新能源驅(qū)動電機可靠性試驗及提高可靠性的措施

元約平

摘 要：發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)是緩解環(huán)境污染的重要措施，而新能源驅(qū)動電機產(chǎn)業(yè)是否能健康發(fā)展，其核心就是解決現(xiàn)有的驅(qū)動問題，如何保證新能源驅(qū)動電機可靠性是需要重點考慮的問題，如果新能源驅(qū)動電機可靠性不足，會直接降低新能源驅(qū)動電機使用的安全性?；诖耍疚氖紫确治鲂履茉打?qū)動電機可靠性試驗，進而探究提高可靠性的措施。

關鍵詞：新能源驅(qū)動電機;可靠性試驗;措施

1 新能源驅(qū)動電機可靠性試驗

1.1 試驗條件

1.1.1 一般要求

新能源驅(qū)動電機要為完整的車用驅(qū)動電機系統(tǒng)，滿足廠家提供的技術參數(shù)標準，驅(qū)動電機外觀也要滿足產(chǎn)品的有關規(guī)定。

1.1.2 試驗電源

試驗中采用動力直流電源或動力直流電源和儲能設備聯(lián)合提供。在試驗電源直流電壓不超過250V時，其穩(wěn)壓誤差不得超過±2.5V;試驗電源直流電壓在250V以上時，穩(wěn)壓誤差不得超過±1%。試驗電壓要滿足驅(qū)動電機系統(tǒng)功率標準，可以切換額定電壓狀態(tài)、最高電壓狀態(tài)、最低電壓狀態(tài)。

1.1.3 冷卻

試驗中設備冷卻要滿足的條件有：（1）冷風電機或控制器，試驗中要帶有裝車時的風冷電機。（2）自然冷卻電機要使用外加風機冷卻電機。（3）液冷電機要盡可能采用制造廠商規(guī)定的冷卻液。（4）冷卻條件要滿足說明書標準，在試驗報告中作出標注。

1.2 試驗程序

1.2.1 準備

控制器與電機間連接線要與車輛標準保持一致，并增設監(jiān)測系統(tǒng)。為了保證整個系統(tǒng)可以正常運行，要模擬必要的關聯(lián)信號，也可以采用其他方法進行屏蔽處理。供電電源、試驗臺架、監(jiān)測系統(tǒng)要求可以正常工作。

1.2.2 程序

根據(jù)驅(qū)動電機參數(shù)進行可靠性試驗，試驗曲線如圖1所示，試驗總時間為402h，可以按照以下程序展開試驗工作[1]：

（1）驅(qū)動電機系統(tǒng)在額定電壓下運行，試驗轉(zhuǎn)速保持額定轉(zhuǎn)速的1.1倍，負荷循環(huán)總時間為320h。（2）驅(qū)動電機系統(tǒng)在最高電壓下運行，試驗轉(zhuǎn)速保持額定轉(zhuǎn)速的1.1倍，負荷循環(huán)總時間為40h。（3）驅(qū)動電機系統(tǒng)在最低電壓下運行，試驗轉(zhuǎn)速為最低工作電壓/額定工作電壓*額定轉(zhuǎn)速1.1倍，負荷循環(huán)總時間為40h。（4）驅(qū)動電機系統(tǒng)電動工作在額定工作電壓、最高工作轉(zhuǎn)速和額定功率狀態(tài)，運行時間為2h。

1.3 檢查與維護

1.3.1 每1h檢查

在1h范圍內(nèi)記錄電機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩，控制器直流母線電流電壓，電機表面運行溫度，冷卻液溫度與流量。必要時還要對電機控制器功率元件運行溫度進行檢查。如果配備了熱敏溫度傳感器，要檢查電機繞組運行溫度。

1.3.2 每24h檢查

試驗期間允許停機一次，檢查試驗設備運行情況，包括緊固件、連接件、管路，特別是軟管部位，要做好電纜、接口檢查。檢查冷卻液液面高度，觀察是否存在冷卻液滲漏問題，冷卻液較少要及時補充[2]。整個停機檢查時間不得超過30min。

1.3.3 故障與停機處理

對每次停機原因、操作內(nèi)容進行記錄。如果出現(xiàn)了故障情況要做好分析工作，做好故障排除和記錄。中斷負荷循環(huán)數(shù)據(jù)不計入到驅(qū)動電機系統(tǒng)可靠性工作時間當中。如果停機時間在1h以上，則要重新循環(huán)1h時間不計入到可靠性工作時間。

2 提升新能源驅(qū)動電機可靠性的措施

2.1 正確選擇功率電子裝置

新能源驅(qū)動電機中的功率電子裝置能夠?qū)⒏邏褐绷麟娹D(zhuǎn)變?yōu)檫m合牽引的電機運行電源形式。當今新能源驅(qū)動電機中常見的元器件有GTO、MOSFET、BJT、IGBT、MCT等，IGBT集成了BJT和MOSFET

的優(yōu)勢，工作頻率在10-20kHz之間，具有較好的電流浪涌量、導通電流密度、電壓阻斷峰值、門極驅(qū)動功耗率等指標。具備的高阻抗壓控柵極能夠有效控制低柵極驅(qū)動功率，這點可以彌補電池的缺陷。采用IGBT低壓變頻裝置，最大容量380V級可達到540kV·A，良好的性能表現(xiàn)可以提升驅(qū)動電機的可靠性。根據(jù)不同功能分類，直流驅(qū)動系統(tǒng)采用斬波器，交流驅(qū)動系統(tǒng)中用逆變器[3]。為了提升驅(qū)動電機可靠性，要采用新型電子器件，從而提升功率密度、轉(zhuǎn)化效率以及降低轉(zhuǎn)矩脈動、EMI、電磁噪聲、機械振動，多方面提升驅(qū)動電機的可靠性。

2.2 應用新型控制技術

如今，矢量控制理論發(fā)展更加成熟，可以精準確定電機運行參數(shù)，從而控制電機的運行動力，如常見的差頻率矢量控制、無速度傳感器矢量控制等，在微處理器性能愈加強悍的今天，復雜的算法也更加有保障，驅(qū)動電機可靠性也進一步提升。變結(jié)構(gòu)控制近些年在新能源驅(qū)動電機中應用也很廣泛，VSC針對系統(tǒng)參數(shù)不穩(wěn)定、外界擾動與噪聲具有很強的魯棒性，在保持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的情況下，可以保證良好的動態(tài)與靜態(tài)品質(zhì)，在很大程度上解決了轉(zhuǎn)矩、磁鏈脈沖較大情況，抑制了抖動情況。

2.3 優(yōu)化驅(qū)動電機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

如果驅(qū)動電機中某個運行參數(shù)超標，一旦保護系統(tǒng)動作不及時，就很有可能造成驅(qū)動電機系統(tǒng)部件損壞，甚至會出現(xiàn)連帶性損壞。為了能夠提高驅(qū)動電機運行可靠性，還要從驅(qū)動電機本身著手，電機系統(tǒng)中每個分支回路都要保持獨立運行，避免長期承受高負荷運載。結(jié)合新能源汽車運行實際需求對驅(qū)動電機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，簡化驅(qū)動電機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少不必要的冗余設計環(huán)節(jié)，從而提升驅(qū)動電機系統(tǒng)穩(wěn)定性、降低系統(tǒng)負載。此外，驅(qū)動電機中關鍵回路要設置安全保護裝置，提前設置驅(qū)動電機額定標準電壓或電流數(shù)據(jù)，一旦驅(qū)動電機運行數(shù)據(jù)超標，安全裝置則自動開啟保護，從而保證整個驅(qū)動電機系統(tǒng)安全。

3 結(jié)束語

綜上所述，新能源驅(qū)動電機成為了汽車行業(yè)升級轉(zhuǎn)型的重要設備，也是汽車驅(qū)動的核心。在驅(qū)動電機可靠性分析上，都要做好前期準備工作，嚴格控制試驗程序和檢查維護工作，找出提升驅(qū)動電機性能的方法與措施，最大程度上發(fā)揮新能源驅(qū)動電機的使用效能。