新能源汽车电驱动系统_新能源汽车电驱动系统故障

新能源汽车电驱动系统_新能源汽车电驱动系统故障

       最近有些日子没和大家见面了，今天我想和大家聊一聊“新能源汽车电驱动系统”的话题。如果你对这个领域还比较陌生，那么这篇文章就是为你而写的，让我们一起来探索其中的奥秘吧。

1.新能源汽车电气系统是怎么样的

2.什么是纯电驱动技术

3.新能源汽车电驱系统标准解读与拓展：高速耐久

新能源汽车电气系统是怎么样的

       通常我们讨论新能源汽车，都绕不开车辆电驱动系统这个话题。作为新能源汽车的“心脏”，电驱动系统和燃油车的发动机起着同样的作用。电驱动系统和ECU单元的智能化性能，对于新能源汽车在动力性、舒适性、安全性等方面的更好表现是不可或缺的。

       除了驱动力，续航也是新能源汽车需要考虑的问题。现在新能源汽车的驱动方式通常有纯电动、混合动力和增程式。其次也要考虑使用电池，比如磷酸亚铁锂，燃料电池。每一辆新能源汽车都要考虑电驱动系统的输出和控制。一般来说，电驱动系统主要包括电机、驱动控制器和变速器；同时还应配合高压配电箱、车载充电器等配件。

       新能源汽车刚发展的那几年，很多消费者并不是特别认可。最重要的问题是续航和动力，因为当时的电驱动系统比较基础，无法给你带来优越的动力性能，在续航方面也无法让消费者满意。更重要的是，消费者会习惯性地将新能源车与燃油车进行比较，自然容易产生抵触情绪。其实换个角度想，一个新技术和一个成熟的技术似乎没有太大的可比性。

       好在新能源汽车是未来的发展趋势，在政府的大力支持下，电梯系统行业得到了推动。如今，电驱动系统的承载能力逐年提高，一个大规模的新市场正在逐步形成。根据NE时代的统计，2020年电机承载量约为123.5万台；2021年第一季度开发量达到50.15万套。此外，新能源汽车的销量占比开始从最初的A00车型发展到今天的A级和b级车，说明新能源汽车真正开始细分燃油车的市场。

       在这样的市场发展下，电驱动市场未来的产业规模可以达到1000亿元。按照目前的销售趋势，如果2025年新能源汽车销量能达到850万辆，其带动的电驱动市场可能达到1100亿元。虽然只是预测，但按照目前的市场趋势，真的有可能达到这样的市场规模。但从目前的市场情况来看，电驱动系统行业目前的格局比较分散，目前大部分车企都采用自己的供货模式，占据了很大的市场份额。

       比如蔚来汽车，从品牌创立至今，一直坚持双电机的策略。为了更好的R&D和制造，蔚来在2015年成立了XPT蔚来驱动技术有限公司(简称XPT蔚来)。通过技术的迭代更新，XPT蔚来驱动技术有限公司至今已为蔚来生产了超过30万台电机。

       在最新的电驱动系统中，XPT蔚来驱动技术有限公司也尝试了碳化硅的研究，并计划在消费者期待的ET7上投入使用。这是蔚来汽车非常重视的发展方向，因为他们知道电驱动系统对汽车品牌的发展非常重要。除了解决电池寿命和功率的问题，还体现了高集成度和低温性能的特点，从而进一步解决当前电驱动行业的各种问题，为用户带来更多至关重要的利益。

       总结:新能源汽车行业电气系统的研发将是该行业未来发展的核心方向。在蔚来汽车的引导下，会有越来越多的新能源品牌投入到电驱动系统的研究中，新能源汽车产业的变革会慢慢到来，值得我们继续期待！

       百万购车补贴

什么是纯电驱动技术

       电动汽车的电驱动系统就像燃油车的发动机和变速箱一样，是电动汽车的动力输出装置。也就是通过它可以将电池中的电能转化成汽车行驶的动能，是决定电动汽车性能的核心部件，也被称为电动汽车的心脏，所以才会那么重要。

新能源汽车电驱系统标准解读与拓展：高速耐久

       太平洋汽车网纯电动汽车的电力驱动系统替代了传统汽车的内燃机和变速器，依靠动力电池、逆变器和电机变速单元实现车辆的驱动。当驾驶员踩下加速踏板时，车辆控制模块将控制动力电池输出电能，然后通过控制逆变器驱动电机运转，驱动电机输出的转矩经齿轮机构带动车轮转动，实现车辆的前进或后退。

       传统汽车驱动车辆是依靠内燃机做功，通过变速器改变输出动力的传动比旋转方向，再通过传动轴和车轮实现车辆驱动。

       纯电动汽车动力传输工作原理如下所示：

       1）基本驱动部件纯电动汽车驱动系统主要的部件包括有动力电池、逆变器、带有电机的变速单元。

       图3-2-3所示为典型纯电动汽车驱动系统的原理示意图。在新能源汽车应用中，一般将动力电池组和逆变器之间的电路单元称之为BDU（BatteryDisconnectingUnit）。

       2）基本驱动过程纯电动汽车的驱动动力来源是动力电池，但是与传统汽车不同的是，来自动力电池内的电能并不是总一直处于输出状态，在纯电动汽车中还设计有能够回收车辆制动时无用的能量，并回收到动力电池的机构。

       纯电动汽车驱动过程中能量的流动主要有以下2条路径：

       （1）驱动车辆驱动时来自动力电池的能量通过BDU、逆变器，再进入电机变速单元实现车辆驱动。

       （2）回收制动能量制动或车辆减速时，变速单元内的电机将变成发电机，将能量通过逆变器、BDU传回动力电池，为电池充电。

       3）主要控制模块纯电动汽车能够实现在不同路况环境下，快速反应并顺利驱动车辆满足驾驶员需求，并不仅仅是依靠上述几个动力部件来完成的，整个驱动系统还需要一套完善的控制模块。即整车控制器（VCU）、电机控制器（MCU）和电池管理系统（BMS），这3个控制器是纯电动汽车的核心技术，对整车的动力性、经济性、可靠性和安全性等有着重要影响。

       （1）VCU位置：通常安装在车身上，如驾驶室内。

       功能：全车动力系统的主控制模块，类似于传统汽车动力系统控制模块PCM的功能。

       VCU是实现整车控制决策的核心电子控制单元。VCU通过采集加速踏板、挡位、制动踏板等信号来判断驾驶员的驾驶意图；通过监测车辆状态（车速、温度等）信息，由VCU判断处理后，向动力系统、动力电池系统发送控制命令，同时控制车辆其他系统的运行模式。

       （2）MCU位置：通常位于逆变器内部。

       功能：是电机的主控制模块，接收VCU信号，控制电机的运转方向、输出功率等。

       （图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

       导语：在动力总成的耐久谱系中，高速耐久性能向来没有缺席，在电动汽车中同样如此，其性能表现与整车驾驶应用工况密切相关。但是，现有的标准中对高速耐久的规范要求鲜有涉及。本文聚焦电驱动系统高速耐久，回答以下几个问题"为什么要做高速耐久"，"高速耐久的规范要求"，"高速耐久的失效机理"。

       关于电驱动高速耐久，本文按以下逻辑展开探讨：

       1?为什么要做高速耐久

       2?高速耐久的标准要求

       3?高速耐久的失效机理

       4?展望

       1.?为什么要做高速耐久

       在动力总成的耐久谱系中，高速耐久性能向来没有缺席，其性能表现与整车驾驶应用工况密切相关。以下是某整车可靠性耐久试验项目，可以看到其中高速耐久占很大的比例。

       同时，对比诸多整车厂，高速耐久基本源自于两部分：

强化综合耐久中的高速段

高速耐久循环，一般由两部分组成：XX万公里加减速+XX万公里稳态高速，如下图所示。

       某高速耐久路谱

       三合一电驱动系统作为纯电动汽车动力源，对其高速耐久性能的严格考核固然必不可少，保证动力总成足以应对各种极限应用需求。

       那么，肯定有人疑问，?"做了常规耐久是不是就不用做高速耐久了？""他们的区别究竟是什么?"。

       这就要回到三合一系统高速耐久的特性本身，主要是三点：高速、高的油温、高速下的自激励产生的振动。因此，相比于常规耐久，高速耐久的侧重点略有不同，主要有以下几方面：

       1).?高油温下的轴承、齿轮、油封的失效

       2).?壳体的散热

       3).?高速下自激励产生的振动，对电子元器件的影响

       4).?转自离心力

       5).?减速器冒油、漏油

       具体的失效形式与机理可见本文第4部分。

       关于电驱动传动系统常规耐久的解读，可见历史文章：

新能源电驱系统标准解读与拓展：传动系统疲劳寿命试验(一)

新能源电驱系统标准解读与拓展：传动系统疲劳寿命试验(二)

新能源电驱系统标准解读与拓展：传动系统疲劳寿命试验(三)

       2.?高速耐久标准要求

       在现有标准中，对动力总成高速耐久的规范要求鲜有涉及，本文对简要对以下三个标准做个介绍和解读，为我们后续高速耐久规范的制定提供支撑。

       01《QC/T?1022-2015纯电动乘用车用减速器总成技术条件》

       在《QC/T?1022-2015纯电动乘用车用减速器总成技术条件》中第6.2.4.7中有对高速耐久性能试验的规定，如下：

       解读：

       文中对于试验油温做了要求，这是值得学习的地方，但是，上述要求也无法应用于动力总成系统，这主要是由于：

       1）该标准未明确与整车实际里程寿命的关联；

       2）该标准未强调动态工况，不适用于三合一系统内部的多转速动态工况；

       3）该标准对象为减速器，与动力总成的复杂工况不匹配，如加减速过程等。

       02《GB/T?28382-2012纯电动乘用车技术条件》

       在《GBT?28382-2012纯电动乘用车技术条件》中第4.9中有要求：

       解读：

       这里关于耐久里程的要求保留意见，考虑到标准发布2012年，起草时间可能更早，并不适用于现有市场需求，随着电池技术的大幅发展，整车续航里程的显著提高，相关要求需要提升。即便如此，我们也可以从中读出高速耐久在整个可靠性中的比重要求。

       "性能复测"中对30min的车速要求反映了额定性能，这部分要求可以作为动力总成级别的考核要求。(#关于系统性能和整车的关系，可以见文章《小明想要一辆定制化的电动汽车》#)

       03《GB/T?18388-2005电动汽车定型试验》

       在《GBT?18388-2005电动汽车定型试验》第4.3可靠性行驶试验中有要求：

       解读?：

       从中我们可以看出高速耐久在这个里程寿命的比例，可作参考。而在ISO?19453中，对高速耐久的推荐要求为17%。因此，可以看出关于里程的占比，与目标车型、市场定位、客户群体息息相关，需要我们根据实际应用情况进行设计。

       4.?高速耐久失效机理

       正如第1部分中所述的高速耐久特性：高速、高油温、自激励振动，与其相关的考核对象、失效形式和机理有如下几点：

       1).?高速，意味着轴承、油封、齿轮啮合点具有较高线速度，油液搅动变大，温升加剧，伴随着油液粘度降低，产生巨大剪切力，油液性能变差；而高速重载条件下的齿轮，齿面间压力大，出现齿面接触区局部粘连现象，齿面相对滑动时，较软的齿面沿滑动方向被撕成沟纹，出现胶合。

       2).高速+高油温，意味着转子会产生很大的运转挠度，轴是一个弹性体，当其旋转时，由于轴和轴上零件的材料组织不均匀、制造误差、对中不良等原因，会产生以离心力为表现形式的周期性干扰，从而引起轴的弯曲振动。

       3).?高速+高油温，意味着转子变形，假设电机定转子气隙满足空间要求，转子外径形变导致气隙的变小，在满足安全间隙的条件下，虽然会提高扭矩输出能力，但是由于感应电势的增加，反而可能会导致输出功率的减小，回归整车就是高速性能受损。

       4).?高速+高油温+自激励振动，以离心力为代表的自激励振动产生对系统NVH的影响，加剧了电子元器件抗振能力的考核（可参见ISO?19453-3，搭载在动力总成上，关于振动耐久的解读，可见文章《新能源电驱系统标准解读与拓展:?正弦扫频与随机振动》)。

       5.?展望

       综合上述对高速耐久的理解，以及现有标准的局限性，纯电动汽车三合一动力总成高速耐久建议如下：

       1）依据整车高速耐久工况，对里程数进行加速转化；

       2）增加0到最高车速、常用高速车速切换、高速滑行工况等考核；

       3）加速转化过程中，兼顾油液温度因素影响；

       4）加速转化过程中，兼顾振动因素的考核（#后续会专题解读振动采集与加速折算的内容，敬请期待#）。

       本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

       好了，关于“新能源汽车电驱动系统”的讨论到此结束。希望大家能够更深入地了解“新能源汽车电驱动系统”，并从我的解答中获得一些启示。