5月30日,在上海有色网(SMM)主办的2024SMM(第三届)新能源汽车供应链博览会暨驱动系统三电技术论坛上,哈尔滨工业大学教授程远分享了电动汽车电驱系统轴承电腐蚀问题。其从研究背景及现状分析、轴承电腐蚀行业团体标准研制、哈工大轴承电腐蚀研究工作等方面进行了阐述。
研究背景及现状分析
1.1 轴承电腐蚀机理
现状:以高压SiC逆变器为核心的车用电驱动系统已成为主流技术路线,高压、高频、高转速度必然加剧轴承电腐蚀问题。
SiC电驱动系统轴承电腐蚀的相关研究较少,且研究也只针对特定电机,实验工况也远达不到新能源汽车电机的测试需求。
痛点:SiC电驱动系统轴电流对轴承的电腐蚀损伤机制还不清晰,轴承电腐蚀还没有明确的量化判定标准。
挑战:多种轴承电流耦合在一起,对轴承电腐蚀的损伤互相影响,另外测试工况对轴承电腐蚀也有很大影响。
1.2 轴承电压和轴承电流测量
现状:轴承电压电刷测量法,轴承电流侵入式测量法被广泛采用。
痛点:样件状态和测试工况对测量有很大影响,测试台架设置、测试设备带宽、电刷接触阻抗、引线长度都没有明确标准。
挑战:高压、高开关频率和驱动速度对测量带来很大电磁干扰,高转速会对电刷接触电阻提出更高要求。
1.3 轴承电腐蚀抑制措施
现状:“电绝缘轴承配合导电刷”是新能源汽车广泛采用的轴承电腐蚀抑制方案
痛点:成本高、需要维护,会带来减速器轴承电腐蚀问题
挑战:800V SiC电驱动系统带来更高的共模电压、开关频率和驱动速度,对轴承电腐蚀问题带来很大挑战
轴承电腐蚀行业团体标准研制
标准研制计划
预研(2023年5月~2023年10月)
撰写标准草稿(2023年10月~2023年12月)
成立标准起草工作组,撰写标准初稿
标准启动会(2024年1月12日)
针对标准的关键研究内容进行讨论,并完成参研单位的任务分工,标准研制正式启动
组织第一轮标准讨论会(2024年1月19日)
邀请行业专家对标准研制内容进行研讨,对标准研制内容进行修改和完善
单位内部组织人员对轴承电腐蚀机理、危害、评价方法等进行研究,确定试验平台设计方案
完成标准征集意见稿(2024年2月~2024年5月)
按照标准内容完成试验平台的设计和搭建,完成标准征集意见稿
标准参研单位
由电动汽车产业技术创新战略联盟组织,哈工大牵头,联合多家车企、高校、电驱供应商、轴承厂等单位进行《电动汽车驱动电机轴承电腐蚀试验及评价方法 》行业团体标准的研制。
标准的主要内容与适用范围
《电动汽车驱动电机轴承电腐蚀试验及评价方法》标准描述了电动汽车驱动电机轴承电腐蚀试验及评价方法,包括:试验条件、操作规范及评价方法等。适用于电压源型电机控制器驱动的电动汽车驱动电机轴承电腐蚀试验及评价,轴承类型为脂润滑或油液润滑的滚珠轴承。其还对标准主要研究内容进行了介绍。
1.术语和定义
GB/T 18488.1以及《驱动电机系统轴电压试验方法》中界定的术语,以及下列术语定义适用于本文件。
其还详细介绍了单轴承电腐蚀试验和驱动电机轴承电腐蚀试验。
哈工大轴承电腐蚀研究工作
轴承电压和轴承电流特征分析
其在对轴承电压和轴承电流特征分析时提及:开关频率的提高对轴承电压的影响不容忽视,防止轴承电腐蚀危害,有必要采取抑制措施抑轴承电压幅值。
软硬件相结合的抑制方法研究
实验结果分析:未采用共模滤波器的Vb为7.9V,采用共模滤波器后,实测的轴承电压为3.1V,衰减至基准值Vb*= 6.3V的0.49倍,实测结果符合预期。
高精度轴承电压建模方法研究