驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的可靠性是電動汽車產(chǎn)品開發(fā)中關(guān)注的重點(diǎn)，直接影響用戶駕乘體驗(yàn)。在驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)研發(fā)、定型階段，通過合理的臺架可靠性試驗(yàn)，可以充分暴露產(chǎn)品各方面的缺陷，為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)改進(jìn)提供依據(jù)，從而提高產(chǎn)品的可靠性。隨著電動汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，制造商、設(shè)計(jì)師及用戶對驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的理解更加深入，對驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的可靠性也提出了更具體的要求。

為適應(yīng)我國未來一段時(shí)期驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)品技術(shù)趨勢及其可靠性發(fā)展需求，GB/T 29307-2022 電動汽車用驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)方法 已于 2022-12-30 發(fā)布，并將于 2023-07-01正式實(shí)施。

本標(biāo)準(zhǔn)通過對驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的主要失效模式、國內(nèi)外主流可靠性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)以及發(fā)動機(jī)可靠性試驗(yàn)方法等進(jìn)行了充分的調(diào)研后， 參考ISO-21782系列標(biāo)準(zhǔn)， 并基于用戶實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，針對驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過程中受到的機(jī)械應(yīng)力、電應(yīng)力、熱應(yīng)力分別設(shè)計(jì)了可靠性驗(yàn)證工況，主要解決原標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)工況運(yùn)行過溫、考核不全面等問題。

《電動汽車用驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)方法》是一個(gè)為評估電動汽車驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)可靠性而制定的標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)提供了一系列細(xì)致的測試方法和技術(shù)要求，以保證電動汽車驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用過程中的可靠性。標(biāo)準(zhǔn)覆蓋了驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的各個(gè)方面，包括性能測試、耐久性測試、環(huán)境測試、電氣安全測試和軟件安全測試。測試方法包括循環(huán)測試、持久性測試、環(huán)境模擬測試等。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是為了提高電動汽車驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的可靠性，保證電動汽車的安全、穩(wěn)定和可靠的使用，并為電動汽車的普及和發(fā)展提供了技術(shù)支持。實(shí)施這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可以確保電動汽車驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性，并為消費(fèi)者和生產(chǎn)廠家提供了一個(gè)公平、合理的評估和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

電動汽車用驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)方法

1  范圍

本文件規(guī)定了電動汽車用驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)臺架可靠性試驗(yàn)的試驗(yàn)條件、試驗(yàn)程序、試驗(yàn)方法、檢查及維護(hù)、試驗(yàn)結(jié)果整理、可靠性評定和試驗(yàn)報(bào)告。

本文件適用于電動汽車用驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)，僅具有輔助驅(qū)動功能或發(fā)電功能的車用電機(jī)系統(tǒng)參照執(zhí)行。

2  規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文 件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。

GB/T    2900.13    電工術(shù)語  可信性與服務(wù)質(zhì)量
GB/T     18488.1    電動汽車用驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng) 第1部分：技術(shù)條件
GB/T    18488.2    電動汽車用驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)  第2部分：試驗(yàn)方法
GB/T    19596    電動汽車術(shù)語
QC/T    893    電動汽車用驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)故障分類和判斷
QC/T     1022—2015    純電動乘用車用減速器總成技術(shù)條件

3  術(shù)語和定義

GB/T 2900. 13、GB/T18488. 1、GB/T19596和QC/T 893界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1、額定電壓  rated voltage
由制造商申明的直流母線的標(biāo)稱電壓值。

3.2、持續(xù)轉(zhuǎn)矩  continuous torque
在制造商規(guī)定的條件下，驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)能夠長時(shí)間持續(xù)工作的最大機(jī)械轉(zhuǎn)矩。

3.3、額定轉(zhuǎn)速  rated speed
在制造商規(guī)定的條件下，驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)能夠輸出持續(xù)轉(zhuǎn)矩的最高轉(zhuǎn)速。

4  試驗(yàn)條件

4.1 通用要求
4.1.1  被測裝置應(yīng)是符合產(chǎn)品技術(shù)文件規(guī)定的驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)。
4.1.2 若無特殊規(guī)定，試驗(yàn)條件應(yīng)滿足GB/T 18488.2中試驗(yàn)準(zhǔn)備的要求。

4.2 冷卻

試驗(yàn)過程中的冷卻設(shè)備或冷卻條件應(yīng)滿足如下要求：

--對于風(fēng)冷的驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)，試驗(yàn)過程中應(yīng)帶有實(shí)際裝車時(shí)的風(fēng)冷電機(jī)；
——對于自然冷卻的驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)，可外加風(fēng)機(jī)對驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻；
——對于液冷或油冷的驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)，應(yīng)使用制造商規(guī)定的冷卻液或潤滑油，并在試驗(yàn)過程中根據(jù)制造商的規(guī)定進(jìn)行定期更換；
———驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的冷卻條件宜模擬其在車輛中的實(shí)際使用條件，驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)冷卻裝置的型號、冷卻液的種類、流量(或壓力)和溫度應(yīng)記錄于試驗(yàn)報(bào)告中。

5  試驗(yàn)程序

5.1 試驗(yàn)前準(zhǔn)備

5.1.1 控制器和電機(jī)之間連接線宜與實(shí)際車輛一致，同時(shí)安裝好監(jiān)測系統(tǒng)。為確保系統(tǒng)能正常工 作，應(yīng)對必要的關(guān)聯(lián)信號進(jìn)行模擬或者通過其他方法進(jìn)行屏蔽。

5.1.2 供電電源、試驗(yàn)臺架及監(jiān)測系統(tǒng)的工作狀態(tài)應(yīng)正常。

5.1.3  當(dāng)被測驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)包含減速器時(shí)，試驗(yàn)前應(yīng)按照QC/T 1022—2015中6.2.3的要求或制造商 的規(guī)定進(jìn)行磨合，磨合后更換潤滑油。

5.1.4  當(dāng)被測驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)包含減速器時(shí)，性能初試、性能復(fù)試及可靠性試驗(yàn)工況的設(shè)定應(yīng)按照減速 器減速比進(jìn)行折算。

5.2 性能初試
性能初試應(yīng)按照GB/T 18488.2的要求進(jìn)行絕緣電阻測試、額定轉(zhuǎn)速及最高工作轉(zhuǎn)速下的峰值轉(zhuǎn)矩測試。

5.3  可靠性試驗(yàn)
可靠性試驗(yàn)應(yīng)按照第6章的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)。

5.4  性能復(fù)試
可靠性試驗(yàn)完成后，按照5.2的規(guī)定進(jìn)行性能復(fù)試。

6  試驗(yàn)方法

6.1 試驗(yàn)樣件

本文件中可靠性試驗(yàn)包含兩部分，如表1所示，每部分應(yīng)使用單獨(dú)的樣件a、b進(jìn)行試驗(yàn)。

6.2  轉(zhuǎn)速升降循環(huán)

6.2.1 轉(zhuǎn)速升降循環(huán)應(yīng)按照圖1和表2進(jìn)行，試驗(yàn)電壓為額定電壓。

6.2.2 試驗(yàn)總循環(huán)次數(shù)宜按照表3進(jìn)行，制造商可根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)文件要求或與用戶協(xié)議，選擇表3中相 應(yīng)嚴(yán)酷等級的循環(huán)次數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，并在試驗(yàn)報(bào)告中說明，可靠性試驗(yàn)循環(huán)次數(shù)推薦原則見附錄A。

標(biāo)引符號說明：

nmax———最高工作轉(zhuǎn)速；
t      ———單次循環(huán)總時(shí)間；
T s  — 試 驗(yàn) 轉(zhuǎn) 矩 。
注：試驗(yàn)時(shí)，允許轉(zhuǎn)速變化引起的試驗(yàn)轉(zhuǎn)矩波動。

推薦選擇較小的試驗(yàn)轉(zhuǎn)矩Ts,以保證花鍵或齒輪維持嚙合狀態(tài)。

轉(zhuǎn)速變化速率宜與實(shí)車一致，由制造商根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)文件要求或與用戶協(xié)議確定。

tz和ta的設(shè)定參考測試設(shè)備的響應(yīng)時(shí)間，在設(shè)備響應(yīng)足夠快的情況下可以盡量小。

6.3  轉(zhuǎn)矩負(fù)荷循環(huán)
6.3.1  轉(zhuǎn)矩負(fù)荷循環(huán)應(yīng)按照圖2和表4進(jìn)行。

6.3.2 試驗(yàn)總循環(huán)次數(shù)及其所包含的各電壓下的試驗(yàn)循環(huán)次數(shù)宜按照表5進(jìn)行，制造商可根據(jù)產(chǎn)品技 術(shù)文件要求或與用戶協(xié)議，選擇表5中相應(yīng)嚴(yán)酷等級的循環(huán)次數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，并在試驗(yàn)報(bào)告中說明。

6.3.3  當(dāng)被測驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)工作于滿功率工作上、下限電壓時(shí)，允許因母線電壓波動引起的試驗(yàn)轉(zhuǎn)矩 波動。

標(biāo)引符號說明：
n,——額定轉(zhuǎn)速；
T?！逯缔D(zhuǎn)矩；
Tx——持續(xù)轉(zhuǎn)矩；
Tr ——饋電狀態(tài)下的持續(xù)轉(zhuǎn)矩；
t    —-—單次循環(huán)總時(shí)間。

注1:當(dāng)被測驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)工作于滿功率工作下限電壓時(shí)，允許Tp降至此條件下可輸出的最大轉(zhuǎn)矩。

注2:當(dāng)被測驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)工作于滿功率工作下限電壓時(shí)，允許T √ 降至此條件下可輸出的持續(xù)轉(zhuǎn)矩，TF同理。

”選擇合適的時(shí)長tg,保證電機(jī)溫度維持在持續(xù)轉(zhuǎn)矩規(guī)定的溫升限值5℃以內(nèi)，推薦tg=4s,如果試驗(yàn)過程中電機(jī)過溫，可適當(dāng)延長tg。

7  檢查與維護(hù)

7.1 一般要求

檢查及維護(hù)按照7.2～7.5的要求進(jìn)行，但是其內(nèi)容及周期可做適當(dāng)?shù)脑鰷p，檢查的結(jié)果及維護(hù)情況應(yīng)詳細(xì)記錄。

7.2  隨時(shí)的檢查

7.2.1  采用故障診斷器、儀表和計(jì)算機(jī)等隨時(shí)監(jiān)測運(yùn)行數(shù)據(jù)，超過限值范圍時(shí)，發(fā)出警報(bào)或緊急停 機(jī)，根據(jù)故障嚴(yán)重程度，進(jìn)行處理。若屬于被測驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)故障，則算為故障停機(jī)。記錄故障停機(jī)時(shí) 間、原因及處理情況。

7.2.2  監(jiān)聽被測驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行聲響，當(dāng)出現(xiàn)明顯異常噪聲時(shí)，應(yīng)停機(jī)檢查緊固件、機(jī)械連接件以 及被測驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)狀態(tài)，排查確認(rèn)噪聲源，并根據(jù)具體情況判斷是否繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。

7.3  每1 h的檢查

在1h內(nèi)適時(shí)地記錄被測電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，電機(jī)控制器的直流母線電壓和電流，冷卻條件，以及 電機(jī)控制器功率元件的工作溫度。如果電機(jī)安裝有溫度傳感器，則一并檢查電機(jī)繞組的工作溫度，并通 過溫度— 時(shí)間關(guān)系曲線進(jìn)行觀察監(jiān)控。如被測驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)包含減速器，還應(yīng)監(jiān)控減速器油溫，不得超過最高許用溫度。

7.4  每24 h的檢查

7.4.1  允許停機(jī)1次，巡視試驗(yàn)設(shè)備，并檢查緊固件、機(jī)械連接件及管路，尤其是軟管，檢查連接電纜及 接口。

7.4.2 檢查冷卻液液面高度，冷卻系統(tǒng)回路是否存在滲漏等狀況，缺液時(shí)可補(bǔ)充冷卻液。

7.4.3  停機(jī)檢查時(shí)間最多不超過1h。

7.5  故障及停機(jī)的處理

7.5.1  記錄每次停機(jī)的原因及操作內(nèi)容。

7.5.2  當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)進(jìn)行故障分析和記錄，并由制造商根據(jù)具體情況給出處理建議。

7.5.3  試驗(yàn)過程中允許按照產(chǎn)品質(zhì)量要求對易損件進(jìn)行定期更換。

7.5.4  被中斷的負(fù)荷循環(huán)不計(jì)入驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)可靠性的工作時(shí)間。如果停機(jī)時(shí)間超過1h,則重新開 始循環(huán)后的1h不計(jì)入驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的可靠性工作時(shí)間。

8  試驗(yàn)結(jié)果處理

8.1  根據(jù)QC/T 893進(jìn)行故障記錄，并提供故障相關(guān)照片。

8.2 依據(jù)被測驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)實(shí)際持續(xù)運(yùn)行時(shí)間(h)和運(yùn)行過程中的記錄，按照第9章進(jìn)行評定。

9  可靠性評定

9.1  制造商可根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)文件要求或與用戶協(xié)議，選擇使用平均首次失效前時(shí)間(MTTFF)、故障 停機(jī)次數(shù)、平均失效間隔工作時(shí)間(MTBF)及平均失效間隔工作時(shí)間的置信下限(01)來進(jìn)行可靠性 評定。

平均首次失效前時(shí)間(MTTFF)可通過公式(1)和公式(2)進(jìn)行計(jì)算。

式中：

MTTFF —--平均首次失效前時(shí)間點(diǎn)估計(jì)值，單位為小時(shí)(h);

T'  ——無故障工作總時(shí)間，單位為小時(shí)(h);

n′           發(fā)生故障驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)數(shù)量；

T′ ——第j個(gè)電機(jī)系統(tǒng)首次故障時(shí)間，單位為小時(shí)(h),不計(jì)輕微故障；n               ——試驗(yàn)的系統(tǒng)總數(shù)；

T 。- - 定時(shí)截尾時(shí)間。

平均失效間隔工作時(shí)間(MTBF)可通過公式(3)和公式(4)進(jìn)行計(jì)算。

式中：

(4)

MTBF ——平均失效間隔工作時(shí)間的點(diǎn)估計(jì)值，單位為小時(shí)(h);
r            ———T時(shí)間內(nèi)發(fā)生的故障總數(shù)，不含輕微故障；
k           —— 中止試驗(yàn)系統(tǒng)數(shù)；
T           —--工作總時(shí)間，單位為小時(shí)(h);
T,          ——第j個(gè)電機(jī)系統(tǒng)中止試驗(yàn)時(shí)間，單位為小時(shí)(h),不計(jì)輕微故障。
平均失效間隔工作時(shí)間的置信下限(01)可通過公式(5)進(jìn)行計(jì)算。

           …… ……………………… (5)

式中：

01   ——平均失效間隔工作時(shí)間置信下限值，單位為小時(shí)(h);

X2[2(r+1),a] — — 自由度為2(r+1),置信水平為1- α的X2分布值，建議α為0. 1。

9.2 可靠性試驗(yàn)后，驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的性能復(fù)試應(yīng)滿足：

—  運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不應(yīng)出現(xiàn)異常噪聲及軸承卡滯現(xiàn)象；

—— 絕緣電阻值應(yīng)滿足GB/T 18488.1的相關(guān)規(guī)定；

性能初試相比，額定轉(zhuǎn)速及最高工作轉(zhuǎn)速下的峰值轉(zhuǎn)矩衰減應(yīng)不大于5%。

10  試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)報(bào)告至少應(yīng)包括以下內(nèi)容：

a)    前言：說明試驗(yàn)任務(wù)的來源；

b)    試驗(yàn)依據(jù)；

c)    試驗(yàn)?zāi)康模?/span>

d)    試驗(yàn)對象：注明被測驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的主要參數(shù)，并附加圖形、照片及必要的說明；

e)    試驗(yàn)設(shè)備及儀表：應(yīng)寫明主要設(shè)備及儀表的名稱、廠家、型號、精度及其他基本參數(shù)，以及校準(zhǔn) 有效日期及測量部位；

f)     試驗(yàn)條件與標(biāo)準(zhǔn)不同之處；

g)    試驗(yàn)結(jié)果：

1)  對原始數(shù)據(jù)加以整理，宜用曲線表示，重要的數(shù)據(jù)可以列表；

2)  可靠性評價(jià)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果；

3)  故障、維修統(tǒng)計(jì)；

4) 試驗(yàn)過程中的調(diào)整更換記錄；

5)  性能測試結(jié)果。

h)    結(jié)論與建議：

1)  描述故障的模式、類型、數(shù)量；

2)  描述平均首次失效前時(shí)間、故障停機(jī)次數(shù)和平均失效間隔工作時(shí)間；

3)  必要時(shí)，根據(jù)可靠性試驗(yàn)結(jié)果，提出改進(jìn)和補(bǔ)充試驗(yàn)的建議。

i)     試驗(yàn)日期。

附 錄 A
(資料性)

可靠性試驗(yàn)循環(huán)次數(shù)推薦原則

A. 1    轉(zhuǎn)速升降循環(huán)及轉(zhuǎn)矩負(fù)荷循環(huán)的試驗(yàn)循環(huán)次數(shù)宜按照驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壽命進(jìn)行選擇，如表A . 1所示。

表A . 1 循環(huán)次數(shù)等級推薦原則

設(shè)計(jì)壽命

等級

100萬km以上等級

A60萬km等級

B30萬km等級

C A.2    轉(zhuǎn)速升降循環(huán)及轉(zhuǎn)矩負(fù)荷循環(huán)的試驗(yàn)樣本數(shù)量各為1套，如對試驗(yàn)樣本數(shù)量有更具體的要求，可按GB/T 28046.1 — 2011附錄B中的相關(guān)方法進(jìn)行試驗(yàn)循環(huán)次數(shù)的折算。

A.3    如產(chǎn)品的使用條件或構(gòu)型較為特殊，制造商也可根據(jù)產(chǎn)品具體使用條件或與用戶協(xié)議，選擇相應(yīng)嚴(yán)酷等級的循環(huán)次數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)。

參  考  文  獻(xiàn)
[1]  GB/T     28046. 1—2011    道路車輛  電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗(yàn)  第1部分：一般規(guī)定