SMM11月24日讯：在SMM主办的2022中国电机&永磁行业峰会上，SMM邀请了哈尔滨工业大学的杜博超博士从电驱动系统可靠性问题、电机系统故障诊断方法、故障诊断实例方案分析、故障诊断的关键技术四方面出发，详细讲解了新能源汽车永磁同步机的可靠性和故障诊断的技术知识。
电动汽车可靠性问题解析
目前，随着新能源汽车的快速发展，对于汽车可靠性及安全性的需求也日益增加，并且目前市场通用标准是国际标准ISO26262，距离达到安全等级ASIL C-D 具有挑战。这其中，故障诊断与容错技术是提高系统的可靠性的重要手段。
电动汽车电机系统故障因循环工况多变、高温高寒环境不同以及安装位置等限制，有着工况复杂、环境恶劣、限制严苛等诸多的特殊性。并且在复杂工况下的运行状态频繁变化故障特征难以捕捉；同一现象可能为多种故障来源，单一特征难以分辨等也是故障诊断的难点所在。
目前驱动电机故障分为轻微故障、一般故障、重大故障和严重故障，而多以严重故障和重大故障为主。根据对驱动系统各部件故障位置的统计来看，位置传感器是发生故障最为频繁的部位。此外，目前针对电机系统各零部件的故障模式，划分了相应的故障级别。在电子绕组、电机永磁提、电机轴承、功率器件、传感器、电缆线和连接器的那个多个部位的不同损伤，均对应不同的故障分析。
热应力、电应力、机械应力、环境应力等都是影响可靠性的因素。而这其中，环境因素是造成电动汽车电机系统故障的主要原因，温度和震动是主要的故障应力来源。诸如在内涝城市工况下，电机壳体内进水、高海拔电机及控制器温升过高、高寒地区电机及控制器出现凝露等情况，均能够造成电动汽车电机系统故障。
电机系统故障诊断方法论述
目前，诊断电机典型故障的方法主要有正题退磁、局部退磁、转子偏心、轴承故障以及匝间短路。每一种诊断方法从基于模型、信号处理、基于知识、信号注入、信号处理等方面有不同的操作方法。
以直流母线电容、电流传感器、功率器件开路、速度传感器四个部位为例，详细解读了基于模型、基于信号处理、基于智能算法三种不同的故障诊断方法所用的算法及方式。
并且，目前典型电机故障诊断方法各有特点及优劣。其中大型电机系统，具有系统复杂、多类型传感器、检测精度高及成本高的特点；中小型电机系统具有单一类型传感器、检测精度高、成本较高、发展速度快等特点。而在线诊断和离线诊断的区别在于，在线诊断实时性好，但低速时诊断精度差，而离线诊断虽然诊断精度好，但实施性较差。
故障诊断实例分析及关键技术解读
通过永磁直流电机状态参数测试与故障诊断、永磁同步电机匝间短路故障的诊断、永磁体不可逆退磁故障诊断方法研究、IPMSM位置传感器故障在线诊断与容错、母线电容容值监测、电机绝缘状态在线监测方法、注入信号式永磁同步电机多故障诊断研究等多个实际案例的分析出发，杜博超对当前关键技术进行了解读。
目前，电机故障诊断存在着单一故障诊断方法研究较多，诊断算法繁多、很难在一个系统上实现，多数基于稳态特性，没有考虑汽车变化工况等问题。
因此，复杂工况特征提取，主要通过在线诊断及准在线诊断实现。多故障诊断方法，依赖于脉冲注入法多故障分离技术，智能信息融合法。并且，目前基于大数据和数字孪生的状态监测和故障诊断已逐渐被广泛应用。
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