《驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)軸電試驗(yàn)方法》編制說明

《驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)軸電試驗(yàn)方法》編制說明

一、工作簡況

1.1任務(wù)來源

《驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)軸電試驗(yàn)方法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)是由中國汽車工程學(xué)會(huì)批準(zhǔn)立項(xiàng)。文

件號中汽學(xué)函【2023】180號，任務(wù)號為2023-059。本標(biāo)準(zhǔn)由中國汽車工程學(xué)會(huì)電

動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟提出，無錫星驅(qū)動(dòng)力科技有限公司、吉利汽車研究院

（寧波）有限公司、中汽研究新能源汽車檢驗(yàn)中心（天津）有限公司、華為數(shù)字能

源技術(shù)有限公司、比亞迪汽車工業(yè)有限公司、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等26家企業(yè)單位起

草。

1.2編制背景與目標(biāo)

新能源汽車的銷量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，市場占有率逐步提高。在驅(qū)動(dòng)電機(jī)高壓及

高轉(zhuǎn)速趨勢下，軸承電腐蝕問題越來越突出（電腐蝕形成示意圖見圖1），影響到

產(chǎn)品可靠性和用戶體驗(yàn)。在研發(fā)階段實(shí)施驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)軸電檢測，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)或選

型提供參考，提前規(guī)避市場潛在的電機(jī)軸承電腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，具有重要意義。當(dāng)前行業(yè)

內(nèi)缺少針對驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)軸電檢測的方法，無相應(yīng)的測試規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，無法指導(dǎo)準(zhǔn)

確測試并獲得可靠數(shù)據(jù)，進(jìn)而為設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)評估提供參考。因此當(dāng)前有必要針對

驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)建立相應(yīng)的行業(yè)測試方法。

1.3主要工作過程

1.3.1預(yù)研階段（2023/1/10~2023/4.30）

于2023/1/10開始我公司開始對《驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)軸電試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究、

探討。結(jié)合目前電驅(qū)動(dòng)總成軸承電腐蝕危害、形成原因、測試方法及規(guī)避措施，利

用公司內(nèi)部專家資源，從樣件改制、工況設(shè)計(jì)、臺架搭建、測試規(guī)范方面初步形成

完整樣機(jī)改制方案及測試流程支撐軸電測試。

2023/2/9向中國汽車工程學(xué)會(huì)提出標(biāo)準(zhǔn)編制需求。

2023/3/1標(biāo)準(zhǔn)初步驗(yàn)證、數(shù)據(jù)分析,根據(jù)星驅(qū)在研產(chǎn)品開發(fā)驗(yàn)證需求進(jìn)行軸電

測試，重點(diǎn)在驗(yàn)證測試方法的可行性，以實(shí)際積累的測試方法，樣件改制，臺架搭

建方面實(shí)際效果進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)初步驗(yàn)證，數(shù)據(jù)分析。

1.3.2立項(xiàng)階段（2023/5/1~2023/12/30）

星驅(qū)內(nèi)部成立標(biāo)準(zhǔn)專家團(tuán)隊(duì)（電驅(qū)系統(tǒng)、電控、電機(jī)、試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)化等成員），

1

組織內(nèi)部專家編寫標(biāo)準(zhǔn)初稿，并在內(nèi)部征求意見，最終由標(biāo)準(zhǔn)專家團(tuán)隊(duì)評審，再完

成標(biāo)準(zhǔn)修改。

2023/5/22向中國汽車工程學(xué)會(huì)提出標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)評審。

2023/7/22在安徽省安慶市組織標(biāo)準(zhǔn)審查，并通過最終評審。

標(biāo)準(zhǔn)討論、定稿:通過中國汽車工程學(xué)會(huì)平臺，聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)起草參與單位，組建標(biāo)

準(zhǔn)起草工作組，確定各單位聯(lián)絡(luò)人，建立工作組工作機(jī)制，討論并制定標(biāo)準(zhǔn)起草計(jì)

劃，分配并分解標(biāo)準(zhǔn)起草工作任務(wù)，結(jié)合各參與單位專家資源，對現(xiàn)有規(guī)范進(jìn)行評

審。

2023/11/10組織20余家參與標(biāo)準(zhǔn)制定企業(yè)對標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行評審（兩場評審會(huì)），

同時(shí)收集100余條反饋意見，之后再經(jīng)多輪行業(yè)技術(shù)交流，完成標(biāo)準(zhǔn)草案修改。在

評審環(huán)節(jié)部份專家提出，通過通過各起草單位確認(rèn)后，標(biāo)準(zhǔn)名稱正式修改為《驅(qū)動(dòng)

電機(jī)系統(tǒng)軸電試驗(yàn)方法》。

2023/11/23受電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟邀請，在北京進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)解讀、答

疑。

2023/11/28根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)草案組內(nèi)討論建議，對標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行修訂，完成整理撰寫

標(biāo)準(zhǔn)編制說明。

1.3.3征求意見階段（2024/1/8~）

將修訂后的標(biāo)準(zhǔn)文件提交學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)管理處，申請進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)意見征求。整理收集

到的外部標(biāo)準(zhǔn)反饋意見，逐條進(jìn)行處理和說明。對于采納的意見，在標(biāo)準(zhǔn)中予以說

明；對于未采納意見，對采納理由進(jìn)行說明；對于需要補(bǔ)充試驗(yàn)驗(yàn)證。

根據(jù)試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)草案征求意見，對標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行修訂，整理撰寫標(biāo)準(zhǔn)

編制說明。

1.3.4審查階段（2024/3/1~）

完成最終文件修訂后，將最終標(biāo)準(zhǔn)草案及編制說明提交學(xué)會(huì)，制定標(biāo)準(zhǔn)評審答

辯材料并向?qū)W會(huì)申請標(biāo)準(zhǔn)評審。

1.3.5報(bào)批階段（2024/5/1~）

配合學(xué)會(huì)完成標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布工作。

1.4主要起草人、單位及承擔(dān)工作

姓名單位承擔(dān)工作

韋國念無錫星驅(qū)動(dòng)力科技有限公司主導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)研制

2

謝偉亁無錫星驅(qū)動(dòng)力科技有限公司執(zhí)筆人

中汽研新能源汽車檢驗(yàn)中心

邱子楨組織標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證

(天津)有限公司

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容

2.1標(biāo)準(zhǔn)制定原則

在充分總結(jié)和比較了國內(nèi)外軸電測試方法相關(guān)論文、通過對比分析不同測試方

案對樣機(jī)改制，測試方便性的影響，通過測試驗(yàn)證，最終鎖定本草案測試方法，確

保測試的準(zhǔn)確性。

2.1.1通用性原則

本標(biāo)準(zhǔn)提出的軸電測試方法適用電壓源型脈寬調(diào)制控制的電驅(qū)電機(jī)系統(tǒng)軸電測

試。

2.1.2指導(dǎo)性原則

本標(biāo)準(zhǔn)提出的方法能為電驅(qū)電機(jī)系統(tǒng)軸電測試提供指導(dǎo)作用。目前使用國家標(biāo)

準(zhǔn)GB/T1029-2005《三相同步電機(jī)試驗(yàn)方法》-主要針對汽輪發(fā)電機(jī)，因結(jié)構(gòu)，使

用場景，安裝等與新能源電驅(qū)差異較大，適用性不高；

2.1.3協(xié)調(diào)性原則

本標(biāo)準(zhǔn)提出的方法與目前使用的國家標(biāo)準(zhǔn)中的方法協(xié)調(diào)統(tǒng)一、互不交叉。僅作

為一種更便捷、精確度更高、更高效的方法對目前使用的方法進(jìn)行補(bǔ)充。

2.1.4兼容性原則

本標(biāo)準(zhǔn)提出的脈寬調(diào)制控制的驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)軸電測試，具有特定適用范圍。

2.1.5規(guī)范性原則

本文件按照GB1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起

草規(guī)則》的規(guī)則進(jìn)行編制。

2.2標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容

根據(jù)軸電產(chǎn)生原因，理論分析電壓、電流波形特點(diǎn)，選擇合適檢測儀器見表

1，如寬頻，多通道示波器用于讀取多路測試波形數(shù)據(jù)，便于數(shù)據(jù)分析；采用具有

差分功能的示波器測量探頭，減少信號干擾影響；

表1試驗(yàn)儀器要求

序號試驗(yàn)儀器要求

帶寬：200MHz；

1示波器

具有錄波功能

3

采樣頻率：不小于1GSa/s

2歐姆表精度±0.1Ω

帶寬:200-500MHz;

3示波器電壓探頭精度1mV

推薦使用具有差分功能的探頭

要求測頭與轉(zhuǎn)軸可靠接觸，推薦使

4電壓測頭

用測頭為碳纖維的碳刷

5油溫度傳感器精度±0.5℃

帶寬:200-500MHz;

6示波器電流探頭

精度1mA

根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析測試樣機(jī)配置方案及測試工裝要求：包括樣

機(jī)油路設(shè)計(jì)，碳刷布置，測試引線走線設(shè)計(jì)，具有絕緣功能的連接法蘭，引線屏蔽

處理，引線絕緣要求等；測試原理圖見圖1；

分析扭矩，油溫，轉(zhuǎn)速等因素對軸電壓影響，設(shè)計(jì)軸電測試工況；

電池模電壓源型

擬器逆變器

殼體

定子

轉(zhuǎn)子測功機(jī)

臺架控制臺

電池模電壓源型

擬器逆變器

軸承外圈引線與殼

體導(dǎo)通；

殼體測頭引線

定子

轉(zhuǎn)子

溫度傳感器引線

(可選）

臺架控制臺

測功機(jī)測功機(jī)

圖1軸電測試原理圖

測試說明：

4

1)T1/T2溫度傳感器用于記錄被測軸承處溫度，引線一端連接溫度傳感器，一

端連接臺架控制臺；

2)V1/V3用于測試軸承內(nèi)外圈電壓，示波器電壓探頭正極連接電壓測頭引線，

負(fù)極連接附近殼體接地點(diǎn)；

3)V2(可選)測試?yán)@組中性點(diǎn)電壓；示波器電壓探頭正極連接電壓測頭引線，

負(fù)極連接附近殼體接地點(diǎn)；

4)V4用于測試轉(zhuǎn)軸兩端電壓；示波器電壓探頭的正負(fù)極分別連接轉(zhuǎn)軸兩端

電壓測頭引線；

5)為便于分析數(shù)據(jù)，推薦V1/V3/V2/V4用多通道示波器同時(shí)采集；

6)A1、A2用于測試通過軸承的電流，示波器電流探頭一端與軸承外圈引線連

接，一端與附近接殼體接地點(diǎn)連接；

2.3關(guān)鍵技術(shù)問題說明

在電壓源型脈寬調(diào)制的驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)中，由于三相的PWM脈沖調(diào)制電壓在任意

時(shí)刻都不可能對稱，因此其在電機(jī)定子繞組星型中性點(diǎn)電壓不為零，其幅值Vcm等

于（Vu+Vv+Vw）/3，這個(gè)電壓稱為共模電壓（見圖2），共模電壓通過電機(jī)系統(tǒng)內(nèi)

部寄生電容在軸承內(nèi)外圈產(chǎn)生軸承電壓。另外，較高的相電壓變化率（dv/dt）產(chǎn)

生一個(gè)相當(dāng)大的高頻軸電流，電流勵(lì)磁產(chǎn)生一個(gè)環(huán)形磁通。驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)軸電傳導(dǎo)

路徑見圖3.

圖2中性點(diǎn)電壓波形示意圖

5

圖3驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)軸電壓傳導(dǎo)路徑

2.4標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的論據(jù)

在共模電壓和共模電流的共同作用下，會(huì)在電機(jī)軸承內(nèi)外圈（等效電容）形成

一定大小的電壓和電流；通過抗干擾，寬頻示波器理論上可以檢測軸電數(shù)值及軸電

波形（見圖4-1，圖4-2）；

圖4-1-典型軸電壓波形示例

圖4-2-典型軸電流波形示例

2.5標(biāo)準(zhǔn)工作基礎(chǔ)

6

通過分析軸電產(chǎn)生原因，對檢測設(shè)備，樣機(jī)改制及測試方法提出如下要求。

1)選擇合適的測量設(shè)備，見表1；

2)樣機(jī)改制原則要求：

A、不改變原有的冷卻潤滑方案；

B、機(jī)改制后，保持與實(shí)際使用狀態(tài)一致；

C、樣機(jī)改制不影響原有的正常功能和性能；

D、確保電壓測頭與轉(zhuǎn)軸可靠接觸,非傳導(dǎo)路徑做好絕緣防護(hù)；

E、引線可靠接觸，非傳導(dǎo)路徑做好絕緣防護(hù)。

3)連接要求，見圖1；

4)測試工況設(shè)計(jì)：根據(jù)以上要求準(zhǔn)備改制樣機(jī)，搭建臺架，在設(shè)計(jì)的穩(wěn)態(tài)測

試工況下，檢測波形見圖4-1。

根據(jù)測試波形可知，該測試方法可以捕捉到典型的電壓波形，與理論分析一

致，具有可操作性。

三、主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）情況分析

針對電驅(qū)總成軸電壓測試，星驅(qū)動(dòng)力組織各參編單位按照驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)軸電測

試方法做了樣機(jī)改制，測試接線，臺架搭建，測試工況驗(yàn)證；

樣機(jī)說明：工裝樣件，樣機(jī)改制后EOL功能檢測及絕緣測試合格；電機(jī)和軸承

采用油冷。樣機(jī)改制方法驗(yàn)證：

1）在不改變原有的潤滑方案前提下，根據(jù)電壓測點(diǎn)布置位置，在殼體上鉆孔實(shí)

現(xiàn)測頭可靠固定；

2）通過旋轉(zhuǎn)測頭調(diào)整測頭與轉(zhuǎn)軸之間的間隙，實(shí)現(xiàn)可靠接觸；

3）通過引線把測頭引出殼體外，便于與示波器電壓測頭鏈接；

4）檢測引線與殼體絕緣電阻，確保測頭至引線的這段與殼體可靠絕緣；

5）由于引線要穿過殼體，需要對過孔位置進(jìn)行涂膠密封，確保整機(jī)氣密良好；

6）其他測點(diǎn)可按相同方法操作；

測試接線方法驗(yàn)證：

7

電池模電壓源型

擬器逆變器

殼體測頭引線

定子

轉(zhuǎn)子

溫度傳感器引線

（可選）

臺架控制臺

測功機(jī)測功機(jī)

1)T1/T2溫度傳感器用于記錄被測軸承處溫度，引線一端連接溫度傳感器，一

端連接臺架控制臺；

2)V1/V3用于測試軸承內(nèi)外圈電壓，示波器電壓探頭正極連接電壓測頭引線，

負(fù)極連接附近殼體接地點(diǎn)；

3)V2(可選)測試?yán)@組中性點(diǎn)電壓；示波器電壓探頭正極連接電壓測頭引線，

負(fù)極連接附近殼體接地點(diǎn)；

4)V4用于測試轉(zhuǎn)軸兩端電壓；示波器電壓探頭的正負(fù)極分別連接轉(zhuǎn)軸兩端電

壓測頭引線；

5)為便于分析數(shù)據(jù)，V1/V3/V2/V4宜用多通道示波器同步采集。

根據(jù)《驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)軸電測試方法》中對測試設(shè)備和精度要求，選擇合適的示

波器，差分電壓測頭，溫度傳感器，根據(jù)改制樣機(jī)測點(diǎn)引線出線位置，按測試原理

圖進(jìn)行連接，整個(gè)接線過程具備操作可行性和便捷性。

臺架搭建驗(yàn)證：

1)將測試樣機(jī)按照實(shí)際使用狀態(tài)固定在臺架上。連接測試樣機(jī)與臺架的傳動(dòng)軸，

要求具有絕緣功能（使用絕緣紙隔絕連接半軸與法蘭的結(jié)合面，用絕緣螺栓

固定來實(shí)現(xiàn)絕緣功能）絕緣阻值宜不小于1MΩ。模擬整車實(shí)際使用環(huán)境，

實(shí)驗(yàn)中的線束規(guī)格及走向與實(shí)際布線一致，布線長度與車輛中的實(shí)際布線相

同。

2)為減少電磁干擾影響測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，對高壓及低壓線束做好屏蔽處理。

對連接電池模擬器和樣機(jī)的高壓線束、樣機(jī)測試引線、示波器電壓/電流探

頭以及接地引線做好屏蔽，用錫箔紙進(jìn)行包裹

3)屏蔽處理后，檢查屏蔽效果。樣機(jī)正常上電，逆變器功率模塊開管，轉(zhuǎn)速扭

矩為零的工況下，被測軸承干擾電壓在±0.5V范圍內(nèi)；

測試工況驗(yàn)證：

8

在以上工作完成之后，對穩(wěn)態(tài)測試工況進(jìn)行驗(yàn)證；

穩(wěn)態(tài)工況：

電機(jī)轉(zhuǎn)速扭矩：2000rpm@10Nm;

油底殼溫度：60℃

軸承處傳感器溫度：70℃；

電控開管頻率：10kHz;

直流電壓400V;

油泵轉(zhuǎn)速：1000rpm;

樣機(jī)在臺架上完成熱機(jī)，