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維修技術(shù)
黃炘:電機系統振動(dòng)測試的方法研究與介紹
內容簡(jiǎn)介:黃炘指出,增加的要求對產(chǎn)品的結構和材料要求方面都有提高,對電機車(chē)輛穩定性可靠性都有關(guān)注,技術(shù)要求引進(jìn)了常見(jiàn)的汽車(chē)電氣振動(dòng)標準,但電動(dòng)汽車(chē)和傳統車(chē)的電動(dòng)單元不同,從實(shí)車(chē)的角度考慮,對關(guān)鍵部件的振動(dòng)要求可能不同。
 2015年5月15日-16日,由中國汽車(chē)技術(shù)研究中心主辦,中汽中心汽車(chē)試驗研究所、汽車(chē)技術(shù)情報研究所、常州新能源汽車(chē)研究院等合作承辦的“2015國際電動(dòng)汽車(chē)及關(guān)鍵部件測評研討會(huì )”在江蘇常州召開(kāi)。 

本次研討會(huì )以“從產(chǎn)品示范到商業(yè)應用”為主題,以純電驅動(dòng)和充電系統測試評價(jià)為研究對象,重點(diǎn)圍繞“整車(chē)開(kāi)發(fā)與測試評價(jià)”、“關(guān)鍵部件開(kāi)發(fā)與測試評價(jià)”、“電池系統集成與測試評價(jià)”、“充電系統測試評價(jià)”四個(gè)技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行深入解析,為電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)及關(guān)鍵零部件步入市場(chǎng)規模化應用,以及充電基礎設施創(chuàng )新升級提供技術(shù)指導和借鑒建議。 

在本次研討會(huì )上,中國汽車(chē)技術(shù)研究中心汽車(chē)試驗研究所新能源室主管工程師黃炘發(fā)表題為“電動(dòng)汽車(chē)電機系統振動(dòng)測評方法研究”的主題演講。黃炘分享了中汽中心新能源實(shí)驗室在電機系統振動(dòng)測試方法上面的研究工作,并介紹了新18488標準跟舊標準中差別比較大的項目。 

黃炘指出,增加的要求對產(chǎn)品的結構和材料要求方面都有提高,對電機車(chē)輛穩定性可靠性都有關(guān)注,技術(shù)要求引進(jìn)了常見(jiàn)的汽車(chē)電氣振動(dòng)標準,但電動(dòng)汽車(chē)和傳統車(chē)的電動(dòng)單元不同,從實(shí)車(chē)的角度考慮,對關(guān)鍵部件的振動(dòng)要求可能不同。 

“新能源實(shí)驗室后續可能對電動(dòng)車(chē)關(guān)鍵零部件的修訂有很大關(guān)注,還有一些關(guān)鍵部件方面會(huì )有很多關(guān)注。”黃炘介紹,新能源實(shí)驗室除了做認證方面的測試工作以外,還會(huì )配合企業(yè)進(jìn)行驗證、開(kāi)發(fā)方面的測試包括一些配合工況的可靠性的測試或者性能方面的測試。 

以下為嘉賓發(fā)言實(shí)錄: 

我來(lái)自中汽中心新能源實(shí)驗室,我主要目前電機這方面的測試還有參與相關(guān)標準方面的工作。今天跟大家分享是我們在電機系統振動(dòng)測試方法上面的研究工作,由于今年在2月份的時(shí)候我們新的18488標準已經(jīng)正式發(fā)布了,所以我在前面也稍微介紹一下新的標準跟舊的標準里面差別比較大的項目。 

新的標準里面2015、18488的標準跟舊的相比差別最大的是4個(gè)方面:一是性能臺架測試、電氣安全、耐久實(shí)驗和振動(dòng)實(shí)驗方面有比較大的變化。在對性能臺架方面主要是扭矩轉速特性的要求,以前沒(méi)有很明確說(shuō)明我們在做認證需要測哪些數據,通常是測外特性的曲線(xiàn),現在要求我們必須做效率的云圖看效率的分布情況。 

第二是高溫工作的要求,環(huán)境方面的要求增加了在高溫環(huán)境下的帶載測試,需要電機在高溫環(huán)境中進(jìn)行性能測試,所以針對這個(gè)情況我們實(shí)驗室也增加了一個(gè)對應的溫度倉,這樣可以滿(mǎn)足新的標準測試要求。 

第三是電器安全方面也提高這方面的要求,針對耐電壓的實(shí)驗要求有提高,另外對控制器的絕緣電阻對溫度傳感器方面也做了要求,還有支撐電容放電的時(shí)間要求。 

增加耐久性的要求原來(lái)也有但是沒(méi)有具體標準對應,在新的標準里面明確引用29307、2012可靠性實(shí)驗的要求,有402個(gè)小時(shí)的功放循環(huán),可靠性我們之前也做了很多驗證工作。 

以上是我們今天主要講差異比較大的,關(guān)于振動(dòng)實(shí)驗的要求,原來(lái)在2006版的時(shí)候我們引用的是QCT413是汽車(chē)實(shí)驗器的實(shí)驗方法,主要用到里面其他部位的要求,在新的標準里面我們增加隨機振動(dòng)的要求,也就是針對掃頻振動(dòng)和電機振動(dòng),掃頻振動(dòng)可能是自身的影響,但是電機影響可能是路面對它的影響。 

從數據上看強度要求增加了很多,所以從新標準里面看,它增加的要求對產(chǎn)品的結構和材料要求方面都有提高,對電機車(chē)輛穩定性可靠性都有關(guān)注,技術(shù)要求引進(jìn)了常見(jiàn)的汽車(chē)電氣振動(dòng)標準,但電動(dòng)汽車(chē)和傳統車(chē)的電動(dòng)單元不同,從實(shí)車(chē)的角度考慮,對關(guān)鍵部件的振動(dòng)要求可能不同。 

所以在去年的時(shí)候,我主要介紹了在可靠性方面的工作,其中涉及到電器方面的可靠性和機械方面的可靠性,機械方面可靠性介紹的是我們要推行一個(gè)項目通過(guò)實(shí)車(chē)在不同壞路或者各種不同的路面下進(jìn)行振動(dòng)數據的采集,最后反饋回來(lái)去推導得到比較大型關(guān)鍵部件、電池或者電機應該實(shí)際上是什么樣的實(shí)驗條件。 

下面介紹一下我們的實(shí)驗研究方案,這個(gè)方案包括我們跟車(chē)企、跟電機企業(yè)合作,我們在開(kāi)展電機系統的實(shí)車(chē)振動(dòng)采集分析,研究適合電動(dòng)汽車(chē)振動(dòng)車(chē)的實(shí)驗條件。 

這個(gè)是我們當時(shí)以行業(yè)共同研究的方式開(kāi)展的,我們這邊有跟實(shí)驗標準所參與和電動(dòng)汽車(chē)一個(gè)討論方案開(kāi)展這方面的測試。 

在去年9月份的時(shí)候我們正式啟動(dòng)這個(gè)項目,開(kāi)始邀請國內外不同整車(chē)跟關(guān)鍵零部件的企業(yè)一起討論振動(dòng)數據的采集方案,因為我們后續包括之前已經(jīng)采集的或者后續將要采集車(chē)型的話(huà),可能需要用統一的方法去測試,大家都認可的方法這樣最后才能得到比較廣泛認可的結果,所以在這個(gè)里面我們主要討論了車(chē)輛的選型,主要是現在在跑或者馬上要上市的EV或者PHEV,主要分兩大類(lèi),然后對路面選擇方面主要是考慮比較好的路面,通常在車(chē)速比較高的路面。 

另外是可靠性的壞路,在車(chē)速方面我們也會(huì )對好的路面主要相對比較高的車(chē)速會(huì )30、60、90、120、150,這個(gè)特別是在高速電機會(huì )有高轉速的工作,這種情況下可能更多是振動(dòng)方面的影響。 

在可靠性壞路方面,如果做整車(chē)可靠性的專(zhuān)家都比較了解,他本身在這樣的路面有最高的限速,我們會(huì )在這個(gè)車(chē)速下分不同的等級跑不同的車(chē)速下,看不同的車(chē)速下它振動(dòng)的強度。同時(shí)我們也考慮實(shí)際中肯定有急加速和急減速的情況所以也做了這方面的測試。 

在實(shí)車(chē)方面到現在我們正式跟本田、寶馬開(kāi)展這方面測試,已經(jīng)做了兩個(gè)車(chē)型方面數據的采集,主要一個(gè)是本田混合動(dòng)力車(chē),另外是寶馬純電動(dòng)來(lái)進(jìn)行測試。在數據的測量方面我們選了兩個(gè)實(shí)驗場(chǎng)地分別做兩個(gè)實(shí)驗場(chǎng)地做測試,路面也是按照前面剛才介紹選擇不同的路面、不同的狀態(tài),現在的進(jìn)展情況是我們在對道路的測試已經(jīng)結束了,對路面的數據在分析已經(jīng)完成一輛車(chē)的分析,另外分析完單個(gè)數據以后還進(jìn)行整合再得到一個(gè)新的實(shí)驗方法。 

后面我以其中一個(gè)車(chē)型來(lái)介紹一下我們在數據采集跟最后數據分析方面的工作,以及我們后續希望包括存在的問(wèn)題,希望大家一起合作的內勤。這個(gè)是我們在兩個(gè)實(shí)驗廠(chǎng)進(jìn)行實(shí)際測試的情況,這個(gè)是去年12月份的時(shí)候,做了一個(gè)瀝青路面做了混合動(dòng)力模式和EV模式分別做了不同測速下的測試,最高做到180千米每小時(shí),然后對壞路那塊,我們選了大概9種不同路面,這個(gè)主要依據可靠性方面的要求,所以最高做到50公里每小時(shí),另外我們也做了一些各種不同壞路的測試。 

從實(shí)際的道路情況上來(lái)說(shuō),根據我們當時(shí)在現場(chǎng)拍的情況,在不同的車(chē)速下按照實(shí)驗廠(chǎng)線(xiàn)束的要求進(jìn)行這方面的測試。關(guān)于振動(dòng)測量點(diǎn)方面我們主要選擇的是控制器,因為電機系統主要是電機跟控制系統方面,也就是兩個(gè)是針對安裝位置方面進(jìn)行振動(dòng)采集,因為在振動(dòng)臺架進(jìn)行復線(xiàn)也是控制安裝位置方面的振動(dòng)輸入,所以在逆變器跟電機方面分別安裝兩個(gè)控制器,同時(shí)因為采集電動(dòng)車(chē)振動(dòng)不光電機有問(wèn)題,在電池報我們做的測試里面也經(jīng)常遇到各種問(wèn)題,有測試條件方面的問(wèn)題也有方法方面的問(wèn)題,所以我們在針對電池報的固定位置也進(jìn)行這方面的測試。 

再來(lái)說(shuō)我們在布置傳感器的情況,用的是數據采集采三個(gè)方向的振動(dòng)。下面簡(jiǎn)單介紹一下我們一些一部分結果的情況,這個(gè)是對于比較好的路面測試的振動(dòng)情況,在勻速的狀態(tài)下,也就是在60、80、90最高到180的時(shí)候,振動(dòng)的強度是不一樣的,可以看到在車(chē)速比較高的時(shí)候,電機承受振動(dòng)相對是比較高的,也就是說(shuō)我們在對電機高轉速的時(shí)候。 

但是在急加速跟急減速的情況下,這里面最大的加速度有一個(gè)點(diǎn)是將近到3個(gè)G左右,這個(gè)加速度大小跟我們在振前振動(dòng)的標準要求也是差不多的,同時(shí)根據我們以前做認證實(shí)驗的經(jīng)驗,按照這個(gè)標準做合格率還是可以的,所以我們現在認為對于振動(dòng)的方面要求不是按原標準的要求基本還是可以的。 

另外一個(gè)方面我們重點(diǎn)對隨機振動(dòng)方面,主要是針對糟糕道路方面引起的,這個(gè)是我們在實(shí)驗廠(chǎng)進(jìn)行測試的某一組數據,其中對應不同路面也標出來(lái)的,像有的路面在整個(gè)平臺方位內振動(dòng)是相對比較大的,這個(gè)可能也是很多車(chē)企進(jìn)行可靠性方面的考核。另外還有一些像鐵餅的路面特殊路面可以看到在低頻有一個(gè)比較高的沖擊,如果反映到臺架實(shí)驗上會(huì )對應機械沖擊方面的實(shí)驗,也就剛才在介紹的時(shí)候,他們也有這方面的測試。 

下面我來(lái)講一組我們在通縣測試的比較完整的數據,依據可靠性實(shí)驗方法里面介紹到針對乘用車(chē)的路面,這個(gè)是對上下方向的一些,這里面我們也可以看出針對這種壞路進(jìn)行測試的時(shí)候,振動(dòng)程度比較大的主要集中在頻率比較低的區域,在高頻的時(shí)候這個(gè)跟咱們傳統車(chē)方面的認識是一致的,主要集中在200赫茲以下,所以對于電動(dòng)車(chē)方面也是類(lèi)似的情況。 

這里面還有專(zhuān)門(mén)對應不同部位、逆變器還有電池、電機安裝位置振動(dòng)的幅度幅值也是不一樣的,所以我們采完這些數據以后,我們希望以這些為基礎把它做成一個(gè)可以在臺架上對電機進(jìn)行考核實(shí)驗的條件。 

所以后面我們講到現在進(jìn)行的分析,跟本田合作做的這方面分析內容,我們一方面考慮到振動(dòng)強度我們要設定在車(chē)上的使用壽命,所以在規劃里面可好性壞路大概跑3000公里算合格,所以初步以這個(gè)為基準做測算,所以對應的路面要跑的里程也都有對應,在進(jìn)行估算的時(shí)候首先我們后去整車(chē)振動(dòng)方面的數據,然后進(jìn)行FFT變化對各種路面進(jìn)行整合,把這些整合成一個(gè)壞路統一的路譜再考慮加速的系數我們再把它折算到一個(gè)比較短時(shí)間的實(shí)驗室條件。 

比如標準要做22個(gè)小時(shí)每個(gè)方向,我們可能把它折算成這個(gè)方向看強度是什么樣的,這個(gè)是我們對于測量到的數據進(jìn)行處理的情況,因為在測試的時(shí)候有很多干擾或者無(wú)效的數據,所以我們針對車(chē)速跟發(fā)動(dòng)機轉速這些數據進(jìn)行對比,其中比較有效的數據經(jīng)過(guò)FFT變換以后,可以得到10到2000赫茲以?xún)纫恢闭駝?dòng)的強度,我們選擇2000赫茲的原因是原來(lái)在16750里面它規定值是到2000赫茲的,所以我們?yōu)榱擞懈玫膶Ρ染瓦x了同樣量程選擇一個(gè)研究。 

所以通過(guò)這部分內容我們會(huì )得到這個(gè)測量點(diǎn)在不同路面實(shí)際的振動(dòng)情況。我們現在的考慮是把這些路面都考慮進(jìn)去,不是選擇一個(gè)比較有代表性的路面進(jìn)行測試,所以對每個(gè)路面的強度,加速度承受的強度進(jìn)行計算,還有它的行駛時(shí)間做估算,最后通過(guò)數據的整合,以后可以得到整合以后包含各種路面振動(dòng)的曲線(xiàn),但這條曲線(xiàn)相當于原始的曲線(xiàn),如果以這條曲線(xiàn)做基礎要做實(shí)驗,那要做很長(cháng)時(shí)間的實(shí)驗,這個(gè)在實(shí)驗室是不好模擬的,特別是如果以后要反饋到標準里進(jìn)行進(jìn)一步修訂的話(huà),這種就不好考核了。 

我們現在在初步進(jìn)行折算的時(shí)候我們選了一個(gè)大概平均值10左右的值進(jìn)行測算,結合前面介紹的內容我們要把條件臺架的條件壓縮到22個(gè)小時(shí),所以這個(gè)是我們初步算到的,根據前面的條件得到初步的實(shí)驗條件,這個(gè)算下來(lái)最底下藍色那條系原始的要求,經(jīng)過(guò)加速以后可以得到紅色的這條線(xiàn),從這兩個(gè)跟上面藍色那條線(xiàn)是現在一個(gè)標準的要求有是16750針對安裝在變速箱位置的要求,也就是很多混合動(dòng)力會(huì )涉及到安裝方式。 

另外一個(gè)方面,在高頻段差別是比較大的,實(shí)際情況高頻段沒(méi)有承受那么大的強度,但是我們現在得到的結果僅僅是針對于我們現在在測試的車(chē)型,所以我們在后續因為要得到更多車(chē)型的數據,包括這些方法方面最后可能會(huì )得到覆蓋比較多的車(chē)型或者絕大多數車(chē)型的條件。 

通過(guò)項目的推動(dòng),我們跟行業(yè)的企業(yè)共同討論形成這方面的研究方案,一共有十幾個(gè)企業(yè)一起參與討論的。 

另外我們開(kāi)展完成了一輛HEV和EV電機系統振動(dòng)測試,跟企業(yè)一起做這快加速的分析,得到針對某個(gè)車(chē)型一個(gè)電機臺架的振動(dòng)實(shí)驗條件。另外一個(gè)方面通過(guò)開(kāi)展我們了解實(shí)際振動(dòng)的情況和標準也進(jìn)行了比較,對后續如果要改進(jìn)測試方法或者企業(yè)針對某個(gè)車(chē)型對供應商提出特殊要求我們通過(guò)這個(gè)方法是可以幫助大家。 

當然現在還存在一些問(wèn)題需要進(jìn)一步討論,第一個(gè)就是在可靠性路面整合方面是考慮所有的路面還是選擇有代表性的路面,比利時(shí)路還是選擇其中振動(dòng)強度最大的路進(jìn)行測試呢,這個(gè)是需要討論的問(wèn)題。 

另外一個(gè)方面涉及到壽命的推定,僅僅按照現在標準規定的整車(chē)可靠性實(shí)驗規劃是不是足夠,也就是實(shí)際要考慮更長(cháng)的里程,也就是考慮到實(shí)際使用會(huì )有一個(gè)更嚴格的條件出來(lái)。 

第三個(gè)是關(guān)于加速系數的設定,因為不同的產(chǎn)品材料有比較大的區別,所以這方面可能需要分別考慮的,所以后續我們可以會(huì )在今年組織行業(yè)專(zhuān)家或者有相關(guān)經(jīng)驗的整車(chē)企業(yè)跟部件的企業(yè)希望幫我們一起討論確立這方面分析的條件和方法。 

所以我們下一步的工作,關(guān)于這方面項目主要一個(gè)是數據分析方法方面的討論,需要大家共同來(lái)參與,另外一個(gè)方面是我們要接著(zhù)進(jìn)行開(kāi)展其他型號車(chē)型的測試,包括北汽新能源還有比亞迪這些車(chē)型的測試,會(huì )覆蓋盡量多關(guān)于EV跟HEV方面的車(chē)型,第三個(gè)我們還要進(jìn)一步對數據進(jìn)行分析,最后希望可以得到比較廣泛的實(shí)車(chē)電機振動(dòng)測試規范。 

而且我們在做振動(dòng)測試規范的內容,首先出發(fā)點(diǎn)我們希望能夠了解實(shí)際振動(dòng)情況,可以幫助企業(yè)形成這樣的方法,幫助整車(chē)企業(yè)得到定制的,針對某個(gè)車(chē)型振動(dòng)實(shí)驗的方法,第三個(gè)我們做完了解到電動(dòng)車(chē)實(shí)際振動(dòng)情況以后,有可能跟傳統車(chē)是不一樣的,所以我們后續可能對電動(dòng)車(chē)關(guān)鍵零部件的修訂有很大關(guān)注,還有一些關(guān)鍵部件方面會(huì )有很多關(guān)注。 

關(guān)于項目這塊就是這些,另外對于電動(dòng)汽車(chē)的測試方面我還想簡(jiǎn)單介紹一下我們新能源實(shí)驗室在這方面除了做認證方面的測試工作以外,我們還做挺多配合企業(yè)進(jìn)行驗證、開(kāi)發(fā)方面的測試包括一些配合工況的可靠性的測試或者性能方面的測試,同時(shí)對可靠性的測試我們對于像溫度加速的實(shí)驗方法還有像針對方面、加速方面的實(shí)驗方法,這些方面的研究都可以幫助企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品的改進(jìn)開(kāi)發(fā)方面工作,謝謝大家。
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  安全,是工業(yè)產(chǎn)品最重要的元素,電機驅動(dòng)芯片更需要有多重保護。據悉,TI在每個(gè)功率管設計單獨的保護機制能實(shí)現有效的過(guò)流保護,通過(guò)監測供電電壓來(lái)實(shí)現欠壓閉鎖和擊穿保護。
怎樣進(jìn)行電機的干燥處理?
  在電機干燥處理開(kāi)始階段,由于潮氣受熱蒸發(fā),絕緣電阻較低,然后逐漸升高,升高的阻度越來(lái)越慢,最后穩定在一定數值上。當電機絕緣電阻升到合格值以上并穩定6小時(shí)不變時(shí),處理就可結束。
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