基于標準化的新能源汽車電機應用研究

王凱 王亭亭 王繼源

摘 要：本文探討標準化對新能源汽車電機各方面的要求。列舉當前汽車電機標準中的不足及需要改進之處，介紹當前行業高端產品性能特點。并對標準化對今后新能源汽車電機應用，包括電機的設計與制造、測試和驗證、集成和系統優化等問題，進行了深入地論證。通過論證，認為標準化是我國新能源汽車電機發展必要環節，對促進了新能源汽車電機行業的健康發展、提高生產效率、增強產品的質量和安全性、推動技術創新和產業升級都有著重要的現實意義。

關鍵詞：標準化，新能源汽車，電機

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.04.011

0 引 言

新能源汽車電機的性能、安全性和效率標準尚未統一，這對新能源汽車電機的研發、設計、制造和應用帶來了巨大的挑戰。不同的地區、不同的制造商可能會有各自的標準和規范，這不利于新能源汽車電機的廣泛應用和快速發展。在這種情況下，通過標準化可以對電機各項參數、安全性能和效率進行明確要求，能有效保證新能源汽車電機的性能和安全，也能夠提高新能源汽車電機的生產效率和質量。標準化為電機的設計、制造、測試和驗證提供了統一的準則，因此標準化越來越被重視。

1 新能源汽車電機標準化的技術要求

1.1 電機參數標準化要求

標準化要求電機應能在各種工況下保持較高的運行效率，以提高新能源汽車的行駛里程和能源利用效率，應對電機效率進行嚴格的測試和驗證，確保其符合相關的國家和行業標準[1]。當前我國新能源汽車電機標準主要參照GB/T 18488.1-2015《電動汽車用驅動電機系統 第1部分：技術條件》。在技術條件上，目前只對750 V及以下電壓等級電機進行了規定，但現在800 V甚至更高電壓等級的電機已經面世。因此，在電機參數標準化上，應當跟上市場腳步并帶有行業前瞻性。另外電機的最大功率和最大扭矩也是需要標準化的重要參數，這兩個參數直接影響新能源汽車的加速性能和爬坡性能。為此應對電機的最大功率和最大扭矩進行標準化規定，使其滿足各種駕駛工況的需求。此外，電機的噪聲和X＼Y＼Z三軸振動不僅影響駕駛者的駕駛體驗，也影響電機的穩定性和壽命，應對電機的噪聲和振動進行標準化規定，使其在各種工況下都能保持低噪聲和低振動的性能。電機掃頻振動嚴酷等級見表1。

1.2 電機安全性能標準化要求

安全是電機最重要的指標，而絕緣性能標準化是首要考慮的安全參數。高級別的絕緣材料的使用以及絕緣等級的嚴格控制在電機的設計和制造過程中至關重要。同時，電機的工作溫度范圍和過載能力也需要進行標準化，工作中的電機會產生熱量，如果無法及時散熱，可能會引發安全事故，電機需要裝配過熱保護裝置，一旦電機溫度超過閾值，應立即啟動保護裝置并切斷電源，避免過熱[2]。電機在使用過程中會暴露在灰塵、水等環境中，可能會對電機的絕緣性能造成損害并引發安全事故，因此電機需進行有效的防塵和防濕處理，具備一定的防護等級。此外，電機的電磁兼容性標準化也是必需的，工作過程中的電機會產生電磁干擾，不僅影響其他電子設備的正常運行，也影響駕駛者的健康，因此電機需降低電磁干擾以滿足電磁兼容性的標準。電機重要安全性能指標見表2。

1.3 電機效率和能耗標準化要求

電機效率是電機輸出功率與輸入功率之比，它直接影響新能源汽車的能源利用率和行駛續航里程，電機應在全工況范圍內盡可能保持高效率，以降低能源消耗并提高行駛續航里程，還要對電機效率進行嚴格的測試和驗證，以確保其滿足相關國家和行業標準。電機的能耗標準化也非常關鍵，電機的能耗與新能源汽車的運行成本和碳足跡密切相關，應在滿足性能需求的同時盡可能降低，以提高能源效率并降低運營成本，對電機的能耗進行精確的測試和評估，以滿足節能減排的目標[3]。此外，電機的能量損失也是電機效率和能耗標準化中的重要參數，電機的能量損失主要包括銅損、鐵損、機械損和其他損失，應對電機的各種能量損失進行詳細地測試和分析，以找出改進的方向并提高電機效率。主流高端新能源電動車電機效率見表3。

2 標準化對新能源汽車電機應用的影響

2.1 標準化對電機設計和制造的影響

從設計角度看，標準化為電機的性能參數（如功率、扭矩、效率等）設定了明確的標準，這為設計工程師提供了明確的設計目標，對電機的噪聲、振動、工作溫度等也有明確的限制，這將影響電機的設計方案和材料選擇，從安全性能考慮，絕緣性能、防護等級和電磁兼容性等，將確保電機在使用過程中的安全和穩定。從制造角度看，標準化不僅對電機的性能有要求，也對電機的制造工藝有明確的規范，包括電機的組裝、測試等，這將影響電機的制造過程和制造成本，也對提高電機的生產效率和質量有著積極的推動作用[4]。以華為DriveOne三合一電機為例，該電機深度集成電機控制器（MCU）、永磁電機和減速器。其設計和制造嚴格遵循了國際和國家的電機標準，使得DriveOne三合一電機在性能上有著優越的表現，輸出峰值扭矩達3400 Nm，峰值效率達90%，噪聲值低至78dBA。標準化在新能源汽車電機的設計和制造過程中起到了決定性的作用，它不僅保證了電機的性能和安全，也提高了電機的生產效率和質量，推動了新能源汽車行業的發展。

2.2 標準化對電機測試和驗證的影響

標準化規定了一套明確、統一的測試和驗證方法，確保了各類電機產品在不同的場合、不同的地區和不同的制造商之間都能有公平、公正的比較基礎。從測試角度來看，它明確了電機性能參數的測試方法，包括電機效率、功率、扭矩等，還有對電機工作溫度、噪聲、振動等進行測試的規定，這些都要求使用特定的測試設備和測試條件，確保了測試結果的準確性和一致性，對于安全性能，如電機的絕緣性能、防護等級和電磁兼容性等也有嚴格的測試要求[5]。從驗證角度來看，標準化規定了電機的驗證程序和標準，確保了電機在設計和制造后的性能能滿足設計要求和用戶需求，標準化的驗證程序對提升電機的可靠性和安全性起到了關鍵作用。

2.3 標準化對電機集成和系統優化的影響

標準化為電機集成提供了規范和要求，確保了電機與車輛系統的高效配合，同時也對系統優化提供了參考和依據，為提升整車性能和安全性提供了支持。對于電機集成，它規定了電機接口的標準，包括物理接口和通信接口，以確保電機能夠與車輛的其他系統如控制系統、冷卻系統等順利配合。此外，電機的尺寸、形狀、重量等也有明確的標準，為電機的布局和安裝提供了指導。在電機集成的過程中，標準化還要求對電機的性能、安全性和耐久性進行驗證，以確保電機在車輛系統中的正常運行。對于系統優化，通過對電機性能參數的標準化，設計人員可以對電機的效率、功率、扭矩等進行優化，以提高整車的動力性能和能源利用率。通過對電機安全性能的標準化，設計人員可以對電機的絕緣性能、防護等級和電磁兼容性進行優化，以提高整車的安全性能。以華為DriveOne多合一電機為例，該電機集成電機控制器（MCU）、永磁同步電機、減速器、車載充電機（OBC）、電壓變換器（DC/DC）及電源分配單元（PDU）等部件。其在電機的集成和系統優化過程中，嚴格遵守標準化要求，預留多功能接口、縮小尺寸，確保了電機能夠與多種類型車輛系統高效配合，通過對電機性能參數和安全性能的優化，成功提升了整車的性能和安全性。

3 結 語

綜上所述，標準化在新能源汽車電機的應用中扮演著至關重要的角色，它引導并規范了電機設計、制造、測試、驗證以及集成和系統優化等關鍵環節，保證了電機性能的一致性和可比較性。標準化也促進了新能源汽車電機行業的健康發展，提高了生產效率，增強了產品的質量和安全性，同時還推動了技術創新和產業升級。然而，隨著新能源汽車技術的快速發展和市場需求的變化，標準化需要不斷地進行更新和完善，以滿足新的技術和市場需求，新能源汽車電機的標準化也需要在全球范圍內實現協調和一致，以推動新能源汽車電機的全球應用和發展。

參考文獻

[1]梁堂，黎彭春.新能源汽車動力電池統一標準化分析[J].時代汽車車，2022（13）：91-93.

[2]劉勝勇.新能源汽車驅動電機的智能制造[J].世界制造技術與裝備市場，2021（6）：27-30.

[3]任曉勇.新能源汽車與電機驅動控制技術[J].自動化應用，2022（5）：95-97.

[4]明波，高建偉.新能源汽車電機控制系統設計與研究[J].設備管理與維修，2019（21）：128-129.

[5]劉志強.新能源汽車電機的發展趨向之研究[J ] .科技風，2018（17）：27.

作者簡介

王凱，本科，工程師，研究方向為電氣產品檢測與設計。

（責任編輯：袁文靜）