新能源电驱系统标准开发与测试评价研究

韦国念 姜蕴珈 熊学波

摘 要：本文研究了新能源汽车驱动系统标准开发与测试评价，基于电驱系统总成、各关键系统及部件测试验证需求，明确适用于新能源汽车用电驱系统标准开发方向，并为电驱系统标准体系建设提供框架，以保证电驱系统在产品开发过程中满足电驱系统测试验证需求，同时对电驱系统标准开发和测试项目予以解读，并提出了对电驱系统标准测试评价的思考。

关键词：电驱系统标准，测试评价，集成测试

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.22.010

0 引 言

随着新能源汽车电驱集成化设计不断发展，电驱系统技术发展迅速，呈现出变速化、高压化以及高集成化的趋势，对电动系统、高压电控及关键部件、电机及关键零部件提出了高标准要求，尤其在动力性、经济性、可靠性、安全性等方面，电驱系统标准开发成为新能源汽车标准体系的主要研究方向之一。

汽车电驱动系统的集成测试试验也成为了新能源汽车研发过程中必不可少的一环。在我国新能源电动车标准体系中，电驱系统相关标准主要以其分系统或部件为测试验证对象，随着电驱系统集成度不断加深，推动了行业发展趋势，对于高集成电驱产品的测试标准目前仍不能满足需求，因此有必要加强对电驱系统测试标准的探讨。

1 电驱系统测试项目

电驱系统测试过程较为复杂，但可以确保电驱系统的安全性、可靠性和性能，为用户提供更好的用车体验[1]。以电机、电机控制器和减速装置高度集成的“三合一”系统为代表的“多合一”系统的强制性标准测试项目有20多项，主要分类为一般性、输入输出特性、安全性、环境性、可靠耐久性等项目[2～3]，对整车企业和电驱系统企业的技术开发、产品配套有很大的指导作用，并为电驱系统产品测试和认证提供依据。

目前电驱系统测试项目主要由驱动电机系统测试标准和减速器测试标准整合而来，未形成电驱系统完整的标准体系。电驱系统测试项目，如表1所示。

2 电驱系统标准开发

电驱动系统标准体系是电动汽车标准体系的重要组成部分，基于新能源发展战略和技术发展趋势研究，全国汽车标准化技术委员会在2017年7月正式发布了《中国电动汽车标准化工作路线图》，梳理出中国电动汽车标准体系框架和核心部件标准[4]。对电驱系统标准体系起到引导作用，解决电驱系统标准体系建设中重要的问题，并推进各关键部件核心标准制、修订；规划层次分明、构成合理、相互支持、各有侧重国家标准、行业标准协调统一的标准体系。

电驱系统产品主要测试项目有基本性能、功能测试、温升、NVH、环境适应性、可靠性、电磁兼容、安全性、经济性等项目。电驱系统标准开发围绕着电驱系统产品与测试项目进行开展，支撑着电驱系统产品研发工作。电驱系统标准开发关系图如图1所示。

电驱系统各层级主要测试标准项目：

（1）电驱总成主要测试项目：功能验证、性能验证、功能安全、电气、机械安全、气候、机械负荷、化学负荷、总成高速、花键冲击、转矩冲击/PTCE耐久、减速器动态密封、振动、噪声、工况/最高效率。

（2）高压电控及关键部件主要测试项目：控制精度响应时间、输入输出特性效率MAP、功能安全、电气安全、气候、机械负荷、化学负荷、总成高速、花键冲击、转矩冲击/PTCE耐久、IGBT模、HTRB、HTGB耐久、振动、噪声、工况/最高效率。

（3）电机及关键部件主要测试项目：性能要求、输入输出特性效率MAP、超速機械安全、电气安全、气候、机械负荷、化学负荷、工况可靠性、定子耐久、转子超速及爆裂、振动、噪声、工况/最高效率。

（4）减速器总成主要测试项目：性能要求、输入输出特性效率MAP、超速机械安全、化学负荷、电机工况可靠性、花键冲击、转矩冲击、振动、噪声NVH、工况/最高效率。

3 电驱系统测试评价

3.1 电驱系统总成搭载整车验证

电驱系统测试贯穿整车和总成开发的整个流程，以需求定位为基础设定目标和分解目标来指导整车级、系统级和部件级开发测试[5]。电驱系统在原型样件阶段以功能和性能开发测试为主，在手工样件阶段增加NVH、EMC、环境适应性测试，在小批量样件阶段以可靠性、耐久性验证为主。

根据整车开发测试验证需求，电驱系统开发经历功能验证、设计验证、生产验证三个阶段测试验证，分别进行零部件、动力系统和动力总成的整车搭载验证，如图2所示。

3.2 电驱系统集成测试

电驱系统集成测试是指将电机、减速器、关键部件系统各个部分进行整合、测试和验证的过程。最初的电驱系统集成度差，其驱动电机、电机控制器及减速器等部件均单独布置，之间依靠线束等连接件进行连接，从而导致当时的电驱系统十分复杂。时至今日，在技术发展和成本压力下，电驱系统已经从最初的电机电控减速器的三合一向多合一发展。电驱系统的测试评价标准当前明显滞后于产品技术的迭代速度，仍停留于初期分体测试阶段，例如：驱动电机系统的性能和耐久的测试主要参考GB/T18488.2-2015和GB/T 29307-2023等，减速器的测试主要参考QC/T 1022-2015等。各主机厂或零部件厂或多或少都在依据内部企标对多合一的电驱系统进行测试，国内、外行业当前缺乏达成广泛共识的针对多合一电驱动总成耐久类各项测试评价方法。

整个测试过程主要验证各个分系统是否满足设计要求，发现和解决系统集成中可能存在的问题和缺陷[6]。电驱系统中电机、电机控制器、电池组、传动系统等多个部分，每个部分都需要进行单独的测试和验证，同时也需要进行整体的集成测试。集成测试是整个测试过程中最为关键的环节，它可以验证系统的互操作性、稳定性、安全性等方面的性能，同时也是发现问题和缺陷的关键环节。在进行测试时，需要测试工程师设计合理的测试方案、精确测量和记录数据以及及时发现和解决问题；同时还需要在实验室测试和道路测试之间进行平衡。只有经过充分的测试和验证，才能确保汽车电驱动系统的稳定性和可靠性。集成测试主要作用如下：

（1）验证系统的功能性。通过集成测试可以验证系统的各项功能是否符合设计要求。

（2）发现问题和缺陷。集成测试可以模拟实际运行环境，发现可能存在的问题和缺陷，及时进行修复和改进确保系统的稳定性和可靠性。

（3）确保系统的安全性。集成测试可以验证系统在不同工况下的安全性能，确保系统的安全性和稳定性，保证车辆运行的安全。

4 电驱系统标准测试评价的思考

电驱行业下游为一级供应商与整车厂，正朝着高效率、高集成、轻量化、智能化、低成本的方向发展，促进了电驱系统“深度系统集成”演进。电驱集成化、轻量化优势明显，加快推动了电驱系统相关零部件集成化发展，也有力推动了上游产业原材料高精度、高可靠性、高寿命、高强度的方向发展。以产业供应链全局观出发，建设电驱系统测试评价体系，提升全产业链核心竞争力，带动整个电驱产业供应商协同发展。

标准测试评价建设应从部件、总成到整车有层次、强关联的测试评价体系，并加快制定电驱总成台架与整车性能测试评价标准。

（1）目前有较完善的零部件系统测试平台和整车测试平台，缺乏专用的电驱动总成系统测试平台，尤其针对深度集成的多合一电驱动总成的测试平台。

（2）总成系统测试目前主要依据零部件测试工况，总成测试工况缺失；零部件动态性能测试较少。

（3）完善适应电驱动总成技术发展方向的测试设备。

5 结 语

本文核心在于多合一电驱系统标准与测试评价的研究，首先，测试方法在逻辑上应闭环；其次，保证测试验证项目全面，不重复，以节省项目开发周期和成本；最后，需要量化试验考核指標，给出可以直接指导试验验证工作的判定依据。

标准开发能力是企业核心竞争力，建设电驱系统测试评价体系极其重要。

参考文献

[1]曹冬冬，胡建，徐枭.电动汽车电驱动系统标准体系研究[J].中国汽车，2019（4）：50-54.

[2]全国汽车标准化委员会.电动汽车用驱动电机系统 第1部分：技术条件：GB/T 18488.1-2015[S].

[3]全国汽车标准化委员会.电动汽车用驱动电机系统 第2部分：试验方法：GB/T 18488.2-2015[S].

[4]全国汽车标准化委员会.中国电动汽车标准化工作路线图（第三版）[M].北京：中国标准出版社，2023.

[5]江元元.电动汽车电驱动系统测试平台的设计与实现[D].株洲：湖南工业大学，2015.

[6]何鹏林，黄炘，孔治国.电动汽车驱动电机系统标准及测试问题分析[J].汽车工程师，2018（6）：44-47.

作者简介

韦国念，本科，工程师，研究方向为汽车标准体系和研发流程体系。

（责任编辑：袁文静）