电机控制器振动试验标准

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导语

三合一电驱动系统的振动测试，一般分为正弦扫频和随机振动，与前文提及的传动系统疲劳寿命测试并列，属于机械耐久试验这条"山脉"。通过对电机系统的振动 耐久测试，在不可见层面发现产品的薄弱点和失效模式，提高电机系统对车辆振动环境的适应性。本篇文章重点解读如下几点问题：1. 振动测试主要形式 ? 2.三合一电驱系统振动试验标准的"来龙去脉"以及选取原则?3.振动耐久测试的展望。

关于三合一系统振动测试 ，按以下逻辑，分四部分展开探讨：

01 什么是"正弦扫频"和"随机振动"？

02 振动测试标准的"来龙去脉"

03 是"六脉神剑"?还是"九阳真经"?

电机控制器振动试验标准

04 振动标准的"融会贯通"

01 正弦扫频与随机振动

GB/T18488主要要求了两种振动形式：正弦扫频和随机振动，如下图：

"正弦扫频"和"随机"到底是什么呢？

正弦扫频

根据扫描方式，主要分为 线性扫频 和 对数扫频。

线性扫描 频率变化是线性的，起频谱为连续谱，在很短的时间内完成全部量程，即单位时间扫过多少赫兹，单位是Hz/s或者Hz/min。 这种扫描方式主要用于产品设计模态分析的试验方式，这样的线性扫描往往被认为是快速扫描的特点，其优点是信噪比较低。

试验常用的是对数扫频， 对数扫频 的频率按照对数变化，扫描率的单位是oct/min，oct/s，其中oct是倍频程，即相同时间扫过的频率倍频数是相同的，其特点是低频率部分扫描得慢而高频部分扫描会快。

随机振动

我们在标准看到的曲线，一般简称为频谱曲线，即横坐标是频率，纵坐标为PSD，如下图所示。

其中包含以下三个参数， PSD(功率谱密度) 、 频度 和 试验时间 。PSD单位有2种:g/Hz，(m/s)/Hz,两者之间关系:1g/Hz= 96(m/s)/Hz，这个参数在随机振动中比较重要,表示每频率单位中所含振动能量的大小,其值越大,相对应的频率段振幅值会变大。

除了频谱曲线外，系统和测试工程师还需要了解加速度均方根值RMS，其表征了随机振动总能量的统计参数 。此值是计算频谱曲线下面的面积后，再开根号获得的，一般标准中有定义。

02 电驱动系统振动测试标准的"来龙去脉"

一张图来解读电驱动系统振动测试标准的"来龙去脉":

通过上图，对于振动测试在标准中"来龙去脉"已表述很清晰，在这里重点对比下ISO16750-3与ISO19453，这两个标准也是目前电驱系统振动测试最常采用的两个标准。

如此多的"武功秘籍"，我们该何去何从？

03 是"六脉神剑"？还是"九阳真经"?

关于振动测试"武功秘籍"的选择，根据的标准的理解，基本遵从以下几点原则：

1. 对于三合一电驱系统试验推荐使用ISO19453-3，一般会按照其安装位置和安装方式来确定它在车辆行驶过程中受到的振动类型，主要有在发动机上、在发动机内、在变速器/减速器上、在变速器/减速器内、在车架五种类型，找到合适的振动试验曲线；

2. 振动试验标准里程数为24万公里，如果涉及寿命调整，需要进行振动耐久的等效折算；

3. 电机控制器振动与冲击试验需要加环境仓，试验过程同步进行温度循环，需要考虑到混动车与纯电动车环境温度定义的不同；

4. 不管是GB还是ISO/IEC都只是一种公认的量尺，但是不同车型的目标市场，使用环境，整车环境都会存在不同，为了保证每个车型上的电驱系统都可以得到充分考核，实采振动数据显得尤为重要。

04 振动标准的"融会贯通“

当前国内主机厂和零部件公司基本是采用标准中定义进行电驱动系统的振动测试，但是这些标准是否适用？如何把这些标准玩的"融会贯通",以下几个问题值得思考：

1. 目前电驱系统发展至今，集成化是一个很重要的趋势。而对于纯电动车由于没有发动机，正弦振动的能量是很少的，是否还有必要做呢?

2. 三合一电驱系统中振动试验是只做总成的试验，还是电机，电机控制器分开做，再做总成的呢?

电机控制器振动试验标准

3. ISO16750和ISO19453都更建议在有条件的情况下使用混合振动试验模式。正弦+随机、随机+随机，是主要的两种混合模式。这两种混合模式相信在未来的电驱系统振动试验会使用的越来越广泛。

4. 振动试验的的加速度传感器布置位置以及控制策略对于振动试验的结果影响巨大，在振动试验前，必须提前定义清楚。

写在最后：

近期项目任务较重，其实关于"振动"这部分还有很多地方值得解读、分析，例如整车路谱与振动谱的等效关系，后续有机会我们再做补充，谢谢大家的支持！