《驱动电机系统轴电试验方法》编制说明

《驱动电机系统轴电试验方法》编制说明

一、工作简况

1.1任务来源

《驱动电机系统轴电试验方法》团体标准是由中国汽车工程学会批准立项。文

件号中汽学函【2023】180号，任务号为2023-059。本标准由中国汽车工程学会电

动汽车产业技术创新战略联盟提出，无锡星驱动力科技有限公司、吉利汽车研究院

（宁波）有限公司、中汽研究新能源汽车检验中心（天津）有限公司、华为数字能

源技术有限公司、比亚迪汽车工业有限公司、哈尔滨工业大学等26家企业单位起

草。

1.2编制背景与目标

新能源汽车的销量呈现爆发式增长，市场占有率逐步提高。在驱动电机高压及

高转速趋势下，轴承电腐蚀问题越来越突出（电腐蚀形成示意图见图1），影响到

产品可靠性和用户体验。在研发阶段实施驱动电机系统轴电检测，为产品设计或选

型提供参考，提前规避市场潜在的电机轴承电腐蚀风险，具有重要意义。当前行业

内缺少针对驱动电机系统轴电检测的方法，无相应的测试规范和标准，无法指导准

确测试并获得可靠数据，进而为设计阶段风险评估提供参考。因此当前有必要针对

驱动电机系统建立相应的行业测试方法。

1.3主要工作过程

1.3.1预研阶段（2023/1/10~2023/4.30）

于2023/1/10开始我公司开始对《驱动电机系统轴电试验方法》标准进行研究、

探讨。结合目前电驱动总成轴承电腐蚀危害、形成原因、测试方法及规避措施，利

用公司内部专家资源，从样件改制、工况设计、台架搭建、测试规范方面初步形成

完整样机改制方案及测试流程支撑轴电测试。

2023/2/9向中国汽车工程学会提出标准编制需求。

2023/3/1标准初步验证、数据分析,根据星驱在研产品开发验证需求进行轴电

测试，重点在验证测试方法的可行性，以实际积累的测试方法，样件改制，台架搭

建方面实际效果进行标准初步验证，数据分析。

1.3.2立项阶段（2023/5/1~2023/12/30）

星驱内部成立标准专家团队（电驱系统、电控、电机、试验、标准化等成员），

1

组织内部专家编写标准初稿，并在内部征求意见，最终由标准专家团队评审，再完

成标准修改。

2023/5/22向中国汽车工程学会提出标准立项评审。

2023/7/22在安徽省安庆市组织标准审查，并通过最终评审。

标准讨论、定稿:通过中国汽车工程学会平台，联合标准起草参与单位，组建标

准起草工作组，确定各单位联络人，建立工作组工作机制，讨论并制定标准起草计

划，分配并分解标准起草工作任务，结合各参与单位专家资源，对现有规范进行评

审。

2023/11/10组织20余家参与标准制定企业对标准草案进行评审（两场评审会），

同时收集100余条反馈意见，之后再经多轮行业技术交流，完成标准草案修改。在

评审环节部份专家提出，通过通过各起草单位确认后，标准名称正式修改为《驱动

电机系统轴电试验方法》。

2023/11/23受电动汽车产业技术创新战略联盟邀请，在北京进行标准解读、答

疑。

2023/11/28根据标准草案组内讨论建议，对标准草案进行修订，完成整理撰写

标准编制说明。

1.3.3征求意见阶段（2024/1/8~）

将修订后的标准文件提交学会标准管理处，申请进行标准意见征求。整理收集

到的外部标准反馈意见，逐条进行处理和说明。对于采纳的意见，在标准中予以说

明；对于未采纳意见，对采纳理由进行说明；对于需要补充试验验证。

根据试验验证结果及标准草案征求意见，对标准草案进行修订，整理撰写标准

编制说明。

1.3.4审查阶段（2024/3/1~）

完成最终文件修订后，将最终标准草案及编制说明提交学会，制定标准评审答

辩材料并向学会申请标准评审。

1.3.5报批阶段（2024/5/1~）

配合学会完成标准发布工作。

1.4主要起草人、单位及承担工作

姓名单位承担工作

韦国念无锡星驱动力科技有限公司主导标准研制

2

谢伟亁无锡星驱动力科技有限公司执笔人

中汽研新能源汽车检验中心

邱子桢组织标准验证

(天津)有限公司

二、标准编制原则和主要内容

2.1标准制定原则

在充分总结和比较了国内外轴电测试方法相关论文、通过对比分析不同测试方

案对样机改制，测试方便性的影响，通过测试验证，最终锁定本草案测试方法，确

保测试的准确性。

2.1.1通用性原则

本标准提出的轴电测试方法适用电压源型脉宽调制控制的电驱电机系统轴电测

试。

2.1.2指导性原则

本标准提出的方法能为电驱电机系统轴电测试提供指导作用。目前使用国家标

准GB/T1029-2005《三相同步电机试验方法》-主要针对汽轮发电机，因结构，使

用场景，安装等与新能源电驱差异较大，适用性不高；

2.1.3协调性原则

本标准提出的方法与目前使用的国家标准中的方法协调统一、互不交叉。仅作

为一种更便捷、精确度更高、更高效的方法对目前使用的方法进行补充。

2.1.4兼容性原则

本标准提出的脉宽调制控制的驱动电机系统轴电测试，具有特定适用范围。

2.1.5规范性原则

本文件按照GB1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起

草规则》的规则进行编制。

2.2标准主要技术内容

根据轴电产生原因，理论分析电压、电流波形特点，选择合适检测仪器见表

1，如宽频，多通道示波器用于读取多路测试波形数据，便于数据分析；采用具有

差分功能的示波器测量探头，减少信号干扰影响；

表1试验仪器要求

序号试验仪器要求

带宽：200MHz；

1示波器

具有录波功能

3

采样频率：不小于1GSa/s

2欧姆表精度±0.1Ω

带宽:200-500MHz;

3示波器电压探头精度1mV

推荐使用具有差分功能的探头

要求测头与转轴可靠接触，推荐使

4电压测头

用测头为碳纤维的碳刷

5油温度传感器精度±0.5℃

带宽:200-500MHz;

6示波器电流探头

精度1mA

根据驱动电机系统结构特点，分析测试样机配置方案及测试工装要求：包括样

机油路设计，碳刷布置，测试引线走线设计，具有绝缘功能的连接法兰，引线屏蔽

处理，引线绝缘要求等；测试原理图见图1；

分析扭矩，油温，转速等因素对轴电压影响，设计轴电测试工况；

电池模电压源型

拟器逆变器

壳体

定子

转子测功机

台架控制台

电池模电压源型

拟器逆变器

轴承外圈引线与壳

体导通；

壳体测头引线

定子

转子

温度传感器引线

(可选）

台架控制台

测功机测功机

图1轴电测试原理图

测试说明：

4

1)T1/T2温度传感器用于记录被测轴承处温度，引线一端连接温度传感器，一

端连接台架控制台；

2)V1/V3用于测试轴承内外圈电压，示波器电压探头正极连接电压测头引线，

负极连接附近壳体接地点；

3)V2(可选)测试绕组中性点电压；示波器电压探头正极连接电压测头引线，

负极连接附近壳体接地点；

4)V4用于测试转轴两端电压；示波器电压探头的正负极分别连接转轴两端

电压测头引线；

5)为便于分析数据，推荐V1/V3/V2/V4用多通道示波器同时采集；

6)A1、A2用于测试通过轴承的电流，示波器电流探头一端与轴承外圈引线连

接，一端与附近接壳体接地点连接；

2.3关键技术问题说明

在电压源型脉宽调制的驱动电机系统中，由于三相的PWM脉冲调制电压在任意

时刻都不可能对称，因此其在电机定子绕组星型中性点电压不为零，其幅值Vcm等

于（Vu+Vv+Vw）/3，这个电压称为共模电压（见图2），共模电压通过电机系统内

部寄生电容在轴承内外圈产生轴承电压。另外，较高的相电压变化率（dv/dt）产

生一个相当大的高频轴电流，电流励磁产生一个环形磁通。驱动电机系统轴电传导

路径见图3.

图2中性点电压波形示意图

5

图3驱动电机系统轴电压传导路径

2.4标准主要内容的论据

在共模电压和共模电流的共同作用下，会在电机轴承内外圈（等效电容）形成

一定大小的电压和电流；通过抗干扰，宽频示波器理论上可以检测轴电数值及轴电

波形（见图4-1，图4-2）；

图4-1-典型轴电压波形示例

图4-2-典型轴电流波形示例

2.5标准工作基础

6

通过分析轴电产生原因，对检测设备，样机改制及测试方法提出如下要求。

1)选择合适的测量设备，见表1；

2)样机改制原则要求：

A、不改变原有的冷却润滑方案；

B、机改制后，保持与实际使用状态一致；

C、样机改制不影响原有的正常功能和性能；

D、确保电压测头与转轴可靠接触,非传导路径做好绝缘防护；

E、引线可靠接触，非传导路径做好绝缘防护。

3)连接要求，见图1；

4)测试工况设计：根据以上要求准备改制样机，搭建台架，在设计的稳态测

试工况下，检测波形见图4-1。

根据测试波形可知，该测试方法可以捕捉到典型的电压波形，与理论分析一

致，具有可操作性。

三、主要试验（或验证）情况分析

针对电驱总成轴电压测试，星驱动力组织各参编单位按照驱动电机系统轴电测

试方法做了样机改制，测试接线，台架搭建，测试工况验证；

样机说明：工装样件，样机改制后EOL功能检测及绝缘测试合格；电机和轴承

采用油冷。样机改制方法验证：

1）在不改变原有的润滑方案前提下，根据电压测点布置位置，在壳体上钻孔实

现测头可靠固定；

2）通过旋转测头调整测头与转轴之间的间隙，实现可靠接触；

3）通过引线把测头引出壳体外，便于与示波器电压测头链接；

4）检测引线与壳体绝缘电阻，确保测头至引线的这段与壳体可靠绝缘；

5）由于引线要穿过壳体，需要对过孔位置进行涂胶密封，确保整机气密良好；

6）其他测点可按相同方法操作；

测试接线方法验证：

7

电池模电压源型

拟器逆变器

壳体测头引线

定子

转子

温度传感器引线

（可选）

台架控制台

测功机测功机

1)T1/T2温度传感器用于记录被测轴承处温度，引线一端连接温度传感器，一

端连接台架控制台；

2)V1/V3用于测试轴承内外圈电压，示波器电压探头正极连接电压测头引线，

负极连接附近壳体接地点；

3)V2(可选)测试绕组中性点电压；示波器电压探头正极连接电压测头引线，

负极连接附近壳体接地点；

4)V4用于测试转轴两端电压；示波器电压探头的正负极分别连接转轴两端电

压测头引线；

5)为便于分析数据，V1/V3/V2/V4宜用多通道示波器同步采集。

根据《驱动电机系统轴电测试方法》中对测试设备和精度要求，选择合适的示

波器，差分电压测头，温度传感器，根据改制样机测点引线出线位置，按测试原理

图进行连接，整个接线过程具备操作可行性和便捷性。

台架搭建验证：

1)将测试样机按照实际使用状态固定在台架上。连接测试样机与台架的传动轴，

要求具有绝缘功能（使用绝缘纸隔绝连接半轴与法兰的结合面，用绝缘螺栓

固定来实现绝缘功能）绝缘阻值宜不小于1MΩ。模拟整车实际使用环境，

实验中的线束规格及走向与实际布线一致，布线长度与车辆中的实际布线相

同。

2)为减少电磁干扰影响测量数据的准确性，对高压及低压线束做好屏蔽处理。

对连接电池模拟器和样机的高压线束、样机测试引线、示波器电压/电流探

头以及接地引线做好屏蔽，用锡箔纸进行包裹

3)屏蔽处理后，检查屏蔽效果。样机正常上电，逆变器功率模块开管，转速扭

矩为零的工况下，被测轴承干扰电压在±0.5V范围内；

测试工况验证：

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在以上工作完成之后，对稳态测试工况进行验证；

稳态工况：

电机转速扭矩：2000rpm@10Nm;

油底壳温度：60℃

轴承处传感器温度：70℃；

电控开管频率：10kHz;

直流电压400V;

油泵转速：1000rpm;

样机在台架上完成热机，