新国标18488学习笔记
GB/T 18488-2024已于2024年5月28日发布并实施,本文为其学习笔记。
本人在学习过程中发现的4处不理解(有争议)之处放在文末,欢迎大家探讨。
1、驱动电机系统的一般性项目要求
(1)一般要求:驱动电机系统应空转灵活,无异常响声或卡滞等现象。
(2)外观:外表面应无明显的破损、变形,涂覆层应无剥落;若安装铭牌,铭牌安装应端正牢固,字迹清晰;引出线或接线端应完整无损,紧固件连接应无松脱。
(3)液冷系统冷却回路密封性能:冷却回路应能承受不低于200kPa的压力;冷却回路和腔体内部应满足技术条件规定并在报告中注明;对于冷却回路有过渡接头的可分别测量或满足产品技术文件规定并在报告中注明。
(4)绝缘电阻:直流母线电压为B级电压的集成式驱动电机系统,直流端动力端子与外壳/信号端子之间的绝缘电阻均不应小于1MΩ。
(5)耐电压:直流母线电压为B级电压的集成式驱动电机系统,直流端动力端子与外壳/信号端子之间应能耐受标准中表1所规定的直流电压,试验持续时间为1min,应无击穿现象,漏电流不大于20mA。
(6)超速:驱动电机系统应能承受不低于1.1倍最高工作转速,持续时间不少于2min。
2、输入输出特性
(1)工作电压范围:工作电压范围内驱动电机系统应能输出持续转矩、持续功率、最高工作转速。
(2)30分钟持续转矩:驱动电机系统30min持续转矩应不低于产品技术文件规定,且无报警或异常。
(3)30分钟持续功率:驱动电机系统30min持续功率应不低于产品技术文件规定,且无报警或异常。
(4)峰值转矩:M1/N1类车辆驱动电机系统持续时间10s的峰值转矩不应低于产品技术文件规定,且无报警或异常;除M1/N1类以外车辆驱动电机系统持续时间30s的峰值转矩不应低于产品技术文件规定,且无报警或异常。
(5)峰值功率:M1/N1类车辆驱动电机系统持续时间10s的峰值功率不应低于产品技术文件规定,且无报警或异常;除M1/N1类以外车辆驱动电机系统持续时间30s的峰值功率不应低于产品技术文件规定,且无报警或异常。
(6)最高工作转速:驱动电机系统最高工作转速不应低于产品技术文件规定,工作于该转速下允许的最大功率时,持续时间满足前述要求,且无报警或异常。
(7)驱动电机系统效率:额定电压下,驱动电机系统的最高效率不应低于85%;高效工作区(效率不低于85%)占总工作区的百分比应满足产品技术文件规定。
(8)转速控制精度:具有转速控制功能的驱动电机系统,驱动电机轴伸端转速10000r/min以下时控制精度应在-50r/min~50r/min;10000r/min及以上时控制精度应在-0.5%~0.5%范围内。
(9)转矩控制精度:具有转矩控制功能、峰值转矩不大于500Nm的驱动电机系统,驱动电机轴伸端转矩100Nm以下时控制精度应在-5Nm~5Nm范围内,驱动电机轴伸端转矩100Nm及以上时控制精度应在-5%~5%范围内;峰值转矩大于500Nm的驱动电机系统,驱动电机轴伸端转矩不大于五分之一峰值转矩时控制精度应在峰值转矩的-1%~1%范围内,驱动电机轴伸端转矩大于五分之一峰值转矩时控制精度应在-5%~5%范围内。
(10)堵转转矩:具有堵转转矩控制要求的M1/N1类车辆的驱动电机系统,持续时间不少于5s的最大堵转转矩不应低于产品技术文件规定,且无报警或异常;具有堵转转矩控制要求的除M1/N1类车辆以外的驱动电机系统,持续时间不少于10s的最大堵转转矩不应低于产品技术文件规定,且无报警或异常。
(11)馈电特性:驱动电机系统运行于馈电状态,输入输出特性应满足前述要求。
3、安全性
(1)电位均衡:直流母线电压为B级电压的驱动电机系统中能触及的可导电部分与外壳接地点处的电阻不应大于0.1Ω;如有两个及以上接地点,应分别进行测量。分体式驱动电机系统,驱动电机及控制器应分别测量;分体式驱动电机和控制器位于电位均衡通路中时,距离不大于2.5m的两个可导电部分间的电阻不应大于0.2Ω;接地点应有接地标志,若无特定的接地点,应在有代表性且具有接地条件的位置设置接地标志。
(2)保护功能
①过压保护:当驱动电机系统直流母线电压值大于或等于过压保护限值时,应按照产品技术文件规定的过压故障保护策略,触发故障保护功能,且在满足产品技术文件规定的条件下恢复输出能力。
②欠压保护:当驱动电机系统直流电压值小于或等于欠压保护限值时,应按照产品技术文件规定的欠压故障保护策略,触发故障保护功能,且在满足产品技术文件规定的条件下恢复输出能力。
③过温保护:当驱动电机系统采样点的温度限值超过温度限值时,应按照产品技术文件规定的过温故障保护策略,触发对应故障保护功能,且在满足产品技术文件规定的条件下恢复输出能力。
④超速故障保护:当驱动电机系统运行速度超过系统过速故障保护限值时,应按照产品技术文件规定的超速故障保护策略,触发故障保护功能,且在满足产品技术文件规定的条件下恢复输出能力。
⑤通信中断故障保护:对于有整车通信功能的驱动电机系统,当驱动电机系统通信连接中断时,应按照产品技术文件规定的通信中断故障保护策略,触发故障保护功能,且在满足产品技术文件规定的条件下恢复输出能力。
⑥其他说明:如果因技术路线或系统功能划分等原因不能开展某项保护功能测试,应提供相应的证明材料并在报告中注明,证明材料至少包括实现方式和试验结果。
(3)直流母线电容放电时间:直流母线电压为B级电压的驱动电机系统应具有被动放电功能,当驱动电机控制器被切断直流母线端电源后,驱动电机控制器直流母线电容放电至60V所经过的时间不应大于5min;当驱动电机系统有主动放电要求时,控制器被切断直流母线端电源后,控制器直流母线电容放电至60V所经过的时间不应大于3s。
4、环境适应性
(1)低温:直流母线电压为B级电压的驱动电机系统应能承受-40℃、持续不少于12h的低温贮存,其他电压等级的驱动电机系统应能承受产品技术文件规定的低温贮存;贮存结束后,保持箱内温度不变,箱内复测绝缘电阻应符合前述规定,并在额定电压下空载启动,启动后按照产品技术文件规定的转矩、转速运行0.5h,应无报警或异常;恢复常态后,驱动电机系统应能在额定电压下,在峰值转矩、峰值功率正常运行,M1/N1类车辆的驱动电机系统持续时间10s,除M1/N1类以外车辆的驱动电机系统持续时间30s。
(2)高温贮存:驱动电机系统应能承受85℃、持续不少于12h的高温贮存;贮存结束后,保持箱内温度不变,箱内复测绝缘电阻应符合前述规定;恢复常态后,驱动电机系统应能在额定电压下,在峰值转矩、峰值功率正常运行,M1/N1类车辆的驱动电机系统持续时间10s,除M1/N1类以外车辆的驱动电机系统持续时间30s。
(3)高温工作:驱动电机系统应能在额定电压、持续转矩、持续功率、55℃的工作试验温度下,持续工作2h,不应出现动力中断、限功率或过温报警故障;高温试验后,保持箱内温度不变,箱内复测绝缘电阻应符合前述规定;恢复常态后,驱动电机系统应能在额定电压下,在峰值转矩、峰值功率正常运行,M1/N1类车辆的驱动电机系统持续时间10s,除M1/N1类以外车辆的驱动电机系统持续时间不小于30s;如有特殊要求,高温工作试验温度按标准推荐值,并按用户与制造商协商确定的试验要求追加试验。
(4)耐振动:在直流母线端不通电、冷却回路不通冷却液的状态下,安装在内燃机上的驱动电机系统应能承受标准规定的扫频振动和随机振动,安装在其他位置的驱动电机系统根据安装位置不同应能经受标准规定的XYZ三个方向的随机振动试验;试验时应无信号传输中断等异常现象;试验后零部件应无损坏,紧固件应无松脱现象,复测绝缘电阻符合规定,复测液冷回路密封性符合规定,驱动电机系统应能在额定电压下,在峰值转矩、峰值功率正常运行,M1/N1类车辆的驱动电机系统持续时间10s,除M1/N1类以外车辆的驱动电机系统持续时间30s;对于被测样品存在多个方向或方向不明确时,应按照均方根最大的方向条件进行试验;对于安装位置或未包含的驱动电机系统,按照车型选择RMS最大的条件进行试验;若无特殊要求,试验过程中,可控制电机运行,运行转速由制造厂提出并在报告中注明。
(5)湿热循环:在不通电、不通冷却液的状态下,驱动电机系统应能承受单次循环300min,共5次的湿热循环;试验后,应无明显的外表质量变坏及锈蚀现象,箱内复测绝缘电阻符合规定;恢复常态后,驱动电机系统应能在额定电压下,在峰值转矩、峰值功率正常运行,M1/N1类车辆的驱动电机系统持续时间10s,除M1/N1类以外车辆的驱动电机系统持续时间30s。
(6)耐机械冲击:在直流母线端不通电、冷却回路不通冷却液的状态下,安装在车身或车架上刚性点的驱动电机系统应能承受如下机械冲击:半正弦波、加速度500m/s^2、测试方向±z、脉冲时间6ms、正负方向各10次;安装在其他位置的驱动电机系统应按照产品技术文件规定进行机械冲击试验;试验时应无信号传输中断等异常现象;试验后,驱动电机系统不应有机械损伤和影响高压安全的变形,复测绝缘电阻应符合规定,复测冷却回路密封性应符合规定,试验后,驱动电机系统应能在额定电压下,在峰值转矩、峰值功率正常运行,M1/N1类车辆的驱动电机系统持续时间10s,除M1/N1类以外车辆的驱动电机系统持续时间30s;对于被测样品存在多个方向或方向不明确时,应在三个方向分别进行试验;若无特殊要求,试验过程中,可控制电机运行,运行转速由制造厂提出并在报告中注明。
(7)防水/防尘:一般要求满足GB4208中规定的IP67或更高等级的防护要求;若产品技术文件有明确安装位置规定,驱动电机系统防尘、防水等级根据整车空载时的布置高度而定:1)若驱动电机系统下表面距地面高度小于300mm应至少满足IP67;2)若不小于300mm且部件下方无遮拦,高压部件应至少满足IP55;3)若不小于300mm且部件下方有遮拦,应至少满足IP54。风冷系统系统的风扇防护等级应满足产品技术文件要求;对于与其他部件共壳体的驱动电机系统,可以驱动电机系统以整车安装形式开展试验;试验后,复测绝缘电阻应符合规定;驱动电机系统应能在额定电压下,在峰值转矩、峰值功率正常运行,M1/N1类车辆的驱动电机系统持续时间10s,除M1/N1类以外车辆的驱动电机系统持续时间30s。
(8)盐雾:驱动电机系统的抗盐雾能力,应满足GB42284.4的规定,试验周期不低于48h;试验后,驱动电机系统外观检查符合前述规定;复测绝缘电阻应符合规定,复测冷却回路密封性应符合规定,恢复常态后,驱动电机系统应能在额定电压下,在峰值转矩、峰值功率正常运行,M1/N1类车辆的驱动电机系统持续时间10s,除M1/N1类以外车辆的驱动电机系统持续时间30s。
(9)冰水冲击:在直流母线端不通电、冷却回路不通冷却液的状态下,驱动电机系统应能承受GB42284.4中规定的冰水冲击试验,其中,溅水试验次数10次,浸水试验1次,最高温度选择85℃;试验后,复测绝缘电阻应符合规定,复测冷却回路密封性应符合规定,恢复常态后,驱动电机系统应能在额定电压下,在峰值转矩、峰值功率正常运行,M1/N1类车辆的驱动电机系统持续时间10s,除M1/N1类以外车辆的驱动电机系统持续时间30s;若驱动电机系统下表面距地面高度不小于300mm,可不进行GB42284.4中浸没试验。
5、电磁兼容性能
(1)电磁辐射发射:辐射发射限值应符合GB34660中的要求。
(2)电磁辐射抗扰度:辐射抗扰度应符合GB34660中大电流注入法和电波暗室法的要求。
(3)电源线瞬态传导抗扰度:电源线瞬态传导抗扰度应符合GB34660中的要求。
6、检验规则(一致性检验)
驱动电机系统在下列两种情况之一时应进行一致性检验:
(1)制造厂质量检验部门要求;
(2)主管部门提出进行一致性检验的要求。测得的输入输出特性数值与型式认证时对应的声明值偏差不应超过±5%。
7、检验规则(型式检验)
(1)在下列条件之一时应进行型式检验:a)新产品或老产品转厂生产;b)正式生产后,如结构、材料、工艺有较大改变,可能影响产品申报性能;c)产品停产1年后,恢复生产;d)出厂检验结果与上次型式检验有较大差异。
(2)送样:型式检验应从出厂检验合格的产品中抽取,送样数量为2套。
(3)检验程序:检验项目及样机编号按标准执行。
(4)检验结果的评定:a)合格:型式检验用样机的全部项目检验符合要求,则型式检验合格;b)不合格:只要有一台样机的任一项目不符合要求,则型式检验不合格;c)性能降低:样机经环境试验,允许出现不影响其使用的性能降低。性能降低的允许值在产品技术文件中规定。
8、标志与标识
(1)引出线和接线端:驱动电机系统各外部可见的动力线或接线端应有明显的标志,标志应符合GB1971的规定,电缆和线束的外皮符合GB18384的规定;驱动电机系统直流母线接口的正负两极分别用“﹢”“-”标识,驱动电机控制器与驱动电机各相对应的动力线或动力线接线端,应与驱动电机各相动力线或接线端的标志一致。
(2)驱动电机铭牌:驱动电机铭牌宜包括如下信息:制造厂名、型号、编号、名称,主要参数:工作电压范围、持续功率、峰值转矩及持续时间、峰值功率及持续时间、最高工作转速、绝缘等级、防护等级。
(3)驱动电机控制器铭牌:驱动电机控制器铭牌宜包括如下信息:制造厂名、型号、编号、名称,主要参数:工作电压范围、防护等级。
(4)集成式驱动电机系统铭牌:集成式驱动电机系统铭牌宜包括如下信息:制造厂名、型号、编号、名称,主要参数:工作电压范围、持续功率、峰值转矩、峰值功率、最高工作转速、绝缘等级、防护等级、变速比。集成式驱动电机系统可选择驱动电机和驱动电机控制器分别设立铭牌或采用单个铭牌。带有变速装置的驱动电机系统若存在多挡速比宜分别列出,并用斜杠隔开。
(5)危险警告:直流母线电压为B级电压的驱动电机系统宜在部件的醒目位置按GB18384的规定设置高压警告标识。
9、驱动电机型号命名
(1)驱动电机型号组成:驱动电机型号由驱动电机类型代号、尺寸规格代号、信号反馈元件代号、冷却方式代号、预留代号五部分组成,例如:
(2)驱动电机类型代号:KC-开关磁阻电机,TF-方波控制型永磁同步电机,TZ-正弦控制型永磁同步电机,TD-电励磁同步电机,YR-绕线式异步电机,YS-鼠笼式异步电机,ZL-直流电机。
(3)尺寸规格代号:一般采用定子铁芯的外径(单位为mm)来表示,对于外转子电机,采用外转子铁芯外径来表示。
(4)信号反馈元件代号:M-光电编码器,X-旋转变压器,H-霍尔元件,Q-其他元件,W-无传感器。
(5)冷却方式代号:S-水冷,Y-油冷,F-强迫风冷,Q-其他强迫冷却方式,Z-非强迫冷却方式(自然冷却)。
(6)预留代号:用英文大写字母或阿拉伯数字组合,其含义由制造商自行确定。
10、驱动电机控制器型号命名
(1)驱动电机控制器型号组成:驱动电机控制器型号由驱动电机控制器类型代号、工作电压规格代号、信号反馈元件代号、工作电流规格代号、冷却方式代号、预留代号六部分组成,例如:
(2)驱动电机控制器类型代号:用电机类型代号前加字母“K”来表示。
(3)工作电压规格代号:用驱动电机控制器的标称直流电压除以“10”再圆整后的数值来表示。最少以两位数字表示,不足两位的,在十位上冠以0。若为交流供电,电压值均需折算至直流有效值。输入电压的单位为伏特(V)。
(4)信号反馈元件代号:M-光电编码器,X-旋转变压器,H-霍尔元件,W-无传感器。
(5)工作电流规格代号:用驱动电机控制器最大工作电流的有效值除以“10”再圆整后的数值来表示,最少以两位数字表示,不足两位的,在十位上冠以0。输出电流的单位为安培(A)。
(6)冷却方式代号:S-水冷,Y-油冷,F-强迫风冷,Q-其他强迫冷却方式,Z-非强迫冷却方式(自然冷却)。
(7)预留代号:用英文大写字母或阿拉伯数字组合,其含义由制造商自行确定。
11、集成式驱动电机系统型号命名
(1)集成式驱动电机系统型号组成:集成式驱动电机系统型号由集成型式代号、工作电压规格代号、驱动电机类型代号、尺寸规格代号和预留代号五部分组成,例如:
(2)集成型式代号:YY-单电机单挡,YD-单电机多挡,DY-双电机单挡,DD-双电机多挡,DC-双电机独立电子差速,QT-其他(集成高压部件、断开装置等)
(3)工作电压规格代号:同前述。
(4)驱动电机类型代号:同前述。
(5)尺寸规格代号:同前述。对于由两个及以上电机组成的驱动电机系统,尺寸规格代号根据直径较大的电机确定。
(6)预留代号:用英文大写字母或阿拉伯数字组合,其含义由制造商自行确定。
12、术语和定义
(1)驱动电机(Drive Motor):将电能转换成机械能为车辆行驶提供驱动力的电气装置,该装置也具备机械能转化成电能的功能。
(2)驱动电机控制器(Drive Motor Controller):控制动力电源与驱动电机之间能量传输的装置。
注:由控制信号接口电路、驱动电机控制电路、驱动电路、功率电子模块等组成。
(3)驱动电机系统(Drive Motor System):安装在电动汽车上,为车辆行驶提供驱动力、实现机械能与电能间相互转化的系统。
注:包括驱动电机、驱动电机控制器及它们工作必须的辅助装置,辅助装置包含与驱动电机集成于一体的变速装置。
(4)直流母线电压(DC Bus Voltage):驱动电机系统的直流高压动力端电压。
(5)额定电压(Rated Voltage):直流母线的标称电压。
(6)输入输出特性(Input & Output Characteristics):表征驱动电机、驱动电机控制器或驱动电机系统的转速、转矩、功率、效率、电压、电流等参数间的关系。
(7)持续转矩(Continuous Torque):在规定的条件下,驱动电机系统能够长时间持续工作的最大机械转矩。
(8)持续功率(Continuous Power):在规定的条件下,驱动电机系统能够长时间持续工作的最大机械功率。
(9)额定转速(Rated Speed):驱动电机系统能够输出持续转矩对应的最高转速。
(10)最高工作转速(Maximum Working Speed):驱动电机系统在规定的条件下所能达到的最高转速。
(11)转速控制精度(Speed Control Accuracy):转速实际值与转速期望值的最大稳态偏差,或转速实际值与转速期望值的最大稳态偏差占转速期望值的百分比。
(12)转矩控制精度(Torque Control Accuracy):转矩实际值与转矩期望值的最大稳态偏差,或转矩实际值与转矩期望值的最大稳态偏差占转矩期望值的百分比。
(13)主动放电(Active Discharge):当被切断直流母线端电源后,驱动电机控制器主动启动放电机制,其直流母线电容快速放电的过程。
(14)被动放电(Passive Discharge):当被切断直流母线端电源后,驱动电机控制器不主动启动放电机制,其直流母线电容放电的过程。
(15)驱动电机系统效率(Drive Motor System Efficiency):驱动电机系统的输出功率与输入功率的百分比。
(16)驱动电机控制器工作电流(Drive Motor Controller Current):驱动电机控制器正常工作时,其与驱动电机各相连接的各动力线上的电流。
13、试验方法:略,详见标准原文。
14、检验分类:略,详见标准原文。
15、原文中4处疑问的探讨
(1)“试验”还是“检验”?
(2)按照业界习惯,驱动电机控制器铭牌中是否应该增加“短时工作电流(Arms)、持续工作电流(Arms)”和“额定容量(kVA)、最大容量(kVA)”?
(3)铁心?铁芯?
(4)按标准所说,集成式代号都带减/变速器,那么“电机+电控”该如何编号?归于“其他”?
在新能源轻卡上,“电机集成电控+传动轴+后桥”的构型很常见,如下图汇川电机电控二合一:
此类不带变速器,自然涉及不到单挡和多挡的产品,如何编号?
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