三合一电驱测试，大有门道
一辆新能源汽车从无到有，哪一步最重要？可能大家观点并不一致，有人认为是精密加工，有人认为是产品设计，也有人认为是自动化装配。但事实上，测试却是最容易被忽略的，它极大影响着新能源汽车的最终交付。
在新能源汽车生产过程中，拥有项目繁多、标准不一的电驱动产品测试项目，随着市场上越来越多应用三合一电驱，测试会与以往有什么区别？
电驱要测试什么
电动汽车运行过程中，电机控制器故障发生的过程就是其技术状况变化的过程。一旦驱动电机或控制器出现故障，电机产生的瞬态扭矩将使车辆的稳定性和动力性受到影响，如果不能及时发现或修复将会带来不可估量的损失或事故，因此对电动汽车电机及控制器的故障诊断对于保证安全、减少损失具有极为重要的意义。
常见的电驱测试项目主要包括：
- 物理性能的测试：如尺寸、叠压系数、硬度、刚度等；
- 电性能测试：如绝缘、耐压、PDIV、双脉冲、EMC测试等；
- 基本性能测试：传动效率、动态密封试验、疲劳寿命试验、变速器温升试验、变速器高速试验、差速可靠性试验等；
- 安全及寿命试验 ：电驱系统可靠性试验；
- 环境适应能力测试：高低温、湿热试验、外壳防护性能试验、振动试验等；
- 可靠性测试：耐久、老化、气体腐蚀；
- 其它测试：NVH、软件的HIL测试等。
电驱系统的测试过程涵盖多个层级，从原材料级如钢材、铜材、碳化硅衬底的检测，到零部件级如漆包线、齿轮、IGBT的验证，进而推进至系统级测试，如定转子、控制单元、传动单元的评估，直至整车级测试在整车层面展开。
电机系统测试的标准与依据，通常由国际、国家或行业组织的权威制定，确保电动汽车电机系统在性能、安全及可靠性上均达到既定标准。这些标准通常涵盖电池系统的安全性能、电机效能、充电系统兼容性、通信协议规范以及车辆整体安全性等多个方面。在进行电机系统测试时，制造商必须严格遵循并参考这些标准，以确保其产品能够符合国际、国家或行业的相关标准与要求。
（1）中国标准
我国针对电动汽车电驱动系统进行测试和规范的推荐标准有：
- GB/T 18488.1-2015 电动汽车用驱动电机系统 第1部分:技术要求
- GB/T 18488.2-2015 电动汽车用驱动电机系统 第2部分:试验方法
- GB/T 29307-2012 电动汽车用驱动电机系统可靠性试验方法
- GB/T 18655-2018 电动汽车电机系统电磁兼容试验方法
- GB/T 18385-2005电动汽车 动力性能 试验方法
- GB/T 18386-2005 电动汽车 能量消耗率和续驶里程试验方法
- GB/T 755-2008 旋转电机定额和性能试验方法
详细规定了电动汽车电驱动系统的基本要求、测试方法及车用电驱动系统的可靠性失效判据及试验方法，对于电驱动系统的动力特性、温升特性、效率特性以及相关的安全规范等方面进行了系统规范的约束，并给出了试验方法和判断标准，进一步完善了我国对于电驱动系统的开发研制和验证方法，提高了我国在电驱动系统测试和试验方面的能力。
（2）国际标准
- 欧洲：ECE R85 欧洲汽车电气系统和元件的规范 - 高压驱动电机控制器
- 德国：VDA AK4.5 德国汽车协会（VDA）制定的标准
- 美国：UL 1004-1 旋转电机安全标准-第1部分：通用要求
- 日本：C-TRIAS 99-017/018-01 日本汽车工业协会（JSAE）颁布的标准
三合一电驱测试的区别所在
在电动汽车发展初期，各个部件之间相互独立，例如控制器是独立的部件，从电池获得直流功率，转换成交流功率输出到电机，部件之间通过母线电缆连接。这种结构比较容易实现，也便于部件维护。
但是其弊端也是比较明显的，独立部件的电驱动系统不仅增加了车的自重，占用了较多的车内空间，而且母线上的高压也会产生电磁干扰，同时成本也很难降低。
随着部件性能可靠性的逐渐成熟，电驱动系统集成化的趋势开始出现。
初始阶段，电机与电控系统各自独立，随后发展为电机与电控的二合一集成系统。当前，主流趋势已演进至三合一设计，将电机、逆变器及减速箱进行高度集成。值得注意的是，市场已出现多合一产品，如比亚迪的八合一、华为的七合一等，它们进一步将电机、MCU、减速箱、OBC、DC\DC等核心组件集成于一体。尽管产品的集成度不断提高，带来了尺寸空间、重量和成本的显著减少，但这也对技术研发和生产制造提出了更高的挑战，难度显著增加。
三合一电驱系统体积小、重量轻、母线内置、采购成本和开发测试成本低，已然成了车企的标配，即将控制器、电机和减速器集成在一起。
三合一电驱动系统效率测试的方法与传统的效率测试有一定的区别。
传统的电机驱动系统效率评估，需要测量电池的DC输出功率，电机控制器的AC输出功率，以及电机的机械功率，然后获得电机控制器的效率、电机的机械效率以及整个驱动系统的整体效率。对于单电机系统来说，需要1个DC+3个AC的电功率测量，以及一组扭矩转速的测量。
而三合一电驱动系统具有很高的集成度，不需要对控制器输出的AC功率进行测量，也无法直接测试电机的机械功率。对于三合一系统来说，需要测量的只是来自电池的直流输入功率，以及减速器输出的机械功率。所以从某种程度上来说，三合一系统的效率测试更加简单了。
但是，三合一电驱动系统往往会将机械功率输出分配给多个车轮，实现每个车轮不同的扭矩分配。这种情况下，就需要多个扭矩转速信号的输入，才能更好的评估整个系统的效率。
所以，三合一电驱动系统效率测试的特点总结起来就是：单一的电功率输入+多个机械功率输出。当然，相较于整车厂商而言，三合一电驱动系统的厂商在开发初期仍然要对控制器效率和电机效率进行评估，需要采用传统的效率测试方法。
电机、控制器和减速器作为单体部件设计时，国内厂家考核沿用相关标准分别是GB/T 18488.1-2015《电动汽车用驱动电机系统 第1部分：技术条件》、GB/T 29307-2012 《电动汽车用驱动电机系统可靠性试验方法》和QC/T 1022-2015《纯电动乘用车用减速器总成技术条件》。在三合一电驱总成系统中对电子/电气元件机械负荷可靠性考核将使用ISO 19453-3-2018标准。
值得一提的是，针对多电机或多扭矩系统的测试，部分测试系统选择将电机扭矩转速信号直接传输至上位系统，通过进一步计算获得机械功率，并随后从功率分析仪中获取电功率，进而推导出系统效率。然而，此方法实为一种折衷方案，若操作不当，易产生误差。鉴于电功率与机械功率分别由不同设备采集并计算，二者之间的同步性难以保证。特别是在系统加速或减速阶段，功率波动显著，若电功率与机械功率的计算未能同步进行，将导致效率值出现不合理偏差。为此，推荐最优解决方案为：在同一台功率分析仪上同步采集并计算电功率与机械功率，以确保数据的准确性和一致性。