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电动汽车电驱动系统规范系统研讨

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0 弁言

跟着电动汽车行业的疾速生长, 电驱动系统行业也有了巨大进步。产物手艺水平延续提拔、产业生长范围进一步扩展,新材料新工艺不停涌现,集成化生长趋势显著。

因为电动汽车的行驶需乞降事情前提的庞杂性,传统电驱动系统机能已没法满足电动汽车的运用须要,高电压、高转速、高效率的电驱动系统成为电动汽车用电驱动系统的主要特征。为保证电动汽车用电驱动系统的运用机能和平安机能,提拔产物的手艺水平,我国构建了较为完美的驱动机电范例系统, 在增进机电产物手艺革新,加快平安性提拔,保证有用测试等方面起到范例和指导的作用。同时跟着产物手艺的不停进步,范例也须要不停完美更新。

1 电驱动系统构造

电动汽车电驱动系统包括动力输出的驱动机电、电能变更的功率变更器(逆变器)以及机电掌握器,是电动汽车的主要驱动源, 用于完成车辆种种庞杂状况的驱动、加快、减速、倒车等功用。电动汽车驱动机电掌握器平常由直流链路、 功率电子电路和电子掌握单元三部份构成,如图 1 所示。

图 1 交换驱动机电驱动系统的构造

机电掌握器经由过程吸收通讯接口或踏板模仿量输入以及驱动机电的转子位置传感器和冷却温度传感器的输出信号,和驾驶员操纵敕令和车辆状况信息,并经处置惩罚后将反应信息传递给功率电子电路, 功率电子电路将电能传递给驱动机电,完成驱动机电平常事情,保证驱动机电的可控运转。

2 我国电驱动系统范例系统近况

现阶段我国已构成较为完美的电动汽车范例系统,包括基本通用、电动车辆整车、症结系统及零部件和接口及设备四大范畴 。电驱动系统范例系统是电动汽车范例系统的主要构成部份,属于症结系统及部件。

图 2 电动汽车电驱动系统范例系统图

电驱动系统范例系统包括了基本通用类、 产物范例类、测试要领类等三个方面范例。以上范例的实行从产物、检测、治理三个维度保证了电驱动产物的质量水温和手艺深度。

2.1 基本通用类范例

基本通用类范例是对电驱动系统通用的手艺请求、毛病分类及系统接口等内容的范例,是电驱动系统的基本功用及平安性的保证。

2.1.1 电驱动系统耐电压特征

现阶段, 我国电动乘用车电压平台在 300V-500V摆布,商用车电压平台在 500V-800V ,电驱动系统是高压电能的直接运用系统, 驱动机电绕组及功率电子电路须要耐受高压电能的打击, 而电压的瞬时变化和浪涌等征象使得功率部件的耐压请求远高于直流母线的额外电压值, 表 1 为现阶段功率部件的耐压的主流水平。

表 1 电驱动系统功率部件耐压水平

为保证在驱动机电内部的绕组导线之间、 绕组与机壳、绕组与温度传感器的短路征象发作时,电驱动系统不受毁伤, 使得驱动机电的耐压才能能够满足电动汽车的运用请求, 国度范例划定了驱动机电和机电掌握器的耐压性, 离别为驱动机电绕组的匝间打击耐电压和工频耐电压请求,如表 2 所示,范例中明确划定了差别部位所应耐受的交换电压的有用值或最高值的计算要领。

表 2 范例对驱动机电系统的耐电压部位

2.1.2 电驱动系统电平安特征

电驱动系统历久事情于高压环境下,电平安是系统关注的重点。为防备职员触电,系统中设置了绝缘电阻,使得纵然在发作短路的情况下,仍能保证人身平安。

绝缘电阻是职员与电动汽车高压电路构成回路时,系统对人体防护的末了保证,绝缘电阻值确实定是在职员平安的基本上肯定的。国度范例对驱动机电和驱动机电掌握器举行了绝缘电阻值的划定。

表 3 范例对驱动机电系统绝缘电阻的划定

为保证电驱动系统直流侧与交换侧之间的负载平衡,电驱动系统中装配有支持电容,用于完成电路的滤波和电能的储存,为庇护人身平安,逆变器的支持电容平常会设置放电电路,以下降直流侧电容的电压。范例中划定,当驱动机电掌握器有被动放电请求时,被动放电时候应不大于 5 分钟,有主动放电请求时,范例中请求应在 3 秒内将直流侧电容的电压下降至 60V 。

2.1.3 电驱动系统毛病分类及系统接口

驱动机电须要完成电子信息的通讯、 电气信号的输入和机械动力的输出, 以上信息都须要驱动机电系统对外的交换, 而接口的不一致将引发产物的互换性和兼容性问题, QC/T 896-2011 《电动汽车用驱动机电系统接口》为行业供应了电气接口的通用请求、动力电气接口的衔接体式格局、 掌握信号接口的衔接体式格局等内容的参考。

2011 年宣布的 QC/T 893-2011 《电动汽车用驱动机电系统毛病分类及推断》 划定了驱动机电毛病情势确实认准绳和毛病分类, 经由过程范例性附录的情势对驱动机电系统毛病情势举行了划定, 包括破坏型毛病情势、退步型毛病情势、松脱型毛病情势、失调性毛病情势、 梗塞与渗漏性毛病情势以及机能阑珊或功用失效型毛病情势。跟着手艺的生长该范例中划定的毛病品种已没法完整掩盖行业的需求, 机电掌握中涉及到的通讯类毛病以及相应的毛病诊断请求都是现阶段所需求的。

2.2 产物类范例

电驱动系统产物类范例是在基本通用范例基本上,关于产物的特征问题举行划定,是电驱动系统范例系统的主体。跟着电驱动系统集成水平的不停加深,集成类产物已作为零丁的产物范例运用于整车上,范例的制订适应行业的生长需求, 电驱动系统产物类范例可分为单体类产物范例和集成类产物范例两大类。

2.2.1 单体类产物范例

机电单体品种较多, 范例仅针对现阶段运用范围最为普遍以及手艺方向较为显著的异步驱动机电、永磁同步驱动机电和具有充放电功用的机电掌握器举行了划定。

现阶段运用最为普遍的是异步驱动机电和永磁同步驱动机电, 因而特地制订了适用于以上产物的行业范例,为行业供应相应的产物请求。两项范例离别划定了异步驱动机电辨别与其他驱动机电的空载电流容差和堵转电流容差等内容的要乞降相应实验要领, 永磁同步驱动机电的最大空载反电势限值、 空载反电势容差、驱动机电系统空载消耗、永磁体老化退磁等要乞降相应实验要领。

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对外放电已成为电动汽车的一项主要功用,而运用机电掌握器完成对外放电是完成放电功用的主要手艺线路之一, 为保证具有放电功用的机电掌握器运用机能, QC/T 1088-2017 《电动汽车用充放电式机电掌握器手艺前提》 该范例除了划定掌握器的平常请求外,增加了对 V2G 、 V2L 、 V2V 等放电情势电气机能的划定,为电动汽车放电运用的相干手艺方向举行指导、范例。

2.2.2 集成类产物范例

集成化是电驱动主要的生长方向,电驱动系统集成化产物具有体积小、重量轻、本钱少等特性,有利于整车机能的提拔。针对集成类产物现在宣布了 QC/T 1022-2015 《纯电动乘用车用减速器总成手艺前提》 和 QC/T1086-2017 《电动汽车用增程器手艺前提》两项范例。QC/T 1022-2015 划定了减速器总成的基本参数,同时对减速器的基本请求、 台架实验请求以及清洁度等内容提出了目标请求, 并划定了相应的实验要领;QC/T 1086-2017 适用于由内燃机和发机电及掌握器构成的车载式增程器,划定了增程器的表面、输出特征、相应特征、环境适应性、电气平安性、能量转换率等手艺内容,个中关于系统没法一致划定的项目,如环境适应性、系统密封性等,范例中将内燃机和发机电及掌握器二者离别划定,保证了范例的可操纵性。

2.3 测试要领类范例

测试要领类范例是手艺请求落地的保证, 关于电驱动系统范例供应了通用请求实验要领、 牢靠性实验要领、电磁兼容( EMC )实验要领。

2.3.1 牢靠性测试

驱动机电系统牢靠性是产物开发中关注的重点,国度范例供应了基于实验台架的驱动机电系统牢靠性实验要领。牢靠性实验依据驱动机电系统所运用的车辆的范例举行辨别,主要分为纯电动商用车、纯电动乘用车、夹杂动力汽车三大类,依据差别品种车辆的事情特性, 设置相应的轮回工况, 依据范例划定的实验递次,总计运转时候为 402h 。转矩相符轮回依据图 3 和表4 举行。

图 3 电动汽车用驱动机电系统牢靠性测试轮回示意图

表 4 电动汽车用驱动机电系统牢靠性测试轮回参数表

2.3.2 电磁兼容性测试

依据上文剖析, 能够发明驱动机电系统包括大批大功率电力电子装配,相干于其他车辆电气电子器件,其电磁发射更大,更轻易影响车载电子设备、车外四周电子设备和其他途径车辆的平常事情而危及途径的平安性。别的,一旦驱动机电系统的掌握部份遭到滋扰,对车辆驾驶形成影响,进而可能会危及途径的平安性。因而关于驱动机电系统 EMC , 国度范例主要从电动汽车驱动机电系统电磁辐射发射 ( EMI ) 和抗扰度( EMS )两方面举行请求,用于评价电驱动系统在模仿驱动前提下的电磁兼容性。同时范例中给出了采纳双锥天线丈量辐射发射实验、 采纳 BCI 法的发射抗扰度实验和运用频次在 1GHz 以上时运用喇叭天线的辐射抗扰度实验的安排示例。

3 国际范例律例动态

电动汽车用电驱动系统范例是范例化事情的研讨重点。国际上, ISO 、 IEC 、日本汽车手艺律例以及 ECE 律例对机电及机电掌握器范例研讨方面展开了大批事情。

3.1 ISO 范例

国 际 标 准 化 组 织 ( International Organization for Standardization, ISO )注重新能源汽车范例的研讨,在途径车辆范例化手艺委员会( ISO/TC22 )下成立了电动车辆分手艺委员会( ISO/TC22/SC37 ),主要对电动汽车整车、动力系统和动力蓄电池包范例(包括整车机能、平安、能耗、操纵性、电池包机能与平安、驱动系统机能与牢靠机能等)举行研讨。ISO/TC22/SC33 下设 4 个事情组, 个中 WG4 是衔接到电驱动系统的系统和部件范例研讨事情组, 现在ISO 正在制订 ISO 21782 《电力驱动途径车辆—电驱动部件测试规程》系列范例,主要包括通用请求、驱动机电系统、机电及逆变器、 DC/DC 转换器机能测试和负载测试等内容。

表 5 ISO 范例最新动态

3.2 IEC 范例

国 际 电 工 委 员 会 ( International Electrotechnical Commission , IEC )是初期展开电驱系统范例制订的构造之一。

IEC/TC 69 是该机构的电动途径车辆和电动产业车辆手艺委员会, 主要展开电动车辆基本设备相干的范例研讨事情。IEC 针对电动汽车用电力驱动系统举行了大批事情,制订了 IEC 60349 《电力驱动 轨道和途径车辆用扭转机电》系列范例,划定了途径车辆运用的除电子变流器供电的交换电动机以外的交换机电、 电力变流器供电的交换电动机、 用消耗总和法来肯定变流器供电的交换电动机的总消耗、 电子变流器永磁同步电动机四部份的实验要领。

3.3 日本汽车手艺律例

日本领土交通省 ( Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism , MLIT ) 是日本中心省厅之一,由其担任制订了日本汽车手艺律例(安保基准)是日本汽车行业所必需恪守的法律律例。

日本汽车手艺律例(安保基准) 14-5-1 及 14-5-1-commentary 《电动汽车驱动机电额外输出功率实验规程》和 14-5-2 及 14-5-2-commentary 《电动汽车驱动机电最大输出功率实验规程》两项律例,离别划定了电动汽车机电在掌握器相衔接的前提下额外输出功率及最大输出功率的测试要领。

3.4 ECE 律例

联合国欧洲经济委员会 ( Economic Commission of Europe , ECE )汽车律例由联合国天下车辆律例谐和论坛( WP.29 )担任草拟,制订了多项范例电动汽车国际律例。

个中 ECE R85 Rev1-Amendment5 《用于驱动 M 类和 N 类机动车辆的内燃机净功率和电驱动系统最大30min 功率丈量要领的一致划定》该律例订正案是在原ECE R85 基本上举行了补充, 增加了对电力驱动系的请求, 同时在测试净功率的基本上增加了对三十分钟最大功率的测试。

4 结束语

电驱动范例系统是电动汽车范例系统中主要的构成部份, 从电动汽车的运用角度动身关于电驱动系统的平安性、 手艺请求、 测试要领等方面做出指导和范例,从范例层面引领电驱动系统团体水平的不停提拔。

本文对我国电动汽车电驱动系统范例系统举行细致解读,从基本通用、产物范例和测试要领三类范例动身,对现行范例中电驱动系统耐电压特征、电平安特征和部份主要实验要领的症结内容举行范例剖析。

从现在的范例系统能够发明, 现阶段电驱动系统相干范例多是以单个部件为审核对象, 跟着电驱动系统集成化水平的不停提拔, 集成类产物将逐步成为市场主流,关于集成产物的测试范例现在仍不够成熟,因而有必要加强对集成产物测试要领的范例化研讨。

本文同时引见了 ISO 、 IEC 、日本汽车手艺律例(安保基准)以及 ECE 律例等,差别国度以及国际范例律例制订构造的电驱动系统范例律例制订正动态。个中ISO/TC22/SC33 下的 WG4 衔接到电驱动系统的系统和部件范例研讨事情组现阶段正在制订多项国际范例,而电动汽车用 DC/DC 变更器、电驱动系统牢靠性实验要领等国度范例现在也在同期制订正过程当中, 在进修

自创国际先进经验的同时, 也能够以此为契机加深我国对 ISO 范例的介入力度, 提拔我国关于国际范例的影响水平。

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