电动汽车驱动系统可靠性研究

1、2018-04-27 电 动知家全面发展阶段国际化发展阶段可靠性研究背景和意义电动汽车清洁无污染、能量效率高、低噪声的优 点，使得电动汽车的产业化势不可挡。在电动汽 车的产业化过程中，企业和客户都非常关注电动 汽车的可靠性。驱动系统是电动汽车的关键部件之一，其可靠性 研究不但能够获得电动汽车电机驱动系统的可靠 性指标，为行业提供经济适用的可靠性考核方法 和可靠性考核标准，能够大力促进我国电动汽车 的产业化，加快我国电动汽车的快速发展。背景和意义20世纪40电代。1943年电子首计究委员会或立，专门研究电子管的可 生性问题20世纪50年代：1952年美国国防枳或立了电子设看可男之苫诙蛆(AGRE

2、E)：于1957 年发表了 军用电子设备可靠性的府允投告，标志若可非性已成为一门独上为学科， P +二反三二.二=: 20世至60年代,20世纪60隼代是可克件工程全面发胃的除段,也县美W武器系 统阡利全面贯彻可靠性大纲的年代.70年代以后。1977年国际电子W 了可克性与可雉借在技术委员会发展四阶段可靠性指标可同光金庠为,金4t 性-1可用冷色T平力丽 产品可先性指标可靠度：呢。=尸(丁，)8平均寿命：MTTF = j R(t)dt o 失效率：X0=：_AT-KOJAr产品浴盆柚线13复率1平均前a侗平均阳03工作时间厚先团行网!作fttta_惨子比至诩生段明斐区0中性0所在可庠密可用需H

3、 人t.趣俯W背景和意义驱动系统可靠性研究现状究内容分析电动汽车驱动系统的故障模式及其故障机 理，建立驱动系统故百树分析电动汽车驱动系纭薄弱环节的可茸件隹响因素. 对可垂住几种建模方式进行了介绍，分析了驱动系统 的可靠性模型，采用冗余设计来进行了可靠性设计分析电动汽车驱动系统单应力加速模型，建立 多应力加速模型，利用二元一次插值法来估算 多应力加速模型参数对比劭汽4 口洋制幻的基本炉理和研元现状过 匚仆空,并对回馈制,：整个驱动系品 性的影响进行了分析电动汽乍驱动系统分类开关英司空机驱Z系与 高密麦.苟效率 低成本、宽调速结构窗宣优良的电或转矩拄邪特性 城市无轨电车上广泛应用 至量和体枳也较大

4、功率峦变软”电机尺寸小、体枳小 转子结构篦单，稳定性好结构受窜、坚固耐用、成本低廉、运行可汇任转近豚动、任喳尚,不需要色置传感场.转速极闱高矢坦控制调逵技术比较电熟驱动电堵夏乐，成本苍电动汽车驱动系统的结构电动汽车驱动系统结构图驱动系统故障模式及故障机理分析驱动系统故障模式及故障机理分析驱动系统的组成定子故障模式和故障机理-定子绝缘故障：主要是电压过高，绝缘局部击穿。-定子铁芯故障：主要是由于铁芯松动定子绕组故障：故磴模式故障机理绝缘电阻下降受潮，积灰，绝缘材料有缺陷绝或老化连续高温，频繁启动，过载，冷热循环绝缘击穿材料缺陷,尖峰电压,浅密移动（由于电磁力、冲击、 振动）造成的绝缘损伤,积灰焊

5、接点被助焊剂将注变质腐蚀油，药污损，浸蚀，运行电压过高，冲击电压断我冲击和振动，焊接点接触不良而过热.热胀冷缩(a)过负我下定子损伤(b)机械疲劳造成定子开裂转子故障模式和故障机理-转子绕组:和定子绕组相同转子磁钢：主要包括磁钢脱落和退磁两个方面。其中：磁 钢脱落的主要故障机理是粘接工艺欠佳，粘接剂选择不当, 结构不合理。退磁的主要故障机理是高温，振动，电枢反 应，选用磁钢不当等-转子本身故障：一方面，转子中的高频电流引起集肤效应 使转子电阻上升，使转子铜耗增大，造成磨损严重；另一 方面，如果有缺陷，变形，外力冲击，设计和工艺不合理, 会使转子发生断条。(a)振动造成绕组线圈损坏(b)转子断条

6、电机故障模式和故障机理轴故障模式及机理故漳模式故障机理蹙演电磁力茨版率与电动机的固有频率一致的时候.电动机会发生共 振：地承中有粗糙研磨竹，研磨造成振动：有置性力作用于误持 架上，润滑不良：因过支、内冏字窗或外圈收缩而使间隙不当， 地承不国使内外圆变形,有压痕.装配偏心或力羲偏心.内外同 与轴肩、推承孔的配合松动道成货转隆行，特速过高压制轴承毋止时振动.目枚的存在电蚀电谎连续或他断通过她承开基与断裂配合太紧，装配面不匀称，粘承座变形，徒转华行，过软.运行期 间与他承座、推宥碰撞成摩擦.装配过程锤击.润滑不充分,铺速过轻或惯性过大静我过:大，系品程序不当, ：*击祖装腐曲轴承内有湿气，水分和配液

7、/CBT故障模式和故障机理静电放电及相关原因引起的失效占很大的比例其他主要故障有短路，击穿和烧坏故障机理主要是过热，过压，过流（长时间过 流运行，短路超时，过高的di/dt）。母线支撑电容故障模式及机理故障模式故障机理防爆阀打开过电压，过电流9掩为交流电，须繁充 放电，电压反向容虽下降过电压.过电流.频繁充放电,施加交 流电.电压反向,使用M度过高，长时 间使用损耗上升过电压，过电流，电压反向，切素充欣 电，施加交流电，使用温度过高，长时 间使用附着金属微粒,铝箔引线毛剌，氧化膜 劣化漏电流上升氧化膜缺陷，使用且度过高，长时间使 用，电解液量不足开路冲击，振动，粘接剂涂层剂的使用，引 线和铝浩

8、接触不好电容故位表象空DSP控制电路故障模式及机理故障模式故障机理电讯等无源元件短路、开路老化，过应力,装配不合理，电路板受到冲击和振动集成电路坏老化，过应力连接线断线,硬光等焊接质量差.安装不当,冲击，振动焊接点接触不良工艺不良.助焊剂差，焊盘太小电连接器松动脱焊厚接质量差,安装不当，冲击，振动驱动系统故障树建立723定,转亍绕绢故障I定子铁芯故障绝谈电阻I变顺f+、4拓下磁钢6转轴故障脱落T艺不住乩曲剂A3(x2,y2)338KA2(x2tyl)1AlfxUylf i1.25-Vi/Vn双应力插值网络多应力加速模型(考虑耦合作用)寿命特征:0.032ar-0.10r 13.98a*47.78L(a,T) = e提度力丁插值法拟合下的寿命曲线加速系数(AF)：北.(R)=3小插值法拟合下的加速系数曲线弟联考M 一二.多应力加速模型(考虑耦合作用)0 032(1G-13 9S(1y0回馈制动对驱动系统可靠性的影响典型都市工况下驱动能与制动能比较电动汽车制动方式回馈制动；在这种 模式下，对车辆的 减速度要求较低， 并且要求动力电池 SOC值低于其最大 运行闲值：紧急制动；车辆要 求快速制动，制动 力由机械制动和驱 动电机同时提供、二）能耗制动：动力电 池的SOC值达到可 充电最大的阈值， 为了保护电池,停 止制动能量对动力 电池充电和反馈.电动汽车主要