新能源汽车电驱动系统_新能源汽车电驱动系统维护

新能源汽车电驱动系统_新能源汽车电驱动系统维护

       大家好，今天我来为大家揭开“新能源汽车电驱动系统”的神秘面纱。为了让大家更好地理解这个问题，我将相关资料进行了整合，现在就让我们一起来探索吧。

1.新能源汽车电机驱动系统作用是什么

2.新能源汽车有哪些部件组成

3.新能源汽车电驱系统标准解读与拓展：高速耐久

4.新能源电驱动系统标准解读与拓展：电气间隙与爬电距离

新能源汽车电机驱动系统作用是什么

       太平洋汽车网驱动电机系统是纯电动汽车三大核心部件之一，是电动汽车的动力来源。驱动电机系统是直接将电能转换为机械能的部分，决定了电动汽车的性能指标。驱动电机系统由驱动电动机（DM）和驱动电机控制器（MCU）构成，通过高低压线束、冷却管路，与整车其他系统作电气和散热连接。

       整车控制器根据加速踏板、制动踏板、挡位等信号通过CAN网络向电机控制器驱动电车控制器发送指令，实时调节驱动电机的扭矩输出，以实现整车的怠速、加速、能量回收等功能。

       电机控制器能对自身温度、电机的运行温度、转子位置进行实时监测，并把相关信息传递给整车控制器VCU，进而调节水泵和冷却风扇工作，使电机保持在理想温度下工作。

       二、汽车驱动电机系统的组成部分：

       1、驱动电动机：

       （1）永磁同步电机：一种典型的驱动电机，具有效率高、体积小、可靠性高等优点，是动力系统的执行机构，是电能转化为机械能载体。它依靠内置旋转变压器、温度传感器，来提供电机的工作状态信息，并将电机运行状态信息实时发送给MCU。

       （2）旋转变压器：检测电机转子位置，经过电机控制器内旋变解码器解码后，电机控制器可获知电机当前转子位置，从而控制相应的IGBT功率管导通，按顺序给定子三个线圈通电，驱动电机旋转。

       （3）温度传感器：作用是检测电机绕组温度，并提信息供给MCU，再由MCU通过CAN线传给VCU，进而控制水泵工作、水路循环、冷却电子扇工作，调节电机工作温度。

       2、驱动电机控制器：

       （1）驱动电机控制器对所有的输入信号进行处理，并将驱动电机控制系统运行状态信息通过网络发送给整车控制器。驱动电机控制器内含故障诊断电路，当电机出现异常时，达到一定条件后，它将会激活一个错误代码并发送给VCU整车控制器，同时也会储存该故障码和相关数据。

       （2）驱动电机控制器主要依靠电流传感器、电压传感器和温度传感器来进行电机运行状态的监测，根据相应参数进行电压、电流的调整控制以及其它控制功能的完成。

       （3）电流传感器用于检测电机工作实际电流，包括母线电流、三相交流电流。

       （4）电压传感器用于检测供给电机控制器工作的实际电压，包括动力电池电压、12V蓄电池电压。

       （5）温度传感器用于检测电机控制系统的工作温度，包括IGBT模块的温度。

       三、新能源汽车驱动电机系统的工作过程：

       1、D挡加速行驶驾驶员挂D挡并踩加速踏板，此时挡位信息和加速信息通过信号线传递给整车控制器，整车控制器把驾驶员的操作意图传递给驱动电机控制器，再由驱动电机控制器结合旋变传感器信息（转子位置），进而向永磁同步电动机的定子通入三相交流电，三相电流在定子绕组的电阻上产生电压降。

       （图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

新能源汽车有哪些部件组成

       通常我们讨论新能源汽车，都绕不开车辆电驱动系统这个话题。作为新能源汽车的“心脏”，电驱动系统和燃油车的发动机起着同样的作用。电驱动系统和ECU单元的智能化性能，对于新能源汽车在动力性、舒适性、安全性等方面的更好表现是不可或缺的。

       除了驱动力，续航也是新能源汽车需要考虑的问题。现在新能源汽车的驱动方式通常有纯电动、混合动力和增程式。其次也要考虑使用电池，比如磷酸亚铁锂，燃料电池。每一辆新能源汽车都要考虑电驱动系统的输出和控制。一般来说，电驱动系统主要包括电机、驱动控制器和变速器；同时还应配合高压配电箱、车载充电器等配件。

       新能源汽车刚发展的那几年，很多消费者并不是特别认可。最重要的问题是续航和动力，因为当时的电驱动系统比较基础，无法给你带来优越的动力性能，在续航方面也无法让消费者满意。更重要的是，消费者会习惯性地将新能源车与燃油车进行比较，自然容易产生抵触情绪。其实换个角度想，一个新技术和一个成熟的技术似乎没有太大的可比性。

       好在新能源汽车是未来的发展趋势，在政府的大力支持下，电梯系统行业得到了推动。如今，电驱动系统的承载能力逐年提高，一个大规模的新市场正在逐步形成。根据NE时代的统计，2020年电机承载量约为123.5万台；2021年第一季度开发量达到50.15万套。此外，新能源汽车的销量占比开始从最初的A00车型发展到今天的A级和b级车，说明新能源汽车真正开始细分燃油车的市场。

       在这样的市场发展下，电驱动市场未来的产业规模可以达到1000亿元。按照目前的销售趋势，如果2025年新能源汽车销量能达到850万辆，其带动的电驱动市场可能达到1100亿元。虽然只是预测，但按照目前的市场趋势，真的有可能达到这样的市场规模。但从目前的市场情况来看，电驱动系统行业目前的格局比较分散，目前大部分车企都采用自己的供货模式，占据了很大的市场份额。

       比如蔚来汽车，从品牌创立至今，一直坚持双电机的策略。为了更好的R&D和制造，蔚来在2015年成立了XPT蔚来驱动技术有限公司(简称XPT蔚来)。通过技术的迭代更新，XPT蔚来驱动技术有限公司至今已为蔚来生产了超过30万台电机。

       在最新的电驱动系统中，XPT蔚来驱动技术有限公司也尝试了碳化硅的研究，并计划在消费者期待的ET7上投入使用。这是蔚来汽车非常重视的发展方向，因为他们知道电驱动系统对汽车品牌的发展非常重要。除了解决电池寿命和功率的问题，还体现了高集成度和低温性能的特点，从而进一步解决当前电驱动行业的各种问题，为用户带来更多至关重要的利益。

       总结:新能源汽车行业电气系统的研发将是该行业未来发展的核心方向。在蔚来汽车的引导下，会有越来越多的新能源品牌投入到电驱动系统的研究中，新能源汽车产业的变革会慢慢到来，值得我们继续期待！

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新能源汽车电驱系统标准解读与拓展：高速耐久

       新能源汽车有哪些部件组成

       新能源汽车的组成部分是：

       1.电驱动系统：包括电子控制器、功率变换器、电机、机械传动装置和车轮；

       2.供电系统：包括电源、能量管理系统和充电器；

       3.辅助系统：辅助电源、动力转向系统、导航系统、空调、照明和除霜装置、雨刮器和收音机。

       新能源汽车是指使用汽油、柴油以外的燃料作为动力来源的车辆，分为：

       1.混合动力电动汽车，使用传统燃料和非常规燃料作为能源；

       2.纯电动汽车，其动力源依靠电机发电；

       3.燃料电池电动汽车，以氢燃料为能源。

新能源电驱动系统标准解读与拓展：电气间隙与爬电距离

       导语：在动力总成的耐久谱系中，高速耐久性能向来没有缺席，在电动汽车中同样如此，其性能表现与整车驾驶应用工况密切相关。但是，现有的标准中对高速耐久的规范要求鲜有涉及。本文聚焦电驱动系统高速耐久，回答以下几个问题"为什么要做高速耐久"，"高速耐久的规范要求"，"高速耐久的失效机理"。

       关于电驱动高速耐久，本文按以下逻辑展开探讨：

       1?为什么要做高速耐久

       2?高速耐久的标准要求

       3?高速耐久的失效机理

       4?展望

       1.?为什么要做高速耐久

       在动力总成的耐久谱系中，高速耐久性能向来没有缺席，其性能表现与整车驾驶应用工况密切相关。以下是某整车可靠性耐久试验项目，可以看到其中高速耐久占很大的比例。

       同时，对比诸多整车厂，高速耐久基本源自于两部分：

强化综合耐久中的高速段

高速耐久循环，一般由两部分组成：XX万公里加减速+XX万公里稳态高速，如下图所示。

       某高速耐久路谱

       三合一电驱动系统作为纯电动汽车动力源，对其高速耐久性能的严格考核固然必不可少，保证动力总成足以应对各种极限应用需求。

       那么，肯定有人疑问，?"做了常规耐久是不是就不用做高速耐久了？""他们的区别究竟是什么?"。

       这就要回到三合一系统高速耐久的特性本身，主要是三点：高速、高的油温、高速下的自激励产生的振动。因此，相比于常规耐久，高速耐久的侧重点略有不同，主要有以下几方面：

       1).?高油温下的轴承、齿轮、油封的失效

       2).?壳体的散热

       3).?高速下自激励产生的振动，对电子元器件的影响

       4).?转自离心力

       5).?减速器冒油、漏油

       具体的失效形式与机理可见本文第4部分。

       关于电驱动传动系统常规耐久的解读，可见历史文章：

新能源电驱系统标准解读与拓展：传动系统疲劳寿命试验(一)

新能源电驱系统标准解读与拓展：传动系统疲劳寿命试验(二)

新能源电驱系统标准解读与拓展：传动系统疲劳寿命试验(三)

       2.?高速耐久标准要求

       在现有标准中，对动力总成高速耐久的规范要求鲜有涉及，本文对简要对以下三个标准做个介绍和解读，为我们后续高速耐久规范的制定提供支撑。

       01《QC/T?1022-2015纯电动乘用车用减速器总成技术条件》

       在《QC/T?1022-2015纯电动乘用车用减速器总成技术条件》中第6.2.4.7中有对高速耐久性能试验的规定，如下：

       解读：

       文中对于试验油温做了要求，这是值得学习的地方，但是，上述要求也无法应用于动力总成系统，这主要是由于：

       1）该标准未明确与整车实际里程寿命的关联；

       2）该标准未强调动态工况，不适用于三合一系统内部的多转速动态工况；

       3）该标准对象为减速器，与动力总成的复杂工况不匹配，如加减速过程等。

       02《GB/T?28382-2012纯电动乘用车技术条件》

       在《GBT?28382-2012纯电动乘用车技术条件》中第4.9中有要求：

       解读：

       这里关于耐久里程的要求保留意见，考虑到标准发布2012年，起草时间可能更早，并不适用于现有市场需求，随着电池技术的大幅发展，整车续航里程的显著提高，相关要求需要提升。即便如此，我们也可以从中读出高速耐久在整个可靠性中的比重要求。

       "性能复测"中对30min的车速要求反映了额定性能，这部分要求可以作为动力总成级别的考核要求。(#关于系统性能和整车的关系，可以见文章《小明想要一辆定制化的电动汽车》#)

       03《GB/T?18388-2005电动汽车定型试验》

       在《GBT?18388-2005电动汽车定型试验》第4.3可靠性行驶试验中有要求：

       解读?：

       从中我们可以看出高速耐久在这个里程寿命的比例，可作参考。而在ISO?19453中，对高速耐久的推荐要求为17%。因此，可以看出关于里程的占比，与目标车型、市场定位、客户群体息息相关，需要我们根据实际应用情况进行设计。

       4.?高速耐久失效机理

       正如第1部分中所述的高速耐久特性：高速、高油温、自激励振动，与其相关的考核对象、失效形式和机理有如下几点：

       1).?高速，意味着轴承、油封、齿轮啮合点具有较高线速度，油液搅动变大，温升加剧，伴随着油液粘度降低，产生巨大剪切力，油液性能变差；而高速重载条件下的齿轮，齿面间压力大，出现齿面接触区局部粘连现象，齿面相对滑动时，较软的齿面沿滑动方向被撕成沟纹，出现胶合。

       2).高速+高油温，意味着转子会产生很大的运转挠度，轴是一个弹性体，当其旋转时，由于轴和轴上零件的材料组织不均匀、制造误差、对中不良等原因，会产生以离心力为表现形式的周期性干扰，从而引起轴的弯曲振动。

       3).?高速+高油温，意味着转子变形，假设电机定转子气隙满足空间要求，转子外径形变导致气隙的变小，在满足安全间隙的条件下，虽然会提高扭矩输出能力，但是由于感应电势的增加，反而可能会导致输出功率的减小，回归整车就是高速性能受损。

       4).?高速+高油温+自激励振动，以离心力为代表的自激励振动产生对系统NVH的影响，加剧了电子元器件抗振能力的考核（可参见ISO?19453-3，搭载在动力总成上，关于振动耐久的解读，可见文章《新能源电驱系统标准解读与拓展:?正弦扫频与随机振动》)。

       5.?展望

       综合上述对高速耐久的理解，以及现有标准的局限性，纯电动汽车三合一动力总成高速耐久建议如下：

       1）依据整车高速耐久工况，对里程数进行加速转化；

       2）增加0到最高车速、常用高速车速切换、高速滑行工况等考核；

       3）加速转化过程中，兼顾油液温度因素影响；

       4）加速转化过程中，兼顾振动因素的考核（#后续会专题解读振动采集与加速折算的内容，敬请期待#）。

       本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

       导语：在电动汽车中，电机和电机控制器都属于B级电压电机和电机控制器的电气间隙和爬电距离属于电驱动系统安规（Production?Compliance?）的重要内容，同时，这两项内容对电驱动总成的可靠性有着很重要的影响。

       本文重点阐述下面四个问题，相信读完本文，这四个问题会有答案:

       1.?什么是电气间隙、爬电距离？

       2.?电气间隙和爬电距离参考标准有哪些，影响因素有哪些？

       3.?如何确定电气间隙、爬电距离？

       4.?电气间隙和爬电距离如何验证？

       1.?什么是电气间隙、爬电距离?

       在不同的标准和材料里的表述略有不同，参考几个标准里的定义，笔者给出下面的定义：

       电气间隙?两相邻导体或一个导体与可导电外壳沿空气测量的的最短距离。

       爬电距离?两相邻导体或一个导体与可导电外壳沿固定绝缘表面测量的的最短距离。

       可以简单的理解，电气间隙是一个带翅膀的蚂蚁，飞的最短距离，而爬电距离是一个蚂蚁爬的最短的距离。电气间隙和爬电距离在具体计算时，涉及很多场景，具体情况要具体分析。下面两种场景，爬电距离和电气计算的方法。

       2.?电气间隙和爬电距离参考标准有哪些，影响因素有哪些？

       当前没有专门针对电动车高压部件的电气间隙和爬电距离的参考标准，现在行业内参考的标准主要是工业产品的一些标准，这些标准主要来自于IEC，GB一般也直接引用，具体如下：

       针对电气间隙和爬电距离的影响因素，主要涉及工作电压和工作环境(参见GB/T?16935)。在设计时，两者需要同时考虑，同时满足。影响因素上这两者存在差异性。

       3.?如何确定电气间隙、爬电距离？

       如下两张图，基于GB/T?16935展示了确定电气间隙和爬电距离的方法及流程。对于电机在GB?14711-2013?中小型旋转电机通用安全要求对于电机的电气间隙和爬电距离也有要求，可以参考。

       为了阐述清楚确定电气间隙、爬电距离的流程，需要对于一些主要的专业名词进行解释和说明，如下表供参考。

       4.?电气间隙和爬电距离的验证

       一般可以对电气部件进行耐电压和绝缘电阻测试来验证电气间隙，对于电机控制器和电机有不同的测试方法，具体参见之前的文章解读：《新能源电驱系统标准解读与拓展：绝缘电阻》和《新能源电驱系统标准解读与拓展：耐电压测试》，需要说明的是测试通过不一定就代表电气间隙和爬电距离一定没问题，环境气候变化对于绝缘性能影响较大，试验室条件不能涵盖所有整车应用场景。一些耐久类的试验如带载温变循环试验（PTCE）,高温耐久（HTOE）需要比对试验前后及试验中的一些绝缘性能来判断电气间隙和爬电距离设计的是否合理。

       5.?拓展

       开篇放了一个中国部分地区海拔分布图，而本文讲的电气间隙和爬电距离，这有什么关联呢？相信通过前面4个部分的叙述，读者已经有答案。整车在设计的时候对于目标市场是需要定义的，比如目标市场只是江浙沪，海拔都不到1000米，与目标市场是贵州、四川、西藏等地，对于电机和电机控制器的设计是有明显差异的。

       集成化、一体化、高功率密度是当前电驱动系统发展的方向，如何保证有限的空间有足够大的电气间隙和爬电距离？之前国内某合资厂的某款接近批产的控制器因为电气间隙太小导?新能源电驱动系统标准解读与拓展：电气间隙与爬电距离致电机控制器IGBT模块打火烧损，由此可见电气间隙和爬电距离对于电驱动系统的安全性、可靠性是如此的重要！

       最后说明下如果空间紧凑，电气间隙和爬电距离无法满足要求，要保证足够的绝缘性能，是可以通过增加挖空、加强筋、涂三防漆或涂胶等方式来解决的。当前这些可能对于成本带来一些压力。

       最后做个统计，臭皮匠试验室暂定年底前举办一次线下培训交流会，人数不超过20，地点在上海，培训主题：电动汽车三合一电驱动系统标准解读与试验开发。

       具体暂定以下几方面内容：1）结合项目经验，从整车需求角度，对三合一系统试验标准进行梳理，建立试验标准思维导图；2）理解FMEA与试验的关联性；3）讲解项目开发不同阶段下的试验如何分布；4)路谱的采集与转化，以及对三合一系统和部件的影响；5）对系统疲劳耐久、环境适应性、高低压电气负荷适应性中的关键点、难点做解读。

       详细交流会信息后续会正式推送给大家。感兴趣的可以私信。

       最后，感谢大家一直以来的支持，感谢有你！

       本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

       好了，今天关于新能源汽车电驱动系统就到这里了。希望大家对新能源汽车电驱动系统有更深入的了解，同时也希望这个话题新能源汽车电驱动系统的解答可以帮助到大家。