TCSAE263-2022电动汽车驱动电机系统控制器故障注入测试规范

ICS43.120

CCST47

团体标准

T/CSAE263—2022

电动汽车驱动电机系统控制器

故障注入测试规范

Faultinjectiontestspecificationfordrivingmotorsystemcontrollerofelectric

vehicles

2022-06-30发布2022-06-30实施

中国汽车工程学会发布

T/CSAE263—2022

电动汽车驱动电机系统控制器故障注入测试规范

1范围

本文件规定了电动汽车驱动电机系统故障测试的测试条件及要求、测试方法及测试结果判定要求等。

本文件适用于符合GB/T18488.1—2015规定的驱动电机系统。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T755—2019旋转电机定额和性能

GB/T2900.25电工术语旋转电机

GB/T18488.1—2015电动汽车用驱动电机系统第1部分：技术条件

GB/T18488.2—2015电动汽车用驱动电机系统第2部分：试验方法

GB/T19596电动汽车术语

GB/T28046.2—2019道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第2部分：电气负荷

GB/T34590.1—2017道路车辆功能安全第1部分：术语

GB/T34590.4—2017道路车辆功能安全第4部分：产品开发：系统层面

QC/T893—2011电动汽车用驱动电机系统故障分类及判断

QC/T897—2011电动汽车用电池管理系统技术条件

3术语和定义

GB/T18488.1—2015、GB/T18488.2—2015、GB/T19596—2017、GB/T755—2019和GB/T2900.25

—2008界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

高压暴露highvoltageexposure

驱动电机系统控制器壳体内部的高压电路部分未完全被壳体包裹，且壳体内部高压电路易被人员

接触。

3.2

报警warning

驱动电机系统控制器对触及或超出系统阈值的状态而进行提示的行为。

3.3

跛行模式limp-home

驱动电机系统控制器内部某些模块或传感器发生故障失效后，驱动电机系统控制器仍能够以最低要

求性能来完成转矩输出功能。

3.4

降额运行deratingoperation

系统发生某些超阈值(如电机过温、母线过压或欠压等)时，驱动电机系统控制器主动限制运行功率

的模式。

3.5

滑行模式freewheeling

驱动电机系统控制器控制逆变桥，使电机三相线互相之间处于高阻态模式，且高压供电端与电机之

间无能量流动。

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3.6

主动短路模式activeshortcircuit(ASC)

驱动电机系统控制器控制逆变桥，使电机三相线互相之间处于短路模式。

4故障等级

表1故障等级分类表

故障等级故障类型系统故障响应状态描述

4级致命故障系统停止输出功率，进入ASC并主动放电，发出报警信息等

3级严重故障系统停止输出功率，进入ASC或Freewheeling模式，发出报警信息等

2级一般故障跛行模式或降额运行（含零转矩），发出报警信息

1级轻微故障无降额输出，仅发出报警信息

5测试样品与环境要求

5.1测试设备及接线要求

5.1.1测试接线

本文件建议的测试接线示意图如图1所示。

图1测试接线示意图

图1，转速信号线提供电机转子转速/位置信息，一般为旋变或霍尔类型，电机温度信号线提供电机

定子温度信息，一般为热敏电阻信号，如PT100型、PT1000型或NTC型等；高压电源线包括电机三相动力

输出线和直流动力输入线（也称直流母线）；接地线用于驱动电机控制器外壳安全接地；通讯总线一般

指CAN/CANFD总线或其他类型总线，是接收残余总线节点指令的物理通道；其他未在图中定义信号或与

图示不完全一致情况，由测试发起方和测试执行方协商确定。

5.1.2测试设备要求

测试设备应满足如下条件：

a)测试设备一指电机仿真设备、动力测功机系统等，功能包括功率加载回路、转子位置模拟、

电机定子温度模拟、电池模拟器及其他信号模拟等，上位机的功能一般包含模拟残余总线节

点的指令，用来控制驱动电机系统控制器上高压电加负载；

b)能采集负载电机相电压值、相电流值，母线电压值、母线电流值、通讯总线数据等。

测试设备中的电源（指电池模拟器和低压电源）应满足以下条件：

a)试验电源的工作直流电压不大于250V时，稳压误差应不超过2.5V；试验电源的工作直流电

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压大于250V时，其稳压误差应不超过被试驱动电机系统控制器的直流工作电压的±3%；

b)低压电源，输出值12V/24V/48V时，其稳压精度应不低于3％。

此外，所用仪器仪表的量程和准确度应根据测量的实际情况选择；所用仪器仪表应通过计量检定或

校准，证书在有效期内。

标定通常使用的工具，如CANape、INCA或第三方其他类型的标定工具。

5.2驱动电机系统控制器要求

测试的驱动电机系统控制器符合GB/T18488.1—2015中术语和定义中3.3的要求。

图2驱动电机系统控制器与相关要素关系示意图

6测试方法与判定要求

6.1功能类故障

6.1.1电机三相不平衡

6.1.1.1测试目的

驱动电机系统由于电机匝间短路或制造缺陷等，导致出现电机三相不平衡，影响电机转矩控制的稳

定性，该故障应能被及时检测并处理，避免系统失控和系统损坏的持续扩大。

6.1.1.2测试条件

将被测试样机正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机系统进入正常待机状

态。

6.1.1.3测试步骤

试验时，驱动电机系统控制器直流母线电压宜设定为额定电压，驱动电机系统宜处于热态，电动或

馈电工作状态。

建议用三相模拟负载代替驱动电机实现对驱动电机系统控制器加载，三相模拟负载相电阻参数和相

电感参数独立可调。

在设定转速条件下的10%～90%最大输出电流范围内，均匀取10个不同电流输出值作为目标值。按照

某一电流输出目标值设定驱动电机系统控制器工作在目标状态。分别记录驱动电机系统在目标状态的三

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相电流输出值，调节三相模拟负载的相参数，减少设定值的30%，使电机三相不平衡，检查样机状态并

记录此时的转矩指令、输出转速、输出转矩、三相电流值及报警信息。

6.1.1.4测试判据

驱动电机系统应至少能进入3级故障，无异常现象，故障条件消失后驱动电机系统应能在持续功率

对应的额定转速点下正常运行。

6.1.2驱动电机过电流

6.1.2.1测试目的

当电机由于控制异常等失效导致出现电机电流超限时，状态应能被及时检测并处理，避免系统失控

和系统损坏的持续扩大。

6.1.2.2测试条件

将被测试样机正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机系统入正常待机状态；

6.1.2.3测试步骤

试验时，驱动电机系统控制器直流母线电压宜在额定电压、最低工作电压下，系统处于电动或馈电

工作状态下分别进行测试。建议使用以下任一方法进行测试：

a)通过设定最大转矩指令，并按技术文件要求的设定负载曲线，使驱动电机持续加速，直到驱

动电机发生过电流；

b)通过标定工具改变电流环控制参数，使相电流超过过流检测阈值，激发电机过电流保护功能。

检查样机状态并记录此时的转矩指令、输出转速、输出转矩、三相电流值及报警信息。

6.1.2.4测试判据

驱动电机系统应至少能正常进入2级故障，无异常现象，故障条件消失后驱动电机系统应能在持续

功率对应的额定转速点下正常运行。

6.1.3电机温度保护

6.1.3.1测试目的

当电机由于控制异常等失效导致出现电机过温时，状态应能被及时检测并处理，避免系统失控和系

统损坏的持续扩大。

6.1.3.2测试条件

将被测试样机与电机温度检测装置正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机

系统进入正常待机状态；

6.1.3.3测试步骤

试验时，驱动电机系统控制器直流母线电压宜在额定电压、最低工作电压下，系统处于电动工作状

态下分别进行测试。

通过设定控制指令，使驱动电机系统在额定转速和峰值转速分别达到最大电流输出，通过测试设备

模拟电机温度过高信号或使用调试工具修改电机温度保护阈值，激发电机温度保护功能。

检查样机状态并记录此时的转矩指令、输出转速、输出转矩、电机温度、三相电流值及报警信息。

6.1.3.4测试判据

驱动电机系统应至少能进入3级故障，无异常现象，故障条件消失后驱动电机系统应能在持续功率

对应的额定转速点下正常运行。

6.1.4永磁电机转子失磁

6.1.4.1测试目的

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由于振动、温度、电流或老化等原因，导致驱动电机永磁体发生部分或全部失磁故障，影响转矩输

出功能，故障状态应能被及时检测并处理。

6.1.4.2测试条件

将被测试样机正确安装在试验台后，连接驱动电机系统控制器与带有电机失磁模拟功能的负载装置，

使样机进入正常待机状态。

6.1.4.3测试步骤

试验时，驱动电机系统控制器直流母线电压宜在额定电压、最高工作电压下，系统处于电动或馈电

工作状态下分别进行测试。

设定驱动电机模拟装置相关参数，尽量与实际驱动电机对应参数保持一致，保证与驱动电机系统控

制器连接能正常执行功能且达到制造商技术文件指标要求性能。

设定控制指令，使系统在额定转速和峰值转速分别达到最大输出转矩，运行稳定后，设定驱动电机

模拟装置的永磁体磁链值为正常状态时的50%。

检查并记录此时的转矩指令、输出转速、输出转矩、三相电流及报警信息。

6.1.4.4测试判据

驱动电机系统应至少能正常进入1级故障，需对永磁电机进行维修来消除故障。

6.1.5绝缘异常

6.1.5.1测试目的

由于器件失效、绝缘层破损或老化，导致系统绝缘异常，驱动电机控制系统应能够及时检测并处理。

6.1.5.2测试条件

将被测试样机正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机系统进入正常待机状

态。

6.1.5.3测试步骤

试验时，驱动电机系统控制器直流母线电压宜在额定电压下，系统处于电动工作状态下进行测试。

在驱动电机系统绝缘检测处并联接入可变电阻，并在试验准备开始后，设定并联的电阻值为+∞或

开路。

通过设定控制指令，使驱动电机系统工作在最高工作转速，空载运行。通过设定并联电阻通路的电

阻值小于技术文件要求的绝缘异常判定值，模拟绝缘异常。检查样机状态并记录此时的转矩指令、输出

转速和输出转矩及报警信息。

6.1.5.4测试判据

驱动电机系统应至少能正常进入2级故障，无异常现象，故障条件消失后驱动电机系统应能在持续

功率对应的额定转速点下正常运行。

6.1.6高压暴露

6.1.6.1测试目的

对于具有开盖保护功能的驱动电机系统控制器，在待机、电动或馈电模式下，当整车控制模块(VCU)

检测到驱动电机系统控制器的保护盖被打开时，整车控制器(VCU)将断开高压继电器，同时请求驱动电

机系统控制器进行主动放电。驱动电机系统控制器应能够及时响应并完成主动放电动作，从而避免出现

高压暴露的触电危害。

6.1.6.2测试条件

在进行驱动电机系统控制器开盖试验时，需确保试验台能够模拟整车控制器(VCU)的开盖检测功能，

检测到开盖动作后，可以断开高压继电器并发送主动放电请求。

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将被测试样机正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机系统进入正常待机状

态。

6.1.6.3测试步骤

在待机、电动及馈电模式下，利用测试设备断开开盖保护回路。然后检查样机状态并记录此时的转

矩指令、输出转速和输出转矩，母线电压和主动放电时间（母线电压从直流电源切断时刻直至下降到60V

所经过的时间），报警信息及其他信息。

6.1.6.4测试判据

驱动电机系统控制器应至少能进入4级故障，停止转矩输出，母线电压应在1s内降至低于60V，并报

出故障码。当重新闭合驱动电机系统控制器的开盖保护回路后，需要在下个驾驶循环驱动电机系统控制

器才能恢复到正常工作模式。

6.1.7冷却系统故障

6.1.7.1测试目的

在电动及馈电模式下，如驱动电机系统出现冷却系统异常（例如冷却管松脱、冷却水泵故障或冷却

液泄露），将导致驱动电机系统相关零部件因过热而损坏（例如绕组绝缘失效、退磁等）。驱动电机系

统控制器应能够及时检测出因冷却系统故障导致的关键零部件过热，并控制驱动电机做降额输出，严重

时甚至切断驱动电机转矩输出，从而避免出现零部件因过热而导致损坏。

6.1.7.2测试条件

将被测试样机正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机系统进入正常待机状

态。

6.1.7.3测试步骤

在电动或馈电模式下，按照技术文件要求，调节冷却回路中冷却液的流量或流速来模拟冷却系统异

常。检查样机状态并记录此时转矩指令、输出转速和输出转矩，电机温度和功率组件（MOSFET/IGBT/SiC）

温度，报警信息及其他信息。

6.1.7.4测试判据

驱动电机系统控制器应至少进入2级故障，当移除冷却系统异常后，在当前驾驶循环中，驱动电机

系统控制器能恢复到正常工作模式。

严重时甚至进入4级故障，当移除冷却系统异常后，需要在下个驾驶循环驱动电机系统控制器才能

恢复到正常工作模式。

6.1.8主动放电异常

6.1.8.1测试目的

在待机、电动或馈电模式下，当整车控制模块(VCU)请求驱动电机系统控制器进行主动放电时（例

如碰撞、开盖保护等），如果驱动电机系统控制器无法及时响应并完成主动放电动作，驱动电机系统应

可以通过驱动电机绕组或外加放电回路等方式进行被动放电，从而避免出现高压暴露的触电危害。

6.1.8.2测试条件

将被测试样机正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机系统进入正常待机状

态。

6.1.8.3测试步骤

在待机、电动及馈电模式下，利用测试设备通过CCP或XCP标定协议模拟注入，关闭主动放电功能，

然后断开驱动电机系统高压电源和低压电源连接。检查样机状态并记录此时的转矩指令、输出转速和输

出转矩，母线电压和被动放电时间，报警信息及其他信息。

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6.1.8.4测试判据

驱动电机的母线电压应在1分钟内低于60V。

6.1.9ASC/Freewheeling状态测试

6.1.9.1测试目的

由于驱动电机系统发生3级故障，导致无法有效控制转矩时，系统应能进入安全动力状态，且避免

发生因过充电或过放电对动力电池造成的损害。

6.1.9.2测试条件

将被测试样机正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机系统进入正常待机状

态。

6.1.9.3测试步骤

在电动、馈电模式下，分别在驱动电机高速运转和低转速运转场景下，通过利用测试设备通过标定

方式使系统进入ASC或Freewheeling状态。然后检查样机状态，并记录此时的转矩指令、输出转速和输

出转矩，报警信息、及其他信息。

6.1.9.4测试判据

驱动电机系统控制器应能在设计要求时间内进入ASC或Freewheeling状态，并且状态进入过程不应

出现超设计允许范围的转矩输出。

6.1.10ASC超时故障

6.1.10.1测试目的

对具有ASC超时保护功能的驱动电机系统控制器，因故障等原因进入ASC状态后，由于外力导致电机

长时间维持较高转速（例如拖车或下长坡），系统长时间在ASC状态下，可能使IGBT或系统部件过温损

坏。系统应能处理该类故障，如发出报警信息（例如声光报警）以提示车辆操作人员。

6.1.10.2测试条件

将被测试样机正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机系统进入正常待机状

态。

6.1.10.3测试步骤

在电动、馈电模式下，分别在驱动电机高速运转和低转速运转场景下，利用测试设备通过标定方式

使得系统直接进入ASC状态，并通过外部设备维持电机一定的转速，使其超过系统ASC设计保护时间。然

后检查样机状态，并记录此时的转矩指令、输出转速和输出转矩，报警信息、及其他信息。

6.1.10.4测试判据

系统应能发出警示或声光报警提醒车辆操作人员。

6.1.11触发碰撞信号

6.1.11.1测试目的

当新能源汽车由于碰撞行为触发碰撞信号时，驱动电机系统能够及时检测并处理，避免因为故障所

带来的安全隐患。

6.1.11.2测试条件

将被测试样机正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机系统进入正常待机状

态。调节电池模拟器，使驱动电机系统处于额定电压工作状态下，通过硬线将电机控制器的碰撞信号线

引出，同时将碰撞信号线电机控制器侧对应的电源端子与接地端子一并引出。

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6.1.11.3测试步骤

在电动或馈电模式下，控制驱动电机正常输出转矩，然后触发碰撞信号。在此期间检查样机状态并

记录此时的转矩指令、输出转速和输出转矩，报警信息及其他信息。

6.1.11.4测试判据

驱动电机系统控制器执行4级故障故障响应，进入保护模式。

6.2低压系统故障-低压电源过电压

6.2.1测试目的

由于器件失效或DC/DC功能失效导致蓄电池过电压，驱动电机控制系统应能够及时检测并处理。

6.2.2测试条件

将被测试样机正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机系统进入正常待机状

态。

6.2.3测试步骤

试验时，驱动电机系统控制器直流母线电压宜在额定电压下，系统处于电动工作状态下进行测试。

通过设定控制指令，使驱动电机系统工作在额定工作点。通过设定低压电源输出值，提高电压输出

值，达到过电压限值。检查样机状态并记录此时的转矩指令、输出转速和输出转矩及报警信息。

6.2.4测试判据

驱动电机系统应至少能进入3级故障，无异常现象，故障条件消失后驱动电机系统应能在持续功率

对应的额定转速点下正常运行。

6.3驱动电机轴故障-驱动电机轴卡滞

6.3.1测试目的

检验电机轴在高速运行时突然卡滞对系统转矩功能执行的影响。

6.3.2测试条件

将被测试样机正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使系统进入正常待机状态。

6.3.3测试步骤

试验时，驱动电机系统控制器直流母线电压宜在额定电压、最低工作电压下，系统处于电动或馈电

工作状态下分别进行测试。

推荐使用电机模拟装置代替驱动电机，驱动电机系统控制器与电机模拟装置匹配运行，样品工作在

转矩模式、额定转速、最大输出转矩，稳定后，设定电机模拟装置输出转速为零，保证转速转换时间≤

10ms。

检查并记录此时的三相电流、输出转速、输出转矩及报警信息。

6.3.4测试判据

驱动电机系统应至少能正常进入3级故障，恢复后驱动电机系统应能正常执行转矩控制功能，不发

生故障。

6.4直流母线电压故障

6.4.1直流母线电压过压

6.4.1.1测试目的

检验由于系统控制失效导致直流母线电压过高，器件的耐受能力、系统保护功能能否正常执行。

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6.4.1.2测试条件

将被测试样机正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机系统入正常待机状态。

直流母线过电压限值要求，应不小于驱动电机峰值转速时任意两相之间反电势的峰值。

6.4.1.3测试步骤

试验时，驱动电机系统控制器直流母线电压宜在额定电压工作电压下，系统处于电动或馈电工作状

态下分别进行测试。

通过设定控制指令，使驱动电机系统在额定转速和峰值转速分别达到最大输出转矩，设定直流母线

电压值达到系统设计的过电压限值。

检查并记录此时的转矩指令、输出转速、输出转矩、三相电流及报警信息。

6.4.1.4测试判据

驱动电机系统应至少能正常进入2级故障，无爆炸、无器件损坏。

6.4.2直流母线电压欠压

6.4.2.1测试目的

检验由于系统负载变化、动力电池电压过低或控制原因引起直流母线电压欠压，系统保护功能能否

正常执行。

6.4.2.2测试条件

将被测试样机正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机系统入正常待机状态。

6.4.2.3测试步骤

试验时，驱动电机系统控制器直流母线电压宜在额定电压工作电压下，系统处于电动工作状态下进

行测试。

通过设定控制指令，使驱动电机系统在额定转速和峰值转速分别达到最大输出转矩，设定直流母线

电压值达到系统设计的欠电压限值。

检查并记录此时的转矩指令、输出转速、输出转矩、三相电流及报警信息。

6.4.2.4测试判据

驱动电机系统应至少能正常进入2级故障，故障条件消失后，系统自行恢复正常功能。

6.5电机旋变信号测试

6.5.1旋变初始角异常

6.5.1.1测试目的

由于旋变传感器安装或旋变初始角辨识误差等原因，导致控制器以超过允许偏差范围内的旋变初角

进行位置解析而影响转矩控制效果，系统应能感知转矩偏差异常并介入干预。

6.5.1.2测试条件

将控制器正确安装在测试台后，设置试验样机参数，使驱动电机系统进入正常待机模式，且此时系

统无故障报出。

6.5.1.3测试步骤

试验时，驱动电机系统控制器直流母线电压宜在额定电压下，系统处于待机工作状态下进行测试。

设定测试装置的旋变初始角，分别超出控制器辨识初始角度±30°、±60°。

检查并记录此时的转矩指令、输出转速、输出转矩、三相电流及报警信息。

6.5.1.4测试判据

驱动电机系统应至少能正常进入3级故障。

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T/CSAE263—2022

6.5.2电机超速

6.5.2.1测试目的

当电机的工作转速超过电机最高工作转速，驱动电机系统应能及时监测并处理，避免部件损坏或其

他潜在危害。

6.5.2.2测试条件

将被测试样机正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机系统进入正常待机状

态。

6.5.2.3测试步骤

在电动状态下，采用测功机拖动法，通过上位机拖动电机以适当的速率提升转速至设计规定最高转

速以上，并持续一定时间，检查并记录如下信息：电机运行模式、电机转矩请求值、电机转速请求值、

电机转速、电机转矩、电机故障等级、电机工作状态。

6.5.2.4测试判断

驱动电机系统应至少能进入2级故障，待电机转速回落至正常转速范围内后，系统自行恢复正常功

能。严重时甚至进入3级故障，需要在下个驾驶循环驱动电机系统控制器才能恢复到正常工作模式。

6.6电机转矩类故障

6.6.1转矩指令超限故障

6.6.1.1测试目的

由于VCU请求转矩指令超出系统当前最大可输出转矩时，驱动电机系统应防止输出非预期转矩，避

免出现故障损坏或安全事故。

6.6.1.2测试条件

将被测试样机正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机系统入正常待机状态。

6.6.1.3测试步骤

试验时，驱动电机系统控制器直流母线电压宜在额定工作电压下，系统处于电动或馈电工作状态下

进行测试。

控制驱动电机系统控制器工作在转矩模式，通过测试设备模拟VCU给驱动电机系统控制器发送转矩

指令并使转矩指令大于电机当前最大转矩能力值。

检查并记录此时的转矩指令、输出转速、输出转矩、三相电流及报警信息。

6.6.1.4测试判据

驱动电机系统输出转矩不会超过当前系统允许的转矩限制最大值。

6.6.2非预期零转矩输出故障

6.6.2.1测试目的

当电机输出零转矩时由于转矩控制异常等导致输出非预期转矩，驱动电机系统能够及时检测并进入

安全状态，避免出现故障损坏或安全事故。

6.6.2.2测试条件

将被测试样机正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机系统入正常待机状态。

6.6.2.3测试步骤

试验时，驱动电机系统控制器直流母线电压宜在额定电压下，系统处于待机工作状态下进行测试。

控制驱动电机系统控制器工作在转矩模式，VCU请求转矩为零转矩，利用测试设备通过CCP或XCP标

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定协议模拟注入不为零的非预期转矩，检查样机状态并记录此时的转矩指令、输出转速和输出转矩，报

警信息等。测试范例参考见下表2。

表2非预期转矩输出测试范例参考表

VCU请求转矩故障注入转矩备注

0Nm最大正转矩×20%模拟车辆非预期启动前进

0Nm最大负转矩×20%模拟车辆非预期启动倒退

6.6.2.4测试判据

驱动电机系统控制器应至少进入3级故障，停止输出转矩，发出报警信息。在当前驾驶循环下，故

障不可自动恢复，需重新上电方可恢复故障。

6.6.3非预期转矩输出过大故障

6.6.3.1测试目的

当电机正常输出转矩时由于转矩控制异常等导致输出比预期更大的转矩，驱动电机系统能够及时检

测并进入安全状态，避免出现故障损坏或安全事故。

6.6.3.2测试条件

将被测试样机正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机系统入正常待机状态。

6.6.3.3测试步骤

控制驱动电机系统控制器工作在转矩模式，VCU请求转矩不为零转矩，利用测试设备通过CCP或XCP

标定协议模拟注入比VCU请求更大的非预期转矩，检查样机状态并记录此时的转矩指令、输出转速和输

出转矩，报警信息等。测试范例参考见下表3。

表3非预期加速测试范例参考表

VCU请求转矩故障注入转矩备注

最大正转矩×10%最大正转矩×50%模拟车辆非预期加速前进

最大正转矩×10%最大正转矩×100%模拟车辆非预期加速前进

最大负转矩×10%最大负转矩×50%模拟车辆非预期加速倒退

最大负转矩×10%最大负转矩×100%模拟车辆非预期加速倒退

6.6.3.4测试判据

驱动电机系统控制器应至少进入3级故障，停止输出转矩，发出报警信息。在当前驾驶循环下，故

障不可自动恢复，需重新上电方可恢复故障。

6.6.4非预期转矩降低与反向故障

6.6.4.1测试目的

当电机正常输出转矩时由于转矩控制异常等导致输出比预期更小或反向的转矩，驱动电机系统能够

及时检测并进入安全状态，避免出现故障损坏或安全事故。

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6.6.4.2测试条件

将被测试样机正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机系统入正常待机状态。

6.6.4.3测试步骤

控制驱动电机系统控制器工作在转矩模式，VCU请求转矩不为零转矩，利用测试设备通过CCP或XCP

标定协议模拟注入比VCU请求更小的非预期转矩，之后检测驱动电机系统控制器状态。测试范例参考见

下表4。

表4非预期减速测试范例参考表

VCU请求转矩故障注入转矩备注

最大正转矩×50%最大正转矩×10%模拟车辆非预期动力减弱

最大正转矩×50%0Nm模拟车辆非预期动力丢失

最大正转矩×50%最大负转矩×50%模拟车辆非预期动力反向

最大负转矩×50%最大负转矩×10%模拟车辆非预期动力减弱

最大正转矩×50%0Nm模拟车辆非预期动力丢失

最大负转矩×50%最大正转矩×50%模拟车辆非预期动力反向

6.6.4.4测试判据

驱动电机系统控制器应至少进入3级故障，停止输出转矩，发出报警信息。在当前驾驶循环下，故

障不可自动恢复，需重新上电方可恢复故障。

6.7CAN通信类故障

6.7.1概述

当驱动电机系统发生CAN通信类故障时，应及时检测并按照故障定义执行对应的故障处理措施、进

入定义的系统状态。

本节包含的故障注入测试，可以在台架环境、信号级HIL环境、Power-HIL环境、板级测试环境或专

业CAN分析仪中进行，由本规范的使用者和客户定义决定。

CAN总线故障注入测试环境可参考下图连接，其中120Ω终端电阻视需要使用。

图3CAN测试环境

6.7.2CAN通信信号超定义范围故障

6.7.2.1测试目的

当驱动电机系统接收的CAN信号数值超过预定义范围，驱动电机系统能够及时检测到该故障，并按

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照该故障对应的故障处理措施进入相应的系统状态。在该故障恢复后，驱动电机系统按故障恢复的处理

措施进入相应的系统状态。

6.7.2.2测试条件

将被测样机正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机系统入正常待机状态。

试验样机能够正常收发CAN报文，使用CAN通信测试设备与试验样机进行信号交互。

6.7.2.3测试步骤

试验时，驱动电机系统控制器直流母线电压宜设定为额定电压，驱动电机系统处于正常待机状态。

操作测试设备发送被测信号超限值的CAN报文，检查样机状态并记录此时的被测驱动电机系统与测

试设备间通信的CAN报文，包括故障等级信息、故障码等信息。继续操作测试设备发送被测信号值为有

效值的CAN报文，检查被测样机状态并记录此时的被测样机与测试设备间通信的CAN报文，包括故障等级

信息、故障码等信息

6.7.2.4测试判据

驱动电机系统控制器应至少能进入2级故障，记录该故障信息，并按照该故障对应的故障等级进入

到定义的系统状态。测试设备恢复发送被测信号值为有效值的CAN报文后，驱动电机系统按定义复位故

障信息并进入定义的系统状态。

6.7.3CAN报文超时故障

6.7.3.1测试目的

当驱动电机系统未在规定时间内接收到指定的CAN信号，驱动电机系统能够及时检测到该故障，并

按照该故障对应的故障处理措施进入相应的系统状态。在该故障恢复后，驱动电机系统按故障恢复的处

理措施进入相应的系统状态。

6.7.3.2测试条件

将被测样机正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机系统入正常待机状态。

试验样机能够正常收发CAN报文，使用CAN通信测试设备与试验样机进行信号交互。

6.7.3.3测试步骤

试验时，驱动电机系统控制器直流母线电压宜设定为额定电压，驱动电机系统处于正常待机状态。

操作测试设备向被测样机发送CAN通信协议规定的报文，报文发送一定时间后，操作测试设备停止

发送被测帧CAN报文，检查样机状态并记录此时的被测驱动电机系统与测试设备间通信的CAN报文，包

括故障等级信息、故障码等信息。继续操作测试设备恢复发送被测帧CAN报文，检查样机状态并记录此

时的被测驱动电机系统与测试设备间通信的CAN报文，包括故障等级信息、故障码等信息。

6.7.3.4测试判据

测试设备停止发送被测帧CAN报文后，驱动电机系统控制器应进入2级故障，记录该故障信息，并

按照该故障对应的故障等级进入到定义的系统状态。测试设备恢复发送被测帧CAN报文后，驱动电机系

统按定义复位故障信息并进入定义的系统状态。

6.7.4通信节点BusOff故障

6.7.4.1测试目的

当与驱动电机系统通信的网络节点丢失时，驱动电机系统控制器能够及时检测到该故障，并按照该

故障对应的故障处理措施进入相应的系统状态。在该故障恢复后，驱动电机系统按故障恢复的处理措施

进入相应的系统状态。

6.7.4.2测试条件

将被测样机正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机系统入正常待机状态。

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试验样机能够正常收发CAN报文，使用CAN通信测试设备与试验样机进行信号交互。

6.7.4.3测试步骤

试验时，驱动电机系统控制器直流母线电压宜设定为额定电压，驱动电机系统处于正常待机状态。

操作测试设备向CAN总线中注入干扰信号模拟BusOff故障，检查样机状态并记录此时的被测驱动电

机系统与测试设备间通信的CAN报文，包括故障等级信息、故障码等信息。继续操作测试设备恢复发送

被测节点正确的CAN报文，检查样机状态并记录此时的被测驱动电机系统与测试设备间通信的CAN报文，

包括故障等级信息、故障码等信息。

6.7.4.4测试判据

驱动电机系统控制器应至少能进入2级故障，记录该故障信息，并按照该故障对应的故障等级进入

到定义的系统状态。测试设备恢复发送被测节点正确的CAN报文后，驱动电机系统按定义复位故障信息

并进入定义的系统状态。

6.7.5CAN报文Counter或Checksum故障

6.7.5.1测试目的

当驱动电机系统收到的CAN信号在计数位或校验位发生错误时，驱动电机系统能够及时检测到该故

障并处理，按照该故障对应的故障处理措施进入相应的系统状态。在该故障恢复后，驱动电机系统按故

障恢复的处理措施进入相应的系统状态。

6.7.5.2测试条件

将被测样机正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机系统入正常待机状态。

试验样机能够正常收发CAN报文，使用CAN通信测试设备与试验样机进行信号交互。

6.7.5.3测试步骤

试验时，驱动电机系统控制器直流母线电压宜设定为额定电压，驱动电机系统处于正常待机状态。

操作测试设备发送冻结的rollingcounter或者错误checksum的CAN报文，检查样机状态并记录此时

的被测驱动电机系统与测试设备间通信的CAN报文，包括故障等级信息、故障码等信息。继续操作测试

设备发送正确rollingcounter或checksum的CAN报文，检查样机状态并记录此时的被测驱动电机系统与

测试设备间通信的CAN报文，包括故障等级信息、故障码等信息。

6.7.5.4测试判据

驱动电机系统控制器应至少能进入2级故障，记录该故障信息，并按照该故障对应的故障等级进入

到定义的系统状态。在测试设备发送正确rollingcounter或checksum的CAN报文后，驱动电机系统按定

义复位故障信息并进入定义的系统状态。

6.7.6CAN总线短路故障

6.7.6.1测试目的

当驱动电机系统CANH/CANL产生对地/对电源短路故障时，驱动电机系统能够及时检测到该故障并处

理，按照该故障对应的故障处理措施进入相应的系统状态。在该故障恢复后，驱动电机系统按故障恢复

的处理措施进入相应的系统状态。

6.7.6.2测试条件

将被测样机正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机系统入正常工作状态。

试验样机能够正常收发CAN报文，使用CAN通信测试设备与试验样机进行信号交互。

6.7.6.3测试步骤

试验时，驱动电机系统控制器直流母线电压宜设定为额定电压，驱动电机系统处于正常待机状态。

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分别将被测样件与测试设备之间CAN总线的CANH和CANL分别与地线、低压电源进行短路、CANH

和CANL相互短路，检查样机状态并记录此时的被测驱动电机系统与测试设备间通信的CAN报文，包括

故障等级信息、故障码等信息。恢复CANH和CANL的正常连接，检查样机状态并记录此时的被测驱动电

机系统与测试设备间通信的CAN报文，包括故障等级信息、故障码等信息。

6.7.6.4测试判据

驱动电机系统控制器应至少能进入3级故障，记录该故障信息，并按照该故障对应的故障等级进入

到定义的系统状态。恢复CANH和CANL的正常连接后，驱动电机系统按定义复位故障信息并进入定义的系

统状态。

6.7.7CAN关键信号故障

6.7.7.1测试目的

对于有功能安全要求的驱动电机系统控制器进行测试时，应针对相应功能安全要求相关的信号进行

针对性的测试。在端到端(E2E，endtoend)保护总线消息的安全相关信号检测到故障时，驱动电机系

统控制器应激活安全状态。其中，建议进行故障注入测试的安全相关信号可包括但不仅限于以下信号：

期望的控制模式、期望的控制转矩、最大转速限制值、最小转速限制值、主动放电请求、与BMS相关信

号等。

6.7.7.2测试条件

将被测样机正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机系统入正常待机状态。

试验样机能够正常收发CAN报文，使用CAN通信测试设备与试验样机进行信号交互。

6.7.7.3测试步骤

试验时，驱动电机系统控制器直流母线电压宜设定为额定电压，驱动电机系统处于转矩控制模式，

电动或馈电工作状态。

关闭CAN关键信号的CRC检测功能，检查样机状态并记录此时的被测驱动电机系统与测试设备间通信

的CAN报文，包括故障等级信息、故障码等信息。恢复CAN关键信号的CRC检测功能，检查样机状态并记

录此时的被测驱动电机系统与测试设备间通信的CAN报文，包括故障等级信息、故障码等信息。

6.7.7.4测试判据

驱动电机系统控制器应至少进入2级故障，记录该故障信息，并按照该故障对应的故障等级进入到

定义的系统安全状态。

6.8硬件故障类

6.8.1低压电源线开路故障

6.8.1.1测试目的

在电动及馈电模式下，如出现低压电源线开路的情况下，驱动电机系统控制器将切断电机转矩输出，

进入ASC/Freewheeling状态，从而避免对高压器件的损坏。在高转速场景下驱动电机系统控制器将能够

进入ASC状态，在低转速场景下驱动电机系统控制器将能够进入ASC或Freewheeling状态。

6.8.1.2测试条件

将被测试样机正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机系统进入正常待机状

态。

6.8.1.3测试步骤

在电动及馈电模式下，通过测试设备断开驱动电机系统控制器的低压电源线，然后检查样机状态并

记录此时的转矩指令、输出转速和输出转矩，报警信息及其他信息。

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6.8.1.4测试判据

驱动电机系统控制器应至少能进入3级故障，无输出转矩并上报故障信息。高转速场景下，驱动电

机能够准确的进入ASC状态，低转速场景下，驱动电机能够准确的进入ASC或Freewheeling状态。当移除

注入故障后，需要在下个驾驶循环驱动电机系统控制器才能恢复到正常工作模式。

6.8.2电机接地异常故障

6.8.2.1测试目的

驱动电机装车使用时，电机外壳与车架之间通常需要安装专门的接地线，目的是利用车体吸收电机

工作时释放的电磁干扰。当接地线松脱时，驱动电机系统设备外壳与车体之间的电位关系处于不确定状

态，驱动电机系统相关的控制信号（网络通信信号、电机旋变信号和温度传感器信号、控制器内部传感

器信号等）可能遭受额外的干扰，进而导致系统不能正常工作。针对车辆运行过程中发生接地线松脱的

异常情况，驱动电机系统产品宜设计必要的应对能力，即让系统继续保持正常工作或进入产品设计规定

的状态。可以在地面台架上通过模拟测试，检测驱动电机针对接地线断开故障设计的功能是否有效。

6.8.2.2测试条件

6.8.2.2.1测试台架

在地面试验台架上进行模拟测试，采用测功机模拟整车负载，用铸铁平台模拟车体。安装时，电机

放置在与铸铁平台绝缘的支架上，电机通过绝缘支座和法兰实现与台架及测功机的绝缘，电机外壳通过

接地线和接触器实现与台架的接地连接。电机接地点与铸铁平台之间的电阻应小于0.1Ω，接地线规格

和长度应尽量与装车使用状态保持一致。功率电缆和信号线屏蔽层的连接方式应与装车使用状态保持一

致（如果屏蔽层需要连接到车体，则把铸铁平台当作车体使用）。通过控制接触器的断开和闭合来模拟

接地线的断开。

6.8.2.2.2系统工况

应分别测试驱动电机系统在以下工况条件下的表现：

——额定转速点输出额定转矩工况；

——额定转速点输出峰值转矩（或峰值功率）工况；

——转矩循环变化工况；

——转速循环变化工况。

对以上工况，驱动电机系统直流母线电压都采用标称的额定电压，采用电机控制器控制电机，且与

装车状态保持一致。测试之前，接地线上的接触器处于闭合状态。

6.8.2.3测试步骤

建议使用以下工况进行测试。

a)额定转速点输出额定转矩工况下的测试：

1)调节测功机及转矩指令，使驱动电机系统工作于额定转速和额定转矩工况；

2)电机接地线保持导通状态，只断开和闭合控制器接地线上的接触器，断开和闭合接触器

各10次，每次断开和闭合之间间隔10s，记录该过程下的转矩变化曲线。

b)额定转速点输出峰值转矩工况下的测试：

1)调节测功机及转矩指令，使驱动电机系统工作于额定转速及峰值转矩（或峰值功率）工

况；

2)电机接地线保持导通状态，只断开和闭合控制器接地线上的接触器，断开和闭合接触器

各10次，每次断开和闭合之间间隔10s，记录该过程下的转矩变化曲线。

c)转矩循环变化工况下的测试：

1)调节测功机使电机工作于额定转速，转矩指令在额定值与最大值之间按一定斜率循环变

化，上升和下降时间分别为2s，记录接地良好状态下的转矩变化曲线；

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2)电机接地线保持导通状态，让控制器接地线上的接触器持续周期性的断开和闭合，每次

断开和闭合之间间隔0.2s，让系统在这个状态下持续工作1min（或产品厂家确定的时

间，但不低于10s），记录整个过程下的转矩变化曲线。

d)转速循环变化工况下的测试：

1)设置测功机处于转矩闭环工作模式，负载转矩固定为二分之一额定转矩（或产品厂家给

定值）；让驱动电机系统处于转速闭环工作模式，转速指令在额定值与最大值之间按一

定斜率循环变化，上升和下降时间分别为10s，记录接地良好状态下的转速变化曲线；

2)电机接地线保持导通状态，让控制器接地线上的接触器持续周期性的断开和闭合，每次

断开和闭合之间间隔0.2s，让系统在这个状态下持续工作3min（或产品厂家确定的时

间，但不低于1min），记录整个过程下的转速变化曲线。

6.8.2.4测试判据

驱动电机系统控制器应至少进入2级故障,具体情况判别如下：

a)产品针对接地线断开故障无特殊处理措施设计：试验过程中驱动电机系统应保持正常工作，

即试验过程中，接触器动作前和接触器动作时的转矩/转速曲线波形没有明显变化，转矩波动

不超过5%，转矩响应曲线时延不大于100ms，转速响应曲线时延不大于1s；

b)产品针对接地线断开故障有特殊处理措施设计:试验过程中，如超出测试判据a)所述转矩响应

范围，驱动电机系统应进入产品设计的特定工作状态。发生故障时，驱动电机系统应至少能

正常进入2级故障级，无其他异常现象，恢复正常状态后驱动电机系统在额定转速和额定转

矩下能正常运行。

6.8.3电机温度传感器开路/短路故障

6.8.3.1测试目的

驱动电机系统运行时需要通过电机温度传感器实时监控电机温度，当电机温度传感器出现故障后，

驱动电机系统控制器应及时检测故障并处理，避免电机因过载、过温烧毁，同时可以让驱动电机系统降

额运行。

6.8.3.2测试条件

将驱动电机及其控制器安装到电机测试台架上，电机温度传感器信号线可通过模拟温度传感器设备

控制其开路、短路或恢复，系统在峰值工况条件下进行测试。

6.8.3.3测试步骤

将模拟温度传感器设备接入到电机控制器温度传感器的信号线上，驱动电机系统控制器运行在驱动

峰值工况下，此时分别将模拟温度传感器设备开路和短路，检查驱动电机系统是否进入降额状态，并上

报故障信息，故障恢复后，系统恢复到正常工况，记录过程中的故障信息及转矩、转速、功率、电机温

度等信息。

6.8.3.4测试判据

当发生故障时，驱动电机系统控制器应至少进入2级故障，驱动电机系统降额运行，并报警。故障

消失后，驱动电机系统能恢复到故障前的工作状态正常运行。

6.8.4电机相线开路/短路故障

6.8.4.1测试目的

当电机相线出现开路或短路时，驱动电机系统能够及时检测到系统故障并处理，避免出现故障损坏

和扩大。

6.8.4.2测试条件

将被测试样机正确安装在电机测试台架上后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机系统进入正

常待机状态。

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注：若采用真实电机进行试验，需选用相应匹配型号的电机作为负载，并做好机械防护，安装必要的振动传感器和

温度传感器，设置合理的测试台架保护参数，并记录试验中的温度和振动数据，试验后检查是否有异常变形和

紧固件松动等现象。

6.8.4.3测试步骤

在驱动或馈电模式的额定工况下，利用设备模拟以下故障：

a)UV、VW、UW两相间短路；

b)UVW三相同时短路；

c)UVW相与电机外壳短路；

d)UVW相开路。

检查驱动电机系统控制器是否进入安全状态，检查样机状态并记录此时的相电流、转矩指令、和输

出转矩，故障响应时间、故障信息等。

6.8.4.4测试判据

当发生故障时，驱动电机系统至少能进入3级故障，无其他异常现象，恢复正常状态后驱动电机系

统在额定转速和额定转矩下能正常运行。

6.8.5旋变输出开路/短路故障

6.8.5.1测试目的

由于旋变传感器接线松动或PIN引脚短路，导致控制器无法通过旋变信号读取电机位置信息，影响

转矩控制功能。

6.8.5.2测试条件

将控制器正确安装在测试台后，设置试验样机参数，使驱动电机系统进入正常待机模式，且此时系

统无故障报出。

6.8.5.3测试步骤

试验时，驱动电机系统控制器直流母线电压宜在额定电压下，系统处于电动工作状态下进行测试。

设定控制指令，使驱动电机系统在最高工作转速、额定转速分别进行测试，分别对测试装置的旋变

输出线圈如下表5设置。

表5故障设置条件

输出线圈故障动作

SIN+开路

SINSIN-开路

SIN+和SIN-短路

COS+开路

COSCOS-开路

COS+和COS-短路

检查并记录此时的转矩指令、输出转速、输出转矩、三相电流、故障响应时间及报警信息。

6.8.5.4测试判据

驱动电机系统应至少能正常进入3级故障。

6.8.6高压互锁线开路/短路故障

6.8.6.1测试目的

当高压互锁硬件信号出现开路或短路时，说明发生了高压互锁故障，驱动电机系统能够及时检测并

处理，避免出现故障损坏和扩大。

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6.8.6.2测试条件

将驱动电机系统正确安装在试验台后，高压互锁硬线连接故障模拟断路盒，使驱动电机系统进入正

常待机状态。

6.8.6.3测试步骤

在驱动或馈电模式下，模拟高压互锁硬线故障（开路或短路），检查驱动电机系统是否进入安全状

态，并记录此时的电流、转矩指令和输出转矩，故障及其他信息。

6.8.6.4测试判据

当发生故障时，驱动电机系统应至少能正常进入3级故障，无其他异常现象，恢复正常状态后驱动

电机系统在额定转速和额定转矩下能正常运行。

6.8.7高压直流侧开路故障

6.8.7.1测试目的

当电机控制器正常工作时需要连接直流侧高压母线，高压直流母线为驱动系统提供能量来源。当高

压直流母线断开或虚接时，电机控制器将无法有效的获得能量来源，从而使驱动系统无法正常工作。当

电机控制器直流侧发生开路时，电机控制器应及时检测故障并处理，使驱动系统进入产品设计规定的状

态，避免出现故障损坏和扩大。

6.8.7.2测试条件

电机及控制器安装在试验台架上，将电池模拟器输出端与电机控制器高压输入端相连接，设置试验

样机和试验台参数，使驱动电机系统进入正常待机状态，调节电池模拟器，使驱动电机系统处于额定电

压工作状态下。

6.8.7.3测试步骤

在电动或馈电模式下，控制驱动电机正常输出转速，在电机转速达到额定转速与最高工作转速时控

制电池模拟器，模拟高压直流侧开路故障，在此期间检查样机状态并记录此时的转矩指令、输出转速和

输出转矩，报警信息及其他信息。

6.8.7.4测试判据

在电动或馈电模式下，模拟高压直流侧开路故障，此时电机控制器能够准确识别出该故障，至少进

入2级故障，同时进入保护模式。

故障发生后调节电池模拟器，使驱动电机系统处于额定电压工作状态，此时故障码继续保持，并且

驱动电机系统不能正常输出动力。

故障发生后调节电池模拟器，使驱动电机系统处于额定电压工作状态，电机控制器重新上下电后故

障码清除，驱动电机系统恢复正常，能够正常输出动力。

6.8.8唤醒信号线开路/短路故障

6.8.8.1测试目的

纯电动汽车中，电机控制器在低压常电状态下受I/O信号的唤醒，该信号为唤醒信号，一般由整车

控制器输出。当电机控制器接收到唤醒信号后将进入到工作状态，唤醒信号作为电机控制器重要的外部

输入信号，当发生开路或短路时，驱动电机系统控制器应能够及时检测并处理，避免因为故障所带来的

安全隐患。

6.8.8.2测试条件

将被测试样机正确安装在试验台后，设置试验样机和试验台参数，使驱动电机系统进入正常待机状

态。调节电池模拟器，使驱动电机系统处于额定电压工作状态下，通过硬线将电机控制器的唤醒信号引

出，同时将唤醒信号电机控制器侧对应的电源端子与接地端子一并引出。

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6.8.8.3测试步骤

在电动或馈电模式下，控制驱动电机正常输出转矩，在此基础上模拟唤醒信号开路、唤醒信号对电

源短路、唤醒信号对地短路故障。在此期间检查样机状态并记录此时的转矩指令、输出转速和输出转矩，

报警信息及其他信息。

6.8.8.4测试判据

驱动电机系统控制器应至少能进入1级故障，具体情况判别如下：

a)在电动或馈电模式下，模拟唤醒信号线开路，此时驱动