车用驱动电机系统振动测试标准分析

0 引 言

道路行驶汽车受到车轮及悬架系统传递的地面激励振动和冲击，汽车搭载部件如发动机、变速箱、减速器、冷却散热系统、驱动电机及控制器等运转工作时，均会产生混合振动和噪声，从而影响汽车振动噪声品质以及可靠性，故驱动电机系统厂家在开发阶段做电机空载及负载工况振动噪声试验[1]。

中国国内厂家振动试验主要参照沿用国家或行业标准[2-7]，如GB/T 2423.10—2008《电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Fc：振动(正弦)》、GB/T 2423.56—2006《电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Fh：宽带随机振动(数字控制)和导则》、GB/T .3—2011《道路车辆 电气及电子设备的环境条件和试验 第3部分：机械负荷》、QC/T 413—2002《汽车电气设备基本技术条件》、QC/T 1022—2015《纯电动乘用车用减速器总成技术条件》等，其中驱动电机系统主要依据GB/T .1—2015《电动汽车用驱动电机系统 第1部分：技术条件》(引用了GB/T 2423—2008、GB/T —2011等测试方法)。

合资或外资厂家执行的振动试验，还会涉及如：国际电工委员会IEC -2-6-2007、IEC -2-64-2008标准，以及国际标准化组织ISO -3-2007、ISO -3-2018等振动试验相关国外国际标准[8-11]。本文通过上述标准对比分析，寻求振动测试标准修订方向思路。

1 分析背景

上述国标与国际标准之间的大致关系，以及主要针对或适用测试的范围如表1、图1所示。

表1 振动试验标准适用概况标准名称测试针对ISO -3-2007质量较小的零部件,如ECU、传感ISO -3-2018电机&控制器GB/T .1—2015驱动电机系统(合理性待改进)

图1 振动试验标准采用或引用关系

2 现行国标驱动电机系统测试方案

汽车行业振动试验方案设计主要基于零部件的安装位置及所受的载荷(道路路面或其他激励源)，产生不同的振动方式(如有规律周期性的正弦振动、来自路面的随机振动)和强度等级。

通过汽车在不同道路条件下的运行监测，采集分析并形成其特征振动数据，如频率/加速度曲线、频率/功率谱密度(PSD)曲线，再按汽车或零部件预期的行驶里程/工作寿命，在振动试验台上以设定加速老化系数及循环工况进行振动测试，可以发现产品振动失效模式、提高汽车对振动环境的适应性。

针对电动汽车用驱动电机系统的振动试验测试，现行GB/T .1—2015规定了2个独立的试验循环，也是目前新能源车公告准入强制要求的测试项目[12]：扫频振动测试(根据在发动机上或其他部位安装的驱动电机系统设定试验严酷等级)、随机振动测试(参照GB/T .3—2011)，但存在一些准确性适用性方面的不足，有待修订改进。

2.1 扫频振动测试简析

驱动电机及其控制器应能经受X、Y、Z3个方向的正弦扫频振动试验，如果驱动电机系统不与发动机连接，则按现行国标GB/T .1—2015规定的“其他部位”进行振动试验，测试具体要求如表2所示。

表2 扫频振动试验测试条件序号频率/Hz振幅/mm加速度/(m·s-2)对数扫频速率/(oct·min-1)每一方向试验时间/h110～251.2-～500-3018

在扫频范围10～25 Hz(驱动电机系统主驱电机工作频率，对应汽车由静止过渡至起步成功阶段)，扫频速率1 oct/min时，一个扫频循环SR(10→25→10)的倍频程数X1、应力循环数N1、扫频持续时间T1、8 h扫频试验对应总应力循环数Ntotal1计算如下[8](结果取整或用数量级表示)：

在扫频范围25～500 Hz(驱动电机系统主驱电机工作频率，对应汽车低速至中高速行驶阶段，该频率段更贴近于传统内燃机工作频率而不是电机工作频率)，扫频速率1 oct/min时，一个扫频循环SR(25→500→25)的倍频程数X2、应力循环数N2、扫频持续时间T2、8 h扫频试验对应总应力循环数Ntotal2计算如下[8](结果取整或用数量级表示)：

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IEC -2-6-2007、GB/T 等标准针对电工电子产品、推荐扫频振动试验的总应力循环数为107量级，需考虑根据不同车型搭载驱动电机系统考核需求及其工作条件进行更准确的总应力循环数设计。

2.2 随机振动测试简析

驱动电机及驱动电机控制器应能经受X、Y、Z3个方向的随机振动试验，根据不同安装部位，现行国标参照GB/T .3—2011严酷度及持续时间进行试验，部分安装部位的测试要求如表3所示。

表3 随机振动试验测试条件型号安装部位试验配置方式或参数I乘用车发动机每个方向持续:22 hRMS值:181 m/s2频率:10～2 000 HzPSD:10～20 (m/s2)2/HzII乘用车变速器每个方向持续:22 hRMS值:96.6 m/s2频率:10～2 000 HzPSD:10～5 (m/s2)2/HzIV乘用车弹性体/车身每个方向持续:8 hRMS值:27.8 m/s2频率:10～1 000 HzPSD:20～0.14 (m/s2)2/HzV乘用车车轮/悬挂每个方向持续:8 hRMS值:107.3 m/s2频率:20～2 000 HzPSD:200～3 (m/s2)2/HzVI商用车发动机变速箱每个方向持续:94 hRMS值:177 m/s2频率:10～2 000 HzPSD:14～20 (m/s2)2/HzVII商用车弹性体每个方向持续:32 hRMS值:57.9 m/s2频率:10～2 000 HzPSD:18～1 m/s2)2/HzIX商用车车轮/悬挂每个方向持续:32 hRMS值:57.9 m/s2频率:10～2 000 HzPSD:18～1 (m/s2)2/Hz

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