新能源汽車動力系統檢測與評價研究

中圖分類號：U469.37 收稿日期：2025-06-05 DOI： 10.19999/j.cnki.1004-0226.2025.08.021

Research on Detection and Evaluation of New Energy Vehicle Power Systems

Yang YunlongYou YuanjieYang YuanjiaQiao YangyangGao Yan

Abstract：Thedrivemotorsystemisacorecomponentofnewenergyvehicles.Highspeed，higheficiencyandintegrationhave becomthemainstreamofthedevelopmentofautomotivedrivemotors.Withthereleaseofthenewstandard，inordertoensuretheniformityofthetestprocess，theNationalAutomobileStandardizationTechnicalCommiteeasstadardzedthetestsiteslectionand testprocessofthedrivemotorsystemtypecertificationprocessInordertoensueteaccuracyofthemeasurementdatathemeasure mentanduncertaintyasessmentofthetestequipmntarecariedoutaccordingtotherequirementsofCNAS.Thecomparisontestof thre laboratoriesshows that thetestprocessmetstherequirementsofthespecificationandthetestdata ishighlycredible.

Keywords：Drivemotorsystem;Uncertainty evaluation;Comparisontest

1前言

近年來，隨著新能源汽車的飛速發展，驅動電機系統得以大量應用，其應用場景更加復雜1]。集成化、高壓化、高速化成為電動汽車用驅動電機系統發展趨勢[2]，高集成產品已成為市場主流產品，有強烈的驗證需求，有些測試項如耐壓等也需要調整[3]。測試條件差異帶來結果的巨大偏差，容易造成信息混亂，尤其是輸入輸出特性，統一的試驗條件成為規范行業發展的需要，新老標準主要變化見表1。

為保障測試結果的可靠性，主要從測試流程、測試設備等方面著手以盡可能地降低測量誤差[4]。測試設備方面，定期開展設備校準與核查，以保障測量結果的正確性[5；對設備進行不確定度分析，最大程度保障測量結果的可信賴程度[6]。測試流程方面，在系統效率測試中，選擇測試結果中均勻分布的點計算；測試水溫統一設定為 50% ;每個數據的采樣時間盡可能統一[7]。

2設備校準與核查

電機測功機系統作為電機性能試驗的主要依托，測試設備的準確度會直接影響測試數據的有效性。新版標準要求，轉矩測量裝置準確度滿足0.2級，優于老標準0.5級要求；轉速準確度 ±2r/min 要求不變；溫度測量裝置準確度滿足 ，優于老標準 ±1^°C 要求。

驅動電機系統主要涉及一般性測試、輸入輸出特性測試、安全性測試、環境測試、電磁兼容測試。一般性測試涉及絕緣耐壓測試儀、絕緣電阻測試儀、氣密性測試儀、微電阻計等；輸入輸出特性/安全性測試涉及測功機測試系統、水冷機/油冷機、功率分析儀、測功機、電池模擬器等；環境測試涉及振動臺、防塵箱、防水試驗機、鹽霧箱、冰水沖擊箱、高低溫環境箱等；電磁兼容測試涉及測功機測試系統、電波暗室等[8]。

設備的年度校準和期間核查尤為重要，以測功機校準與不確定度分析為例。以型號HBMT12HP扭矩法蘭（滿足0.2級）為校準對象，搭配型號1M0.5-1KN/T40-T12標定臂和 5kg/10kg/20kg 標定砝碼，來驗證自0到滿量程的扭矩校準。扭矩是模擬量信號，通過扭矩法蘭轉化成電壓信號傳遞至PUMA上位機，模擬量校準受環境因素影響，校準過程中要求溫度 18～28°C ，相對濕度10%～90% ，天氣壓力 86～106kPa 。標定臂半徑長：1 019.72mm ，砝碼質量 60kg ，通過 9.806614，θ 指校準專用杠桿與水平面的夾角），得 T_orque ≈600.00N?m 。分別取5次測功機進程平均值和回程平均值作為最終檢定結果[9]。

表1新老標準主要變化

3不確定度分析

不確定度是指由于測量誤差的存在，對被測量值的不能肯定的程度。反過來，也表明該結果的可信賴程度。不確定度越大，測量結果的質量越低，其使用價值也越低。不確定度越小，質量越高，其使用價值越高。根據現場測試設備與環境，進行不確定度分析評定，以保障試驗結果有效。

3.1建立數學模型

試驗項目中被測量對象是驅動電機系統，電機轉矩示值誤差可根據以下公式進行計算：

式中， W_F 為轉矩示值誤差； T₁ 為進程3次轉矩示值的算術平均值； M 為加載的標準轉矩值； 為被校非接觸式測功裝置轉矩測量范圍上限值。

3.2不確定度來源

由數學模型分析可知，試樣驅動電機持續轉矩的不確定度由兩部分組成：

a.由試驗臺架轉矩測量引入的不確定度分量 u（T₁） （20號

b.由標準裝置引入的標準不確定度分量 u（M）

3.3標準不確定度評定

3.3.1試驗臺架轉矩測量引人的不確定度分量

在相同環境下重復測量，使用高轉速測功機系統對試樣進行10次獨立等精度測量，測量結果見表1。

表2轉矩測量數據 N?_m

單次測量的實驗標準差：

在實際測量中，重復條件下測量3次，以3次測量結果算術平均值為測量結果，其標準不確定度分量為：

3.3.2標準裝置引人的標準不確定度分量 u（M）

建立數學模型：

M=mgLcosθ

式中， m 為加載標準砝碼的質量， k_s^g;g 為當地的重力加速度， m/s²;L 為專用杠桿的長度， m;θ 為專用杠桿與水平面的夾角，。

由校準專用杠桿引入的不確定度：查校準專用杠桿的校準證書，其允許誤差為 ±0.2% 。當地的重力加速度依當地實際重力加速度值取小數點后三位，其舍人誤差為 ±0.005m/s² 。

對于 20kg 的標準砝碼，由檢定證書告知其允許誤差為 ±500mg 。施加力由標準砝碼經校準專用杠桿轉換為轉矩。因非接觸式測功裝置的誤差采用相對滿量程的引用誤差，最大不確定度發生在轉矩值最大的情況下。以下以加載 120kg 標準砝碼（6個）來分析。

m 的允許誤差服從均勻分布，由此引入的標準不確定度分量：

g 的舍人誤差服從均勻分布，則：

標準專用杠桿長度 L 為 1.02m ，服從均勻分布，則

校準時，專用杠桿上放置水平儀以確保水平，水平儀分度值為 0.1mm/m ，其不確定度為分度值的 20% ，則

u（θ）=0.1×10^-3×0.2=2.0×10^-5mm/m

對應的夾角 θ 為：

且有：

各分量互不相關，合成標準不確定度：

3.4合成不確定度

u（T_i） 和 u（M） 兩個不確定度互不相關，總合成相對標準不確定度：

3.5相對擴展不確定度

相對擴展不確定度為：

U=2×0.264%=0.528%

4輸人輸出特性測試標準化

為保障每個試驗室測試結果能復現、可比對，新標準明確了試驗前提，主要包含測試環境、采樣時間、冷卻設定、試驗選點、損耗補償、線纜規格、試驗順序等。這能有效排除因人為因素和流程因素導致試驗無法復現的可能。

4.1試驗室間比對

通過不同實驗室的相同類型儀器設備在不同地點對同一樣品進行比對試驗，對試驗過程與結果進行比較，以驗證試驗儀器設備、人員操作等方面的準確性：一致性，以及比對目的。

a.統一參比實驗室對GB/T18488—2024《電動汽車用驅動電機系統》的理解，驗證各參比實驗室完成標準的檢測能力。

b.增進各參比實驗室間人員的技術交流，減少實驗室間在試驗工作上的差異，減少實驗室間試驗結果的離散度，提高各實驗室試驗結果的準確性，提升實驗室間試驗結果的一致性，做好電驅動系統輸入輸出特性試驗方面的技術積累。

比對評價：采用偏差百分率法，按 D/X×100% 計算各實驗室的偏差百分率：

D=x-X

式中， D 為基準平均值； x 為第 i 個實驗室結果。

實驗室測量結果誤差不超過 0.5% ，視為符合。

4.2測試選點

高效工作區標準采用數點法計算，測試點是否均勻分布對結果影響較大。計算時選擇在驅動電機系統工作轉速范圍內不少于10個等分轉速點，在每個轉速點上不少于10個等分轉矩點，視為均勻分布。如果特殊點與上述方法選擇的點相同則參與計算，否則不參與，測試選點樣例見圖1。

圖1效率測試選點

5試驗驗證

比對三家獨立試驗室，搭建電機對拖試驗平臺見圖2～圖4，比對測試結果見表3。被測樣品峰值轉速為 16000r/min ;峰值轉矩為 305N?m ；額定電壓為515V ;冷卻油流量為 6L/min ;冷卻液流量為 10L/min 。

比對結果顯示，A、B、C三組電機外特性值與三組數據平均值差值均小于 0.5% ，符合預期。

汽車動力系統作為新能源汽車產品關鍵零部件，其檢測與評價標準化不僅對汽車測試行業起到示范作用，也為主機廠或零部件供應商產品提升帶來切實可行的方案；試驗室間通過測試比對與評價，可作為外部指控大綱指導試驗室對該標準的指控落地，以保障試驗室測試能力。

圖2電機對拖試驗平臺A

圖3電機對拖試驗平臺B

圖4電機對拖試驗平臺C

參考文獻：

表3平均值法差值

[1]黎科，陳宗軍.新能源汽車驅動電機絕緣系統測試技術探究[J].汽車測試報告，2025（7）：40-42.

[2]朱銘義，劉飛.新能源電機測試軟件設計與研究[J].防爆電機，2024，60（3）：40-42+119.

[3]朱光亞，林沐泓，劉國棟，等.新能源汽車驅動電機絕緣系統測試技術綜述[J].絕緣材料，2024，57（11）：1-17.

[4]李沁楨，鄒復民，劉吉順.中型電動裝載機驅動電機試驗臺研究[J].工程機械，2024，55（8）：88-93.

[5]王現海，高德欣.電動汽車驅動電機測試與分析系統設計[J].自動化與儀表，2023，38（11）：07-12.

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[9]范琳琳，李廣林，王斌，等.新能源汽車用驅動電機性能測試設計與研究[J].微特電機，2022，50（11）：33-36.

作者簡介：

楊云龍，男，1993年生，助理工程師，研究方向為新能源汽車動力系統檢測。