基于标准化的新能源汽车电机应用研究

王凯 王亭亭 王继源

摘 要：本文探讨标准化对新能源汽车电机各方面的要求。列举当前汽车电机标准中的不足及需要改进之处，介绍当前行业高端产品性能特点。并对标准化对今后新能源汽车电机应用，包括电机的设计与制造、测试和验证、集成和系统优化等问题，进行了深入地论证。通过论证，认为标准化是我国新能源汽车电机发展必要环节，对促进了新能源汽车电机行业的健康发展、提高生产效率、增强产品的质量和安全性、推动技术创新和产业升级都有着重要的现实意义。

关键词：标准化，新能源汽车，电机

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.04.011

0 引 言

新能源汽车电机的性能、安全性和效率标准尚未统一，这对新能源汽车电机的研发、设计、制造和应用带来了巨大的挑战。不同的地区、不同的制造商可能会有各自的标准和规范，这不利于新能源汽车电机的广泛应用和快速发展。在这种情况下，通过标准化可以对电机各项参数、安全性能和效率进行明确要求，能有效保证新能源汽车电机的性能和安全，也能够提高新能源汽车电机的生产效率和质量。标准化为电机的设计、制造、测试和验证提供了统一的准则，因此标准化越来越被重视。

1 新能源汽车电机标准化的技术要求

1.1 电机参数标准化要求

标准化要求电机应能在各种工况下保持较高的运行效率，以提高新能源汽车的行驶里程和能源利用效率，应对电机效率进行严格的测试和验证，确保其符合相关的国家和行业标准[1]。当前我国新能源汽车电机标准主要参照GB/T 18488.1-2015《电动汽车用驱动电机系统 第1部分：技术条件》。在技术条件上，目前只对750 V及以下电压等级电机进行了规定，但现在800 V甚至更高电压等级的电机已经面世。因此，在电机参数标准化上，应当跟上市场脚步并带有行业前瞻性。另外电机的最大功率和最大扭矩也是需要标准化的重要参数，这两个参数直接影响新能源汽车的加速性能和爬坡性能。为此应对电机的最大功率和最大扭矩进行标准化规定，使其满足各种驾驶工况的需求。此外，电机的噪声和X＼Y＼Z三轴振动不仅影响驾驶者的驾驶体验，也影响电机的稳定性和寿命，应对电机的噪声和振动进行标准化规定，使其在各种工况下都能保持低噪声和低振动的性能。电机扫频振动严酷等级见表1。

1.2 电机安全性能标准化要求

安全是电机最重要的指标，而绝缘性能标准化是首要考虑的安全参数。高级别的绝缘材料的使用以及绝缘等级的严格控制在电机的设计和制造过程中至关重要。同时，电机的工作温度范围和过载能力也需要进行标准化，工作中的电机会产生热量，如果无法及时散热，可能会引发安全事故，电机需要装配过热保护装置，一旦电机温度超过阈值，应立即启动保护装置并切断电源，避免过热[2]。电机在使用过程中会暴露在灰尘、水等环境中，可能会对电机的绝缘性能造成损害并引发安全事故，因此电机需进行有效的防尘和防湿处理，具备一定的防护等级。此外，电机的电磁兼容性标准化也是必需的，工作过程中的电机会产生电磁干扰，不仅影响其他电子设备的正常运行，也影响驾驶者的健康，因此电机需降低电磁干扰以满足电磁兼容性的标准。电机重要安全性能指标见表2。

1.3 电机效率和能耗标准化要求

电机效率是电机输出功率与输入功率之比，它直接影响新能源汽车的能源利用率和行驶续航里程，电机应在全工况范围内尽可能保持高效率，以降低能源消耗并提高行驶续航里程，还要对电机效率进行严格的测试和验证，以确保其满足相关国家和行业标准。电机的能耗标准化也非常关键，电机的能耗与新能源汽车的运行成本和碳足迹密切相关，应在满足性能需求的同时尽可能降低，以提高能源效率并降低运营成本，对电机的能耗进行精确的测试和评估，以满足节能减排的目标[3]。此外，电机的能量损失也是电机效率和能耗标准化中的重要参数，电机的能量损失主要包括铜损、铁损、机械损和其他损失，应对电机的各种能量损失进行详细地测试和分析，以找出改进的方向并提高电机效率。主流高端新能源电动车电机效率见表3。

2 标准化对新能源汽车电机应用的影响

2.1 标准化对电机设计和制造的影响

从设计角度看，标准化为电机的性能参数（如功率、扭矩、效率等）设定了明确的标准，这为设计工程师提供了明确的设计目标，对电机的噪声、振动、工作温度等也有明确的限制，这将影响电机的设计方案和材料选择，从安全性能考虑，绝缘性能、防护等级和电磁兼容性等，将确保电机在使用过程中的安全和稳定。从制造角度看，标准化不仅对电机的性能有要求，也对电机的制造工艺有明确的规范，包括电机的组装、测试等，这将影响电机的制造过程和制造成本，也对提高电机的生产效率和质量有着积极的推动作用[4]。以华为DriveOne三合一电机为例，该电机深度集成电机控制器（MCU）、永磁電机和减速器。其设计和制造严格遵循了国际和国家的电机标准，使得DriveOne三合一电机在性能上有着优越的表现，输出峰值扭矩达3400 Nm，峰值效率达90%，噪声值低至78dBA。标准化在新能源汽车电机的设计和制造过程中起到了决定性的作用，它不仅保证了电机的性能和安全，也提高了电机的生产效率和质量，推动了新能源汽车行业的发展。

2.2 标准化对电机测试和验证的影响

标准化规定了一套明确、统一的测试和验证方法，确保了各类电机产品在不同的场合、不同的地区和不同的制造商之间都能有公平、公正的比较基础。从测试角度来看，它明确了电机性能参数的测试方法，包括电机效率、功率、扭矩等，还有对电机工作温度、噪声、振动等进行测试的规定，这些都要求使用特定的测试设备和测试条件，确保了测试结果的准确性和一致性，对于安全性能，如电机的绝缘性能、防护等级和电磁兼容性等也有严格的测试要求[5]。从验证角度来看，标准化规定了电机的验证程序和标准，确保了电机在设计和制造后的性能能满足设计要求和用户需求，标准化的验证程序对提升电机的可靠性和安全性起到了关键作用。

2.3 标准化对电机集成和系统优化的影响

标准化为电机集成提供了规范和要求，确保了电机与车辆系统的高效配合，同时也对系统优化提供了参考和依据，为提升整车性能和安全性提供了支持。对于电机集成，它规定了电机接口的标准，包括物理接口和通信接口，以确保电机能够与车辆的其他系统如控制系统、冷却系统等顺利配合。此外，电机的尺寸、形状、重量等也有明确的标准，为电机的布局和安装提供了指導。在电机集成的过程中，标准化还要求对电机的性能、安全性和耐久性进行验证，以确保电机在车辆系统中的正常运行。对于系统优化，通过对电机性能参数的标准化，设计人员可以对电机的效率、功率、扭矩等进行优化，以提高整车的动力性能和能源利用率。通过对电机安全性能的标准化，设计人员可以对电机的绝缘性能、防护等级和电磁兼容性进行优化，以提高整车的安全性能。以华为DriveOne多合一电机为例，该电机集成电机控制器（MCU）、永磁同步电机、减速器、车载充电机（OBC）、电压变换器（DC/DC）及电源分配单元（PDU）等部件。其在电机的集成和系统优化过程中，严格遵守标准化要求，预留多功能接口、缩小尺寸，确保了电机能够与多种类型车辆系统高效配合，通过对电机性能参数和安全性能的优化，成功提升了整车的性能和安全性。

3 结 语

综上所述，标准化在新能源汽车电机的应用中扮演着至关重要的角色，它引导并规范了电机设计、制造、测试、验证以及集成和系统优化等关键环节，保证了电机性能的一致性和可比较性。标准化也促进了新能源汽车电机行业的健康发展，提高了生产效率，增强了产品的质量和安全性，同时还推动了技术创新和产业升级。然而，随着新能源汽车技术的快速发展和市场需求的变化，标准化需要不断地进行更新和完善，以满足新的技术和市场需求，新能源汽车电机的标准化也需要在全球范围内实现协调和一致，以推动新能源汽车电机的全球应用和发展。

参考文献

[1]梁堂，黎彭春.新能源汽车动力电池统一标准化分析[J].时代汽车车，2022（13）：91-93.

[2]刘胜勇.新能源汽车驱动电机的智能制造[J].世界制造技术与装备市场，2021（6）：27-30.

[3]任晓勇.新能源汽车与电机驱动控制技术[J].自动化应用，2022（5）：95-97.

[4]明波，高建伟.新能源汽车电机控制系统设计与研究[J].设备管理与维修，2019（21）：128-129.

[5]刘志强.新能源汽车电机的发展趋向之研究[J ] .科技风，2018（17）：27.

作者简介

王凯，本科，工程师，研究方向为电气产品检测与设计。

（责任编辑：袁文静）