隨著汽車(chē)電氣化的不斷發(fā)展，零部件的集成化設(shè)計(jì)趨勢(shì)亦不斷推進(jìn)，三合一驅(qū)動(dòng)總成方案成為各廠(chǎng)家競(jìng)爭(zhēng)的熱土。相對(duì)早期電驅(qū)方案，三合一電驅(qū)系統(tǒng)具備以下優(yōu)勢(shì)：結(jié)構(gòu)緊湊、體積變小，利于布置；質(zhì)量輕，低行駛能耗；三相直連，可靠又經(jīng)濟(jì)；重心下降，利于整車(chē)操控；高速傳動(dòng)，帶來(lái)較高扭矩容量和總成效率提升；可擴(kuò)展的模塊化設(shè)計(jì)，大大縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)成本效益。

1 三合一電驅(qū)系統(tǒng)概

圖1 三合一電驅(qū)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2、三合一電驅(qū)系統(tǒng)可靠性研究的依據(jù)

汽車(chē)產(chǎn)品可靠性是指在一定時(shí)間內(nèi)、一定條件下，無(wú)故障地執(zhí)行指定功能的能力或可能性。對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)，其失效約90%來(lái)源于疲勞。可靠性可定義為：如果結(jié)構(gòu)發(fā)生了不可修復(fù)性故障，其可靠性可等同于耐久性；若故障可修復(fù)，其可靠性就是產(chǎn)品大修期、報(bào)廢期或者退役期對(duì)應(yīng)的耐久性。

3、三合一電驅(qū)系統(tǒng)對(duì)可靠性試驗(yàn)技術(shù)要求的選擇與應(yīng)用

3.1 電子/電氣元件機(jī)械負(fù)荷可靠性試驗(yàn)方法選擇

在三合一電驅(qū)總成系統(tǒng)中對(duì)電子/電氣元件機(jī)械負(fù)荷可靠性考核將使用ISO 19453-3-2018標(biāo)準(zhǔn)，主要有以下幾點(diǎn)原因：

三合一電驅(qū)系統(tǒng)的電子/電氣部件機(jī)械負(fù)荷可靠性技術(shù)要求：

3.2 電機(jī)、減速器機(jī)械可靠性試驗(yàn)方法的應(yīng)用

3.2.1 電動(dòng)汽車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)方法介紹與分析

借鑒汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性測(cè)試規(guī)范，采用定轉(zhuǎn)速、變化轉(zhuǎn)矩的工作模式且選用3個(gè)不同電壓平臺(tái)，對(duì)新能源驅(qū)動(dòng)電機(jī)的可靠性進(jìn)行考核，同時(shí)試驗(yàn)對(duì)于不同車(chē)型的電機(jī)測(cè)試時(shí)間有所不同。圖2所示的是單個(gè)循環(huán)的試驗(yàn)工況，其中nN為被試電機(jī)額定轉(zhuǎn)速，ns為試驗(yàn)過(guò)程中被試電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定值（r/min），當(dāng)電壓為額定電壓或者最高電壓時(shí)，ns=1.1×nN；而電壓為最低電壓時(shí)，ns =最低電壓/最高電壓×nN；Tpp為被試驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)在峰值功率的額定扭矩（N·m），當(dāng)電壓為最高電壓時(shí)， Tpp=峰值功率/ns；當(dāng)電壓為最低電壓時(shí)，Tpp=峰值功率/nN；TN為被試驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的額定扭矩（N·m）；t為時(shí)間。

圖2 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)可靠性測(cè)試循環(huán)示意圖

試驗(yàn)加載循環(huán)過(guò)程如表1所示，總測(cè)試時(shí)間為402 h，結(jié)合電動(dòng)汽車(chē)自身供電單元特性，電機(jī)及控制系統(tǒng)電壓采用浮動(dòng)電壓，先在額定電壓下運(yùn)行320 h，在最大電壓和最低電壓下各運(yùn)行40 h，最后在額定工作電壓、額定功率下運(yùn)行2 h。

表1 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)可靠性測(cè)試循環(huán)參數(shù)表

該測(cè)試方法是國(guó)內(nèi)電機(jī)廠(chǎng)商的主流試驗(yàn)方法，但應(yīng)用于電驅(qū)系統(tǒng)時(shí)卻具有一定的局限性：

3.2.2 三合一電驅(qū)系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)方法應(yīng)用基于第3.2.1節(jié)中對(duì)可靠性試驗(yàn)方法的分析，該部分主要針對(duì)上述局限性展開(kāi)，制定三合一電驅(qū)總成試驗(yàn)規(guī)范。

（1）電機(jī)可靠性循環(huán)周期確認(rèn)

圖3 電驅(qū)系統(tǒng)總成累計(jì)損傷折算方法獲得載荷譜流程圖

（2）溫度在可靠性工況制定溫度是影響產(chǎn)品可靠性的重要因素，可以使電氣元件和橡膠件加速老化、衰減、退磁、泄漏等，也可以使齒輪、軸承等零件加速膠合、點(diǎn)蝕、漏脂，因此在試驗(yàn)過(guò)程中需要依據(jù)電機(jī)的散熱能力，確保試驗(yàn)循環(huán)中零件的最高溫度點(diǎn)低于磁鋼許可溫度上限，增加循環(huán)水溫考核，使覆蓋整個(gè)可靠性循環(huán)工況。

（3）性能衰減評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)定義性能衰減評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)定義：5%-10%。

（4）轉(zhuǎn)速三合一電驅(qū)系統(tǒng)配備了高轉(zhuǎn)速電機(jī)，齒面相對(duì)滑動(dòng)需要減小；較高轉(zhuǎn)速下，動(dòng)態(tài)響應(yīng)增大，增加了齒輪箱的載荷，需要在可靠性試驗(yàn)中驗(yàn)證；軸承和油封尺寸一樣，線(xiàn)速度增大，發(fā)熱量增大，失效風(fēng)險(xiǎn)增大，需要在持續(xù)高速工況下考核，高轉(zhuǎn)速下，齒輪發(fā)生膠合的風(fēng)險(xiǎn)增大，需要在可靠性試驗(yàn)中驗(yàn)證。

3.2.3 衍生可靠性循環(huán)工況

圖4 基于原可靠性循環(huán)工況衍生的循環(huán)工況

4 結(jié)論

（1）針對(duì)電子/電氣元件機(jī)械負(fù)荷，比較標(biāo)準(zhǔn)時(shí)效性和標(biāo)準(zhǔn)使用對(duì)象，選定了適用于三合一系統(tǒng)的考核指標(biāo)；

（2）針對(duì)電機(jī)、減速器機(jī)械可靠性試驗(yàn)，分析了現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的局限性，就此展開(kāi)研究。定義了試驗(yàn)溫度要求和性能衰減評(píng)判指標(biāo)，結(jié)合項(xiàng)目應(yīng)用狀況，衍生出適應(yīng)于該項(xiàng)目的可靠性循環(huán)工況，使三合一電驅(qū)系統(tǒng)的驗(yàn)證更為合理和完善。
編輯：lyn