新能源驱动电机可靠性试验及提高可靠性的措施

元约平

摘 要：发展新能源产业是缓解环境污染的重要措施，而新能源驱动电机产业是否能健康发展，其核心就是解决现有的驱动问题，如何保证新能源驱动电机可靠性是需要重点考虑的问题，如果新能源驱动电机可靠性不足，会直接降低新能源驱动电机使用的安全性。基于此，本文首先分析新能源驱动电机可靠性试验，进而探究提高可靠性的措施。

關键词：新能源驱动电机;可靠性试验;措施

1 新能源驱动电机可靠性试验

1.1 试验条件

1.1.1 一般要求

新能源驱动电机要为完整的车用驱动电机系统，满足厂家提供的技术参数标准，驱动电机外观也要满足产品的有关规定。

1.1.2 试验电源

试验中采用动力直流电源或动力直流电源和储能设备联合提供。在试验电源直流电压不超过250V时，其稳压误差不得超过±2.5V;试验电源直流电压在250V以上时，稳压误差不得超过±1%。试验电压要满足驱动电机系统功率标准，可以切换额定电压状态、最高电压状态、最低电压状态。

1.1.3 冷却

试验中设备冷却要满足的条件有：（1）冷风电机或控制器，试验中要带有装车时的风冷电机。（2）自然冷却电机要使用外加风机冷却电机。（3）液冷电机要尽可能采用制造厂商规定的冷却液。（4）冷却条件要满足说明书标准，在试验报告中作出标注。

1.2 试验程序

1.2.1 准备

控制器与电机间连接线要与车辆标准保持一致，并增设监测系统。为了保证整个系统可以正常运行，要模拟必要的关联信号，也可以采用其他方法进行屏蔽处理。供电电源、试验台架、监测系统要求可以正常工作。

1.2.2 程序

根据驱动电机参数进行可靠性试验，试验曲线如图1所示，试验总时间为402h，可以按照以下程序展开试验工作[1]：

（1）驱动电机系统在额定电压下运行，试验转速保持额定转速的1.1倍，负荷循环总时间为320h。（2）驱动电机系统在最高电压下运行，试验转速保持额定转速的1.1倍，负荷循环总时间为40h。（3）驱动电机系统在最低电压下运行，试验转速为最低工作电压/额定工作电压*额定转速1.1倍，负荷循环总时间为40h。（4）驱动电机系统电动工作在额定工作电压、最高工作转速和额定功率状态，运行时间为2h。

1.3 检查与维护

1.3.1 每1h检查

在1h范围内记录电机转速、转矩，控制器直流母线电流电压，电机表面运行温度，冷却液温度与流量。必要时还要对电机控制器功率元件运行温度进行检查。如果配备了热敏温度传感器，要检查电机绕组运行温度。

1.3.2 每24h检查

试验期间允许停机一次，检查试验设备运行情况，包括紧固件、连接件、管路，特别是软管部位，要做好电缆、接口检查。检查冷却液液面高度，观察是否存在冷却液渗漏问题，冷却液较少要及时补充[2]。整个停机检查时间不得超过30min。

1.3.3 故障与停机处理

对每次停机原因、操作内容进行记录。如果出现了故障情况要做好分析工作，做好故障排除和记录。中断负荷循环数据不计入到驱动电机系统可靠性工作时间当中。如果停机时间在1h以上，则要重新循环1h时间不计入到可靠性工作时间。

2 提升新能源驱动电机可靠性的措施

2.1 正确选择功率电子装置

新能源驱动电机中的功率电子装置能够将高压直流电转变为适合牵引的电机运行电源形式。当今新能源驱动电机中常见的元器件有GTO、MOSFET、BJT、IGBT、MCT等，IGBT集成了BJT和MOSFET

的优势，工作频率在10-20kHz之间，具有较好的电流浪涌量、导通电流密度、电压阻断峰值、门极驱动功耗率等指标。具备的高阻抗压控栅极能够有效控制低栅极驱动功率，这点可以弥补电池的缺陷。采用IGBT低压变频装置，最大容量380V级可达到540kV·A，良好的性能表现可以提升驱动电机的可靠性。根据不同功能分类，直流驱动系统采用斩波器，交流驱动系统中用逆变器[3]。为了提升驱动电机可靠性，要采用新型电子器件，从而提升功率密度、转化效率以及降低转矩脉动、EMI、电磁噪声、机械振动，多方面提升驱动电机的可靠性。

2.2 应用新型控制技术

如今，矢量控制理论发展更加成熟，可以精准确定电机运行参数，从而控制电机的运行动力，如常见的差频率矢量控制、无速度传感器矢量控制等，在微处理器性能愈加强悍的今天，复杂的算法也更加有保障，驱动电机可靠性也进一步提升。变结构控制近些年在新能源驱动电机中应用也很广泛，VSC针对系统参数不稳定、外界扰动与噪声具有很强的鲁棒性，在保持转速稳定的情况下，可以保证良好的动态与静态品质，在很大程度上解决了转矩、磁链脉冲较大情况，抑制了抖动情况。

2.3 优化驱动电机系统结构

如果驱动电机中某个运行参数超标，一旦保护系统动作不及时，就很有可能造成驱动电机系统部件损坏，甚至会出现连带性损坏。为了能够提高驱动电机运行可靠性，还要从驱动电机本身着手，电机系统中每个分支回路都要保持独立运行，避免长期承受高负荷运载。结合新能源汽车运行实际需求对驱动电机系统结构进行调整，简化驱动电机系统结构，减少不必要的冗余设计环节，从而提升驱动电机系统稳定性、降低系统负载。此外，驱动电机中关键回路要设置安全保护装置，提前设置驱动电机额定标准电压或电流数据，一旦驱动电机运行数据超标，安全装置则自动开启保护，从而保证整个驱动电机系统安全。

3 结束语

综上所述，新能源驱动电机成为了汽车行业升级转型的重要设备，也是汽车驱动的核心。在驱动电机可靠性分析上，都要做好前期准备工作，严格控制试验程序和检查维护工作，找出提升驱动电机性能的方法与措施，最大程度上发挥新能源驱动电机的使用效能。