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徐强:新能源乘用车电机系统开发及测试评价
内容简介:针对电机性能考核,因为不同电压等级下电机轴距是不同的,电机的效率验证也是在实际车上很关键的测试,效率直接影响整个系统能耗的问题
      2015年5月15日-16日,由中国汽车技术研究中心主办,中汽中心汽车试验研究所、汽车技术情报研究所、常州新能源汽车研究院等合作承办的“2015国际电动汽车及关键部件测评研讨会”在江苏常州召开。
      本次研讨会以“从产品示范到商业应用”为主题,以纯电驱动和充电系统测试评价为研究对象,重点围绕“整车开发与测试评价”、“关键部件开发与测试评价”、“电池系统集成与测试评价”、“充电系统测试评价”四个技术领域进行深入解析,为电动汽车整车及关键零部件步入市场规模化应用,以及充电基础设施创新升级提供技术指导和借鉴建议。
      在本次研讨会上,精进电动科技(北京)有限公司试验与认证中心经理徐强发表题为“新能源乘用车电机系统开发及测试评价”的专题报告。他指出新能源乘用车电机系统开发周期大概在2到3年的时间,正常一个电机设计流程分以下几个阶段,首先基于自己内部的产品开发路线和客户需求进行电机的电池方案,力学、热学等分析,最后样机制造出来之后进行一些功能性能的验证。
以下为报告实录:
      我的报告分两部分第一部分是电机系统的开发流程,根据汽车行业APKOP开发流程,我们产品完成按照这个流程开发分ABC三个阶段,第一个阶段主要是针对产品从无到有的概念设计和功能样机的验证,一旦产品定位为一个量产产品,会开展各种设计研讨和生产研讨,直到满足批量生产的要求,通常这样一个开发周期大概有2到3年的时间,但是由于市场需要,我们尽可能短时间内考核电器的各种性能和功能,所以经过这些年的积累,我们也形成了自己的开发流程和验证流程。
      正常一个电机设计流程分以下几个阶段,首先基于自己内部的产品开发路线和客户需求进行电机的电池方案,力学、热学等分析,最后样机制造出来之后进行一些功能性能的验证。前期主要是借助一些CAE的工具开展电磁场、力学、热学、流体等各个方面的分析,通过反复迭代达到最优的设计,满足客户甚至超越客户的要求。
      这个是我们公司电池方案基本设计流程,首先是基于客户的需求,确定电机的基本尺寸,通过电机各方面性能输出满足客户要求,针对转子的强度进行交合,因为现在新能源电机系统有超速的要求,一般要求在1.2倍不能有任何变形,在1.4倍不能有破坏,所以在转子强度交合和很重要的方面,一般热是电机系统最重要的敌人,电机系统主要的死角是轴承损坏,所以效率计算也是很重要的内容。
      第二部分是电机系统的从小到大的验证,从材料部件到整机到电机变速箱内容的认证。我们公司专门对油封失效做了分析,从磨损各个方面对油封失效进行可能性分析,同时针对这种分析开展实验设计进行实验方案验证,下面有一个举例就是同样的油封由于尺寸超差的问题,左边的油封是在1000、3000、5000温升是均匀提高,第二款产品低速还行,高速由于磨损不均匀导致轴承烧毁。
      我们公司目前推的另一款发动,是边路向油中的绝缘纸,针对绝缘材料与变速箱油的兼容性我们开展各种验证,主要是高低温耐久循环测试,通过长时间测试绝缘响度不能有显著降低。针对电磁线我们也开展相关的测试验证,完成A阶段样机开发主要是B阶段到C阶段验证,需要各种试验项目,在这里就不展开了。这里是我们公司目前主要的一些试验设备,左边是动态性能测验台,右上角是2000万电机驱动材料,下面两个台架是量产乘用车产品开展一些可靠性和耐久性设施抬价,在实验室模拟各种环境、温度、湿度、振动、冲击对电机技术可靠性和耐久性考核。目前我们批产的水冷电机已经连续运行20台套,6万小时的运行时间,我们也刚刚结束一款有油双电机的耐久验证。
      针对电机性能考核,因为不同电压等级下电机轴距是不同的,电机的效率验证也是在实际车上很关键的测试,效率直接影响整个系统能耗的问题,我们公司目前助推的电机最高效率可以达到97%,占整个工作范围的80%,针对一款样机走向批产阶段我们分6大块验证,包括电器安全、可靠性、耐久性、环境适应性、电池兼容和干扰、目前我们已经自主筹建前5项实验能力,可靠性、耐久性和环境资源性已经对多款产品进行验证考核,MH实验能力也正在建设中,主要是在结构动力学测试、模态测试和检测跟踪方面做了一些工作,EMC方面主要是外包和一些知名的第三方结构做一些国外测试验证。
      通常DVTV实验会涉及到样本数的选择,在不同的考核度指标下选择不同的样本数达到可行的验证指标。这是我们公司耐久性台架的实例,我们开展的耐久性实验有几大块,这种工况按1比1比例做时间很长一般三四千个小时,这个在实验室是不允许的,我们会基于一些温度加速模型对整个工况进行加速,这是一款水冷电机,我们基于温度加速模型让电机运行过程中找准温度,时钟控制在155加减1度左右,电机在实际运行12000个小时等价寿命考核。我们还看了低温运行启动耐久,保证电机在各种工况下能够可靠的工作,性能不会有太大的衰减。
      除了耐久考核,振动冲击考核也是电机的一个很重要的考核,针对电机产品在车上不同位置会有不同的测试要求,目前我们自主配套的实验系统会针对机械振动冲击考核,发现有可能机械原因引发的失效、轴承损坏或者其他密封失效问题,这是一个典型的宽屏振动频段实验谱。
      除了以上考核我们还开展一些电机的防护等级验证,主要是第六等级防尘,依据I653标准主要是对粉尘的密封性验证,第六等级防水和第九等级防水的验证,这个目前我们开展一些振动噪音测试研究。
      下面给大家介绍一下我们公司电动产品的发展线,经过6年多的发展,分乘用车和商用车两大块,工作中还有很多需要向大家系和摸索地方,以后有机会向大家学习,这就是我的工作报告,谢谢大家。
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