分驱动电机系统或电驱动总成能效等级分为4级，如表1、表2所示，其中1级能效最高。
表1 电驱动总成能效等级5 试验方法驱动电机系统或电驱动总成能效试验方法参考GB/T 18488.2-2015中7.2.5.7规定的方法执行，样品冷却入口温度50℃±2℃，必要时可增大温度允差；流量依据产品的技术要求规定；风冷机的吹拂点、散热片等温度按制造厂的规定；电机绕组温度不低于70℃，上述条件应在测试报告中予以说明。
驱动电机系统可靠性测试方法研究和影响因素分析驱动电机系统可靠性测试方法研究和影响因素分析随着汽车智能化和电动化的发展，驱动电机系统在车辆中的重要性逐渐增加，它不仅决定了车辆的动力性能和驾驶舒适性，还直接关系到车辆的安全性和可靠性。
因此，对驱动电机系统的可靠性测试方法及其影响因素进行研究具有重要意义。
一、驱动电机系统可靠性测试方法1. 相关指标选择电机系统可靠性测试的指标主要包括寿命、热稳定性、抗干扰能力等。
其中寿命是最重要的指标，通常采用加速寿命试验和物理寿命试验来评估。
在加速寿命试验中，可以通过加速环境和载荷等方式模拟实际环境下的使用情况，以缩短试验时间，达到快速评估寿命的目的。
对于电机系统的热稳定性和抗干扰能力等指标，可以采用相应的试验方法进行测试。
2. 测试方法选择电机系统可靠性测试的方法主要包括试验台测试和路试测试。
试验台测试可以对各个部件进行集成测试，包括电机、控制器、传动系等，通过模拟不同工况下的负载、温度等环境来进行试验，具有稳定的环境条件和可控的测试参数，适合评估各项性能指标。
而路试测试则能够模拟真实的使用环境，能够全面评估系统的性能和可靠性，但受到测试环境和测试参数的限制，需要费用和时间成本较高。
二、影响因素分析1. 环境因素电动车的电机系统应用环境一般应在室外，环境条件恶劣，如极高（低）温、高湿度、强烈的紫外线照射、大气污染物等，会对电机系统寿命、热稳定性、抗干扰能力等产生不同程度的影响。
2. 负载因素负载是指驱动电机系统所承受的负荷。
负载变化会引起电机的电感、电阻、电容等多个参数发生变化，影响到系统的输出效率、寿命等。
此外，负载的变化还会导致电机系统内部温度的变化，直接影响电机系统热稳定性。
3. 控制参数因素电机系统的控制参数包括转速、电流、电压等多个方面。
控制参数的变化会影响到电机系统输出功率、效率、发热性能等，从而影响到整个系统的可靠性。
结论综合以上分析可知，驱动电机系统可靠性测试的方法包括加速寿命试验、物理寿命试验、试验台测试及路试测试等多种方式。
车用驱动电机系统振动测试标准分析杨建川（无锡威孚电驱科技有限公司，江苏无锡214028）摘要：振动试验是驱动电机系统设计验证及电动汽车可靠性重要测试项目。
简要分析了振动试验国标、ISO、IEC标准的关系，试验条件及应用现状。
主要分析了依据现行国标GB/T18488.1-2015进行振动试验的不足，并探讨了振动测试标准修订改进方向。
关键词：电动汽车；驱动电机系统；正弦振动；随机振动；测试；标准中图分类号：U469.72文献标志码：A文章编号：1673-6540（2021）03-0094-05doi：10.12177/emca.2020.218Analysis of Vibration Test Standards for Vehicle Drive Motor SystemYANG Jianchuan(Wuxi Weifu E-Drive Technologies Co.,Ltd.,Wuxi214028,China)Abstract:Vibration test is an important item for driving motor system design verification and electric vehicle reliability.The relationship between Chinese national standards,ISO standards and IEC standards,test conditions and application status of vibration test are briefly analyzed.The shortcomings of vibration test according to the current national standard GB/T18488.1—2015are analyzed,and the revision and improvement direction of vibration test standard is discussed.Key words：electric vehicle；drive motor system；sinusoidal vibration；random vibration；test；standard0引言道路行驶汽车受到车轮及悬架系统传递的地面激励振动和冲击,汽车搭载部件如发动机、变速箱、减速器、冷却散热系统、驱动电机及控制器等运转工作时,均会产生混合振动和噪声，从而影响汽车振动噪声品质以及可靠性，故驱动电机系统厂家在开发阶段做电机空载及负载工况振动噪声试验⑴。
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，主要体现在发电、电动以及额定扭矩和峰值扭矩的时间分配以及循环频次上。
考虑到车用驱动电机系统在高速工作时的可靠性问题，增加了最高工作转速的考核项目。
5.检查及维护(1)随时检查采用故障诊断器、仪表和计算机等随时监测远行数据，超过限值范围时，发出警报或紧急停车。
依据故障严重程度进行处理。
若属于被测驱动电机系统故障，则算故障停车，记录故障停车时间、原因及处理情况。
监听被测驱动电机系统运行异响必要时采取措施。
在1h内适时记录被测电机的扭矩和转速，电机控制器的直流母线电压和电流、电机表面温度以及冷却液的温度和流量。
必要时，进一步检查电机控制器功率元件的工作温度。
如果电机安装有热敏温度传感器，则一并检查电机绕组的工作温度，并画在以运行持续时间(h)为横坐标的监督曲线上。
24h检查时允许停机1次，巡视试验设备，并检查连接如紧固件、管路、软管、电缆及接口。
检查冷却液液面高度，判断冷却液是否存在渗漏。
停机检查最多不超过0.5h。
(2)故障及停机处理当出现故障时，应进行故障分析，排除故障并记录。
被中断的负荷循环不计入驱动电机系统可靠性工作时间。
如果停机超过1h，则重新开启循环后的1h不计入驱动电机系统可靠性工作时间。
6.试验考核时间的确定驱动电机系统可靠性考核的目的是验证系统的可靠性是不是满足电动汽车的需要，即判断电机系统产品是否满足可靠度要求，满足则接受这批产品。
为了方便安排试验，因此采用定时截尾试验方法。
为了尽快判定是否满足要求，因此采用加速寿命试验，关键是加速应力和加速系数的确定。
考虑到试验条件的限制，加速应力选用负载转速和功率。
经过前期的研究表明，电机系统中几乎所有零部件的寿命的加速系数最后都归结为温度的特性方程，因此如果能提高系统各部件的温度，就能提高加速系数，而功率(最后归结为损耗)将是影响温度的有效方法。
假定：(1)驱动电机系统的效率近似不变；(2)路况条件下的平均功率为额定功率的60%；(3)零部件的温升只与损耗和热阻有关，而热阻不变，即零部件的温升与损耗成正比；(4)环境温度20℃；假定额定工况下电机驱动系统的寿命为=3000h，可靠度=0.9，置信度为90%，则失效率为：由于只有一个样本，因此允许失效数为0；则样品试验小时数和试验截止时间都为T=65563h。
即正常试验必须做将近7年；因此必须从事可靠性加速试验。
以电机绕组绝缘(绝缘等级F级)为例，其加速系数与温度的关系如下：式中T1为额定工况下的绕组温度，T2为加速情况下的绕组温度，B为常数。
假定该电机在额定功率情况下的温升为略低于F级绝缘的允许温升，为100K，因此其额定工况下的温升为60K，如果在额定功率下加速试验，则加速系数为：Acoil1＝33.6 (3)即加速条件下的试验截止时间为：即试验1951h不出现故障即可接受。
若希望试验截止时间为400h，则要求加速系数为：绕组温升121K，功率为额定功率的1.2倍。
当然，单纯的功率增加对电机和控制器各部分的加速系数是不同的，特别是散热方式的不同和对机械损耗的影响，因此该加速能力的估算是粗略的，仅作参考。
7.最高电压最低电压时间的确定镍氢蓄电池的平台区域较小，而锂离子蓄电池的平台区域要大很多。
在纯电动汽车的应用中，直流母线的电压变化基本和蓄电池放电的特性一致，不过由于蓄电池配置的不同，放电倍率不同，最高电压和最低电压出现的时间也不同。
然而，由于电动汽车中不可避免的会出现短时峰值功率和能量回馈，即短时的高倍率放电和充电，高倍率放电增加了低电压出现的时间，回馈则增加了高电压条件下工作的时间。
在混合动力汽车中，高电压和低电压的出现则与能量配合和能量管理策略有关。
因此，虽然实际蓄电池的放电特性中高电压和低电压出现的时间相对较短，但为了实现可靠性考核的目的，保证产品被接受的置信度，采用适当延长最高工作电压和最低工作电压的施加时间，可以起到加速试验的效果，一方面可以考核对功率电路的高电压应力，另一方面，通过施加较低电压，提高电机的温升实现更进一步的加速考核。
本文所列公式请参看《汽车与配件》NO.44相关文章。
