商用车电驱动总成台架耐久试验方法

1 范围

本标准规定了电驱动桥总成耐久试验方法。

2 规范性引用文件

下列文件对于本标准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标准。凡是不注日期的文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用本标准。

GB/T 19596 电动汽车术语

GB4208 外壳防护等级（IP代码）

GB/T 4942.1 旋转电机整体结构的防护等级（IP代码）分级

GB/T 29307-2012 电动汽车用驱动电机系统可靠性试验方法

QC/T 893 电动汽车用驱动电机系统故障分类和判断

QC T 533-1999 汽车驱动桥 台架试验方法

QC T 534-1999 汽车驱动桥台架试验评价指标

QC T 1022-2015纯电动乘用车用减速器总成技术条件

3 术语和定义：

3.1 电驱动总成

新能源汽车电驱动系统总成单元，耦合组成模块包括但不限于以下部分：驱动电机模块，变速器模块，高压控制模块。

3.1 耐久性

指在规定的使用和维修条件下，达到某种技术或经济指标极限时，完成功能的能力。

3.2 耐久度

指在规定的使用和维修条件下，能够达到预定的初次大修历程而又不发生耐久性损坏的概率。

3.3 耐久性损坏

指构件的疲劳损坏已变得异常频繁；磨损超过限值；材料锈蚀老化；汽车主要技术性能下降，超过规定限值；维修费用不断增长，已达到继续使用时经济上不合理或安全不能保证的程度。其结果是更换主要总成或大修汽车。

3.4 驱动桥总成耐久性损坏判断

桥壳破裂、变形，半轴套管支撑孔磨损超限，主减速器齿轮严重磨损，或减速器壳、差速器壳破裂、磨损超限，需要大修。

3.5 持续转矩 continuous torque

车用驱动电机系统在额定电压、额定转速条件下，规定的S1工作制下的最大、长期工作的转矩。

3.6 最高工作转速 maximum work speed

相应于电动汽车最高行驶车速的电机转速，车用驱动电机系统在额定电压条件下，在该转速时应能以额定功率运行。

3.7 峰值功率 pack power

车用电驱动系统在额定电压、额定转速条件下，在一定的持续时间内能输出的最大功率。对于纯电动商务车用电驱系统，持续时间规定为60s；对于纯电动乘用车和混合动力车用电驱系统，持续时间规定为30s。

4 实验对象与试验条件

4.1 一般要求

被测电驱桥应是完整的车用电驱系统，符合制造厂技术条件的规定，电驱桥系统外观检查应符合产品标准的有关规定。

4.2 试验设备条件

4.2.1 试验用仪表精度、测量部位及试验数据的计算应符合相关标准的规定。

4.2.2 电驱桥试验用的齿轮油、冷却液应符合制造厂技术条件的规定。

4.2.3 按制造厂的规定对电驱桥及附件进行功能检查，系统应能正常工作。

4.2.4 试验电源能够满足被测驱动电机系统的功率要求，并能够工作于额定电压、最高工作电压、最低工作电压或其他工作电压。

4.3 试验环境条件

如无特殊规定，所有试验应在下列环境条件下进行：

4.3.1 温度：18℃～28℃；

4.3.2 相对湿度：45%75%；

4.3.3 气压：86kPa106kPa；

4.3.4 海拔：不超过1000m，若超过1000m，应按GB755-2008的有关规定。

4.3.5 试验过程中的冷却设备或冷却条件如下：

•  风冷的电机或者控制器，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，可以外加风机对电机或控制器进行冷却；

•  对于液冷的电机或者控制器，应尽量采用制造厂规定的冷却液；

•  冷却条件应满足产品规格说明书或制造商的规定，并在试验报告中注明。

5 试验前准备

5.1 控制器和电机之间连接线应和实际车辆一致，同时安装好检测系统。为确保系统能正常工作，应对必要的关联信号进行模拟或者通过其他方法进行屏蔽。

5.2 供电电源、试验台架及监测系统的工作状态应正常。

6、试验程序

6.1 一般要求

可靠性试验规范按照电驱动系统所应用的车辆类型进行可靠性试验，转矩负荷循环按照图1和表1进行。总计运行时间为402h，按照6.2的顺序连续试验。

6.2 试验顺序

6.2.1 被测电驱动系统工作于额定工作电压，试验转速ns保持为1.1倍额定转速nN，即ns=1.1nN，此负荷下循环320h。

6.2.2 被测电驱动系统工作于最高工作电压，试验转速ns=1.1nN，此负荷下循环40h。

6.2.3 被测电驱动系统工作于最低工作电压，试验转速ns=（最低工作电压/额定工作电压）×nN，此负荷下循环40h。

6.2.4 被测电驱动系统工作于额定工作电压、最高工作转速和额定功率状态，持续运行2h。


图1 电动汽车用驱动电机系统可靠性测试循环示意图

说明：

TN---持续转矩，单位为牛米（Nm）；

TPP---峰值转矩，其中，被测电驱动系统工作于额定工作电压或者最高工作电压状态时，TPP=（峰值功率/ns）；被测电驱动系统工作于最低工作电压状态时，TPP=（峰值功率/ns）

表1 电动汽车用驱动电机系统可靠性测试循环参数表


6.3 耐久可靠性试验应满足整车耐久试验要求

测试工况宜由实车运行工况导入，进行加速和处理。要考虑倒车、拖车、连续爬坡、连续下坡情况确定转速、转矩和持续时间，载荷谱中推荐拥堵路况占比10%，激烈驾驶工况13%，城市工况27%，城郊工况35%，高速工况15%。

6.3.1试验要求

•  可靠性试验前应先进行功能和性能检查确认。

•  可靠性试验应加入温湿度要求。

•  试验过程中一体化电驱动总成直流母线电压设定为额定电压。

•  在可靠性试验前后，开展温度梯度试验，试验方法参考GB/T 28046.4中5.2进行。

•  可靠性测试中宜实时进行振动监测，测点的布置应包括轴承外壳处；

•  试验过程中观察一体化电驱动总成、试验设备、测量参数有无异常，若出现噪音大、异响、冒烟、管路爆裂、转速失控、转矩突变、温度突变、CAN通讯中断、测量数据丢失等异常情况，需立即停机，待异常情况解除后再继续试验。

6.3.2评价标准

•  可靠性试验过程中，一体化电驱动总成不允许发生诸如电机轴承损坏、电机绕组绝缘击穿、控制器IGBT炸裂、转矩掉零或者转矩突变等严重故障，允许一体化电驱动总成在试验过程中出现过温、过压等可恢复性的保护功能故障。

•  试验完成后，一体化电驱动总成按照要求能够正常工作，不发生故障。

•  可靠性试验前后，最高效率及峰值功率、峰值扭矩下降不超过10%或满足用户要求。

•  箱体及悬置（用整车悬置）不允许出现变形、渗油、壳裂；

•  试验后拆开检查，轴承、轮齿点蚀不超过20% ，不允许出现气蚀、轮齿不允许胶合、不允许铣齿；应无渗油；

•  更换润滑油时间按照实车整车比例折算

•  考虑使用3-6台样品进行可靠性试验，参考计算置信度及可靠度。

7 可靠性评定

7.1 被测电驱动系统实际运行时间不低于402h。

7.2 可靠性试验故障用平均首次故障时间、故障停车次数及故障平均间隔时间来评定。

平均首次故障时间MTTFF





式中：

MTTFF---平均首次故障时间估计值，单位为小时（h）；

N＇---发生故障电驱动系统的数量；

T＇---无故障工作总时间，单位为小时（h）；

T＇---第j个电驱动系统首次故障时间，单位为小时（h），不计轻微故障；

n---试验的系统总数；

Tc---定时结尾时间，402h。

故障平均间隔时间MTBF



式中：

MTBF---故障平均间隔时间的点估计值，单位为小时（h）；

r---T时间内发生的故障总数，不含轻微故障

k---中止试验系统数；

T---工作总时间，单位为小时（h）；

Tj---第j个电驱动系统中止试验时间，单位为小时（h），不计轻微故障

单侧区间估计下限值按下式计算



式中：

MTBF---故障平均间隔时间置信下限值，单位为小时（h）；

X2[2(r+1),a]---自由度为2(r+1)，置信水平为a的X2分布值；建议a为0.1.

8 故障处理

8.1 随时的检查

8.1.1 采用故障诊断仪、仪表和计算机等随时检查运行数据，若超过限值范围，根据故障严重程度，发出警报或紧急停机，进行维护和处理。若属于动力单元零部件故障，则计为故障停机。记录停机的运行时间、原因及处理情况。

8.1.2 每1h的检查记录：每隔1h记录可靠性累计运行时间、动力单元输出扭矩、电机转速、电机冷却液出口温度等参数。

8.2 每24h的检查及维护

8.2.1检查动力单元漏油、漏水和漏气情况，保持动力单元及其周围的清洁，以便及时发现泄漏。

8.2.2检查电机轴承以及电机本体是否转动平顺、有无异响。

8.2.3巡视电机、控制器以及试验设备，并检查紧固件、机械连接件及管路，尤其是软管，检查连接电缆及接口。

8.2.4检查冷却液液面高度，必要时补充冷却液。

8.3 性能复试

8.3.1试验中出现故障需要中断试验时，经检查动力单元无硬件损坏，再次启动动力单元，系统能正常运转，可继续进行试验。停机时间不计入动力单元运行时间，停机时间超过1h，则重新开始的第1个循环不计入动力单元运行时间，从第2个循环开始计时。

8.3.2出现以下任意情况，试验终止：

•  电机系统硬件故障且属于QC/T839附录B规定的严重故障；

•  减速器、差速器和车桥主要部件损坏。

9 评价标准

电驱桥总成完成400h可靠性试验后能正常运转，其性能应能满足制造厂提供的技术条件要求。