纯电动汽车电驱动系统功能安全技术全方位解析

汽车行业发展至今，安全一直是汽车技术发展中一个重要的主题，对于电动汽车而言，除了必须保证符合传统汽车的相关安全性之外，针对电动汽车自身的特点必须要采取相应的专门安全措施，以进一步增强安全性保证。

电驱动系统核心零部件包括驱动电机、电机控制器及机电耦合装置等部件，是整个新能源汽车的核心所在，也是实现电能与机械能转换的关键部件，直接影响整车经济性、安全性、可靠性等性能。

电驱动系统2.0研究框架来源《节能与新能源汽车路线图2.0》

1、电驱动系统功能安全要求分析及测试

随着汽车电动化、智能化、网联化的不断发展，汽车电子电气系统不断重构，新能源汽车的安全性和可靠性成为整个行业的关注焦点。

电驱动系统的开发和测试一般采用V模型开发流程，其功能安全的验证和确认贯穿整车安全开发的全周期流程，也是功能安全开发的重要环节。

功能安全V模型开发流程

国标GB 34590-2017对功能安全也提出了明确的管理及开发的要求，电驱动系统功能安全的测试是在功能安全要求分析的基础上开展测试验证，基于相关项定义、危害分析和风险评估、安全目标、功能安全要求、功能安全验证、功能安全确认六开展，对功能要求分析及验证确认都有较强的专业要求。

功能安全测试6大环节

2、功能安全测试关键技术

随着新能源汽车领域模型预测技术、智能驾驶需求、复杂控制策略等技术不断地融入，动力控制系统承担的功能也越来越多，逐渐朝着集成化&智能控制技术方向发展，其测试也越来越复杂。

电驱动系统发展趋势：高安全+高性能+低成本+小尺寸+轻量化=集成化（少件化）+油冷化

针对高度集成化的复杂电气系统架构，以功能安全分析技术为基础，构建覆盖各类电气架构、各层级系统测试技术和测试平台，需要攻克功能安全分析技术、用户使用条件转换技术、功能安全故障分析技术、柔性测试平台构建技术四个关键技术。实现“多层次”、“多场景”、“多手段”的全面测试。

功能安全测试关键技术

根据国家标准GB/T 18384-2015《电动汽车安全要求》，电动汽车安全性能关系到电动汽车的驾驶安全、乘客的安全。为此，在我国电动汽车研究开发以及推广应用过程中，对电动汽车在危险工况下安全性能的试验检测，及具备这种试验检测条件和能力，也是电动汽车试验检测基地建设的重要项目和基本任务。

3、电驱动系统-防护安全

针对电驱动系统涉及的危险工况及可能的安全事故，为最大限度防止电动汽车安全事故的发生，要求电驱动系统在设计阶段确定其安全防护等级，保障电动汽车用电驱动系统的使用性能和安全性能。

电驱动系统防护安全设计要求

为保障电动汽车用电驱动系统的使用性能和安全性能，提升产品的技术水平，我国构建了较为完善的驱动电机标准体系，在促进电机产品设计、技术改进，加速安全性提升，保障有效测试等方面起到规范和引导的作用。

4、电驱动系统常见故障模式分类

电驱动系统作为纯电动汽车重要的动力传动与机械执行部件，新能源汽车用电机运行工况复杂，机械类故障类型影响因素多且耦合性强，电机失效所带来的安全隐患较大，对电机常见失效形式与故障类型进行分析及故障模式进行分类，提前规避与防范，从而为新能源整车开发设计、生产制造到使用运行的全寿命周期内电驱动系统的安全可靠和高品质稳定运行做基础。

电驱动系统常见故障主要有电机本体故障及电机控制器故障2种类型，可根据故障发生部位（定子、转子、轴承等）、故障失效类型（电机绝缘故障、电机绕组烧坏或机壳烧毁击穿、电机扫膛、电机异响电机过热、电机密封失效等）、及故障等级（Ⅰ级故障、Ⅱ级故障、Ⅲ级故障）来对电驱动系统故障进行分类。

电机故障类型

电机控制器故障类型

针对纯电动汽车电驱动系统，应从系统工程体系的角度，进行功能安全顶层设计，全面规划、统筹协调开展多层次、系统化的故障模式分类及相关测试技术研究与实施。

4、电驱动系统安全测试发展与展望

随着新能源汽车电动化、智能化的演进，电驱动系统向着多合一高度集成、高压化、高功率密度、高安全等级、高性价比、低噪音、高效率方向发展，而电驱动系统的功能安全测试向着多域融合和多重安全技术融合的发向发展。

（1）多域融合的功能安全测试

电动汽车逐步向智能汽车过渡，多域融合是必然趋势，驱动系统也由中央式驱动向分布式驱动发展，智能汽车所带来的复杂的应用场景和智能化的复杂算法会对测试系统有更高的要求，驱动系统将承担更多的主动安全责任。

（2）多重安全技术融合

电气化、智能化及网联化等新趋势引领新一轮汽车技术发展变革，针对新能源汽车电驱动系统的可靠性、主动安全、信息安全、被动安全、功能安全、预期功能安全等全方位、多领域安全技术融合才能保障整车级安全需求及技术更好的发展。

从零部件系统工程体系的角度，进行顶层设计，全面规划、统筹协调开展多层次、系统化汽车广义安全的测试技术研究与实施是未来汽车发展的必然趋势。