广告
电车试验：电机系统与电驱动总成安全总体要求
随着国家能源战略导向、四阶段油耗以及碳排放积分法规出台，电动汽车将在未来占据更大市场。电动化汽车以纯电动和混合动力汽车为主。在混合动力汽车中，除了传统发动机以外还有驱动电机系统，用以联合驱动和制动能量回收。在纯电动汽车中，电机则是唯一的动力驱动装置。
从电驱动总成发展趋势和构型特点上看，乘用车驱动电机向永磁化、高速化、高压化和集成化方向发展，现有主流产品最高转速在16000rpm 左右，未来转速将达到18000rpm或更高，预计2035 年将达到25000rpm 以上。直流母线电压150～350～800VDC 左右，电机输出功率在30kW～350kW 之间，输出扭矩在100Nm～500Nm 之间，配套合适速比的减速器或者变速器后电驱动总成输出扭矩（轮端）2000Nm～5000Nm；电机输出与车轮驱动轴同轴或者平行布置。
对于商用车来说，当前城市公交大巴最主流的驱动形式是电机直接驱动，含电机匹配固定速比减速器的动力总成（轻型商用车应用广泛），重型商用车通常采用电机匹配两档或者更多档位变速器的动力总成。商用车驱动电机通常输出功率在50kW～350kW 之间，专用工程车辆驱动功率需求可达400kW 以上。不同载荷的商用车所需要的驱动电机转矩从400Nm～5000Nm 不同，商用车电机系统的直流母线电压通常在350VDC～800VDC 之间或者更高。商用车最主要的驱动系统布置型式仍然是类似传统商用车的动力总成通过传动轴与主减速器连接的形式，轮边驱动、集成式电驱动桥在商用车也有广泛应用，未来将出现轮毂电机驱动方式。
在动力总成中，电机不仅是一个动力源、传动部件，同时还是安全件和法规件。电机作为动力源，同发动机相比，电机可以四象限运行，以转矩控制模式为主。在软件功能或者硬件失效情况下，电驱动总成可能出现非预期的转矩输出，比如转矩输出冲击过大、消失或反向等故障，造成意外的人员伤害。作为传动件，电机是传动链上的一环，电机转矩波动或由于比例积分（PI）参数调整不当，可能导致传动系扭振造成整车舒适性方面的问题。在高压安全方面，除48V 电机外，车用电机工作电压都超过了安全电压60V，有的可达到500V 甚至更高，存在高压安全风险。整车上公告要求电机按照国标GB/T 18488 试验，在企业准入和补贴申领等环节都需要采集电机的编码和壳体拓印等信息，因此电机是法规件。电驱动总成通常位于整车的底部，运行环境恶劣；电机大部分工况处于高速旋转状态，特别是乘用车驱动电机的工作转速远高于传统燃油车的发动机工作转速，由此带来的机械安全问题尤其需要重视。电机稳态工作温度通常在120℃左右，部分工况下甚至达到或超过160℃，电机控制器的最高工作温度也会达到100℃以上，电驱动总成温度监测、防止永磁同步电机高温退磁、防止高温接触烫伤等方面的要求亟待规范。电机控制器的功率电子开关器件和电容因设计、制造和使用不当等因素也易受高电压冲击、热冲击等发生失效导致爆炸、起火等事故。电驱动总成在复杂的环境里工作，需要整个寿命期内适应各种气候环境。特别是在夏季内涝严重地区和冬季严寒地区，电驱动总成的防护安全要求更加苛刻。相比于传统燃油车，复杂电磁环境是电驱动总成需要面对的另一个挑战，这对电驱动总成的电磁兼容性提出了更高的要求。电驱动总成高压、大电流、高温等工作特点导致了电驱动总成的维护保养与传统燃油车动力总成相比有很大不同，维护保养过程中的人身安全需要特别关注。
综上，电机系统与电驱动总成安全应从高压安全、机械安全、热安全、防护安全（含电磁辐射与抗扰等）、安全保护策略、功能安全、维护保养安全等七个方面进行全面考虑。
广告
最新资讯
-
BMS开发(13) --- 硬件版BMS和软件版BMS
2024-05-19 16:05
-
BMS开发(12) --- BMS的安规设计
2024-05-19 16:02
-
BMS开发(11) --- SOH估算
2024-05-19 15:58
-
BMS开发（10）--- 系统低压上下电功能
2024-05-19 15:53
-
BMS开发（9）--- 热管理冷却功能
2024-05-19 15:51
广告
广告
