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新能源汽车电驱系统标准解读:传动系统疲劳寿命试验(二)

时间: 2024-02-08   作者: 火狐官方网站

  在《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)》中,基于疲劳累积损伤理论以及等效原则,分析了整车路谱、里程寿命与传动系统疲劳寿命的等效关系。然而,目前市场还没有专对于三合一系统的综合耐久考核标准,本文对以下主流标准做分析:B/T29307(驱动电机系统)和QC/T1022(减速器),探究了是否能满足整车里程寿命要求?的问题。

  先说结论:以一辆A级/B级/紧凑型SUV(整备重量:1400~1800kg)、里程寿命10年30万公里的纯电动车为例,以标准中定义的扭矩-转速工况和循环数为对比分析对象,结论如下:驱动电机系统的GBT29307考核不够,而减速器的 QCT1022又过于严苛,均不能反映整车真实耐久可靠性要求。

  GB/T293071, 借鉴可靠性测试规范,采用 定转速 、 变转矩 的工作模式且选用三个 不同电压平台 ,对新能源驱动电机的可靠性进行考核。

  n_s为试验过程中被试电机转速设定值(r/min),当电压为标称电压或者最高电压时 ,n_s=1.1*n_N; 而电压为最低电压时,n_s=最低电压/最高电压*n_N ;

  T_pp为被试驱动电机系统在峰值功率的额定扭矩(Nm),当电压为最高电压时,T_pp=峰值功率/ n_s , 当电压为最低电压时,T_pp=峰值功率/n_N 。

  试验加载循环过程表1所示,测试总时间为402 h,结合电动汽车本身供电单元特性,电机及控制管理系统电压 采用浮动电压 ,先在标称电压下运行320h,在最大电压和最低电压下各运行40h,最后在额定工作电压、额定功率下运行2h。

  为了对比分析GB/T29307标准中规范的疲劳耐久的损伤所致程度,我们取一辆A级纯电动车作为参考对象,其中整车参数如下:

  其中,路谱信息如下:城市路况39%、郊区44%、高速17%。下图为城市路谱中的某一段示意图:

  根据上述整车参数,仿真获得整车轮端扭矩-转速需求数据,分别如下图 绿线 和 红线 所示:

  根据《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)》中提及的疲劳累积损伤理论,可计算获得整车轮端疲劳损伤系数约为:5.18。

  结合 GB/T29307 中定义的疲劳耐久工况,根据 疲劳累积损伤理论,可计算获得 基于GB/T29307工况的EDS轮端疲劳损伤系数约为 : 2.76 。

  综上分析,可得结论:以一辆A级/B级/紧凑型SUV(整备重量: 1400~1800kg)、里程寿命10年30万公里的纯电动车为例,驱动电机系统的GBT29307标准对疲劳耐久的考核并不充分,约为整车寿命53%的考核强度,如下图所示:

  QC/T1022,名称 《 电动乘用车用减速器总成技术条件 》。 该标准6.2.4.4中对减速器疲劳寿命的试验方法做了定义。

  以上文中所提同样A级纯电动车为参考对象,结合QC/T1022中定义的疲劳耐久工况,根据 疲劳累积损伤理论,可计算获得 基于QC/T1022工况的EDS轮端疲劳损伤系数约为 : 9.87。

  综上分析,可得结论:以一辆A级/B级/紧凑型SUV(整备重量: 1400~1800kg)、里程寿命10年30万公里的纯电动车为例,减速器的QCT1022标准对疲劳耐久的考核过于严苛,约为整车寿命190%的考核强度,如下图所示:

  以上,是对GB/T 29307(驱动电机系统)和QC/T 1022(减速器)在疲劳耐久寿命标准介绍和量化分析, 均未能反映整车真实耐久可靠性要求。这里需要非常说明的:上述分析是在标准样本数的前提下进行的疲劳累积算上计算、分析,计算过程中对损伤进行了放大,而放大系数与样本数的定义直接相关,因此,在考虑考核标准和整车里程寿命的等效关系时,要将样本数的影响考虑在内。(#关于这一点的内在逻辑,后续会展开讨论#)

  此外,上述工况所定义方法 除了未能反映整车真实里程寿命外, 其加载曲线还有如下局限性,以GB/T 29307为例:

  4). 仅有一 个固定转速 工况且(约为30%峰值转速),借鉴了可靠性测试规范,但忽略了发动机作为动力源的驱动系统包含多个档位,能持续维持在上限功率多个输出转速进行考核。

  那么,考虑上述因素,三合一电驱动系统疲劳寿命试验要如何定义?,我们在第(三)部分中做解读。

  不知道大家有未曾发现GBT29307中的循环工况是否有些眼熟?对了,这和我们之前解读的控制器运行耐久工况非常相似,详见《新能源电驱系统标准解读与拓展:控制器运行耐久试验》,殊途同归,后续我们在对三合一系统的运行耐久定义时,会将此两方面因素进行融合并解读。