TCSAE《电动汽车驱动电机轴承电腐蚀试验及评价方法》

ICS43.120

CCS434T47

中国汽车工程学会2341中国汽车工程学会2341中国汽车工程学会2341

团体标准

T/CSAExx－20xx

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电动汽车驱动电机轴承电腐蚀试验及

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评价方法

Bearingelectriccorrosiontestandevaluationmethodsforelectricvehicledrive

价价motors

中国汽车工程学会2341中国汽车工程学会2341（征求意见稿）中国汽车工程学会2341

在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

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20xx-xx-xx发布20xx-xx-xx实施

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中国汽车工程学会发布

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前言

中国汽车工程学会2341本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则中国汽车工程学会2341第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定中国汽车工程学会2341

起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利,本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由中国汽车工程学会电动汽车产业技术创新战略联盟提出。

本文件由中国汽车工程学会归口

本文件起草单位：哈尔滨工业大学、上海理工大学、北京交通大学、中汽研新能源汽车检验中心（天

津）有限公司、中国长安汽车集团创新研究总院、重庆长安汽车股份有限公司、无锡星驱动力科技有限

公司中国汽车工程学会2341中国汽车工程学会2341中国汽车工程学会2341

本文件主要起草人：杜博超、杨明亮、赵礼辉、张东东、翁硕、刘瑞芳、李知浩、邱子桢、孔治国、

张维、张小发、曹启亮、康晓磊、王雪东、张扬、于海生、韦国念、罗廷银

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II

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T/CSAExx—20xx

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电动汽车驱动电机轴承电腐蚀试验及评价方法

1范围

本文件描述了电动汽车驱动电机轴承电腐蚀试验方法及轴承电腐蚀损伤评价方法，包括试验条件、

中国汽车工程学会2341试验仪器、单轴承电腐蚀试验、驱动电机轴承电腐蚀试验、试验报告中国汽车工程学会2341及损伤评价方法中国汽车工程学会2341等内容。

本文件适用于由电压源型电机控制器驱动的电动汽车驱动电机的轴承电腐蚀试验及电腐蚀损伤评

价，轴承类型为非绝缘滚珠轴承，润滑方式可以使用脂润滑或油液润滑。

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，

中国汽车工程学会2341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）适用于中国汽车工程学会2341中国汽车工程学会2341本

文件。

GB/T18488.1电动汽车用驱动电机系统-第1部分：技术条件

GB/T18488.2电动汽车用驱动电机系统-第2部分：试验方法

T/CSAE383—2024电动汽车用驱动电机系统轴电压和轴电流试验方法

3术语和定义

中国汽车工程学会2341中国汽车工程学会2341中国汽车工程学会2341

GB/T18488.1、GB/T18488.2和T/CSAE383—2024中界定的术语，以及下列术语定义适用于本文件。

3.1

轴承电腐蚀bearingelectriccorrosion

电流持续通过电机轴承，造成轴承滚珠和内外滚道表面出现磨砂、点蚀、凹槽等痕迹，润滑剂出现

老化的损伤现象。

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3.2

轴承电压bearingvoltage

电机轴承内外圈之间的电压。

4试验目的

中国汽车工程学会2341采用单轴承试验平台和驱动电机试验平台，利中国汽车工程学会2341用标准中所规定的工况试验方法和评价方法，中国汽车工程学会2341对电机

轴承进行电腐蚀试验和评估。

5环境条件

如无特殊要求，试验环境条件按照GB/T18488-2024中的6.1.1的规定进行。

中国汽车工程学会23416测量仪器中国汽车工程学会2341中国汽车工程学会2341

1

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仪器的精度或误差应不低于表1的要求，并满足实际测量的精度要求。

表1测量仪器及精度要求

序号测试仪器要求

1欧姆表精度≤±0.1Ω

2示波器带宽≥200MHz

中国汽车工程学会23413中国汽车工程学会2341差分电压探头精度≤±0.1V,带宽≥100中国汽车工程学会2341MHz

4电流探头精度≤±0.01A，带宽≥100MHz

5碳纤维电刷静态接触电阻≤1Ω

6温度传感器精度≤±0.5℃

7振动传感器灵敏度≥100mV/g

7单轴承电腐蚀试验

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7.1试验准备

7.1.1电压产生装置参数要求

采用电压产生装置，输出如下图1所示的电压波形，装置可以调节输出电压的幅值、开关频率和开

关速度，装置输出的电压峰峰值应达到200V以上，输出电压误差小于±0.5V，宜采用如下方法获得电

压产生装置。

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图1电压产生装置输出的模拟轴承电压波形（单开关周期）

7.1.2试验电源

1台可调压直流电压源，额定功率大于200W，输出电压不低于200V，输出电压误差小于±0.5V。

7.1.3电压产生装置方案

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1台电压源型三相电机控制器，直流母线电压应不低于200V，额定功率大于200W，宜使用与试验

电机配套的电机控制器。如图2所示，在控制器外部用两只等容值的薄膜电容Ca和Cb串联在直流母线电

压正负极之间，电容Ca和Cb之间为O点。电机控制器输出端连接三相对称RC电路，三只电容另一端星型

连接，得到N点。N点后连接薄膜电容Co1一端，电容Co1的另一端连接电容Co2的一端，电容Co2的另一端

连接O点。电容Co2的一端作为电压输出的正极，O点为电压输出的负极。

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图2电压产生装置电路配置

7.1.4电腐蚀试验平台

7.1.4.1基本组成

试验平台应包括：底板、电动机1台、试验轴承及轴承座各1个、支撑轴承和轴承座各1个，绝

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缘联轴器1个、转轴1根、径向力和轴向力加载装置各1套、绝缘层3块、温度传感器1只、振动传感

器1只、碳纤维电刷1个。

7.1.4.2安装要求

a）参考地连接：平台应连接到配电系统的参考地；

b）轴承安装：试验轴承型号应与试验电机轴承型号一致，试验轴承应安装于试验轴承座内，支撑

轴承安装于支撑轴承座内；

c）电动机与转轴连接：电动机轴伸端应通过绝缘联轴器连接转轴一端，转轴的近绝缘联轴器侧应

中国汽车工程学会2341安装支撑轴承和轴承座，转轴的另一端应安装试验轴承和轴承座，径向力和轴向力加载装置的加载触头中国汽车工程学会2341中国汽车工程学会2341

应紧贴试验轴承，碳纤维电刷应在靠近试验轴承的位置与转轴可靠接触。

d）传感器连接：温度和振动传感器连接到数采系统，数采系统将这些信号传递给上位机，用于实

时监控和数据分析。

7.1.4.3绝缘要求

a）绝缘层安装：试验轴承座、支撑轴承座和径向力、轴向力加载装置与底板之间垫应垫有绝缘层，

使用欧姆表测量绝缘层电阻时，阻值应不小于1MΩ；

中国汽车工程学会2341b）绝缘联轴器检查：采用欧姆表测量绝缘联轴器的绝缘电阻中国汽车工程学会2341，阻值应不小于1MΩ中国汽车工程学会2341。

7.1.4.4传感器布局

a）温度传感器：应放置于试验轴承座内部，用于测试试验轴承外圈温度

b）振动传感器：应紧贴试验轴承座表面，并靠近轴承外圈位置；

7.1.4.5润滑与冷却

a）脂润滑轴承试验，轴承座可采用水冷散热，冷却液流速和压力根据试验需要设定；

b）油液润滑轴承试验，喷油量和频率根据试验需要设定。

中国汽车工程学会2341搭建的试验平台设置应参考图3和图中国汽车工程学会23414所示，详细展示平台的布局和设备连接。中国汽车工程学会2341

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图3单轴承电腐蚀试验平台示意图（脂润滑轴承）

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图4单轴承电腐蚀试验平台示意图（油润滑轴承）

7.1.5电压施加接线方法

电压产生装置与测试平台的连接如图5和6所示，电压产生装置正极连接碳纤维电刷，碳纤维电

刷与转轴可靠接触，电压产生装置的负极连接试验轴承座。

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图5轴承电腐蚀试验电压施加方法示意图（脂润滑轴承）

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图6轴承电腐蚀试验电压施加方法示意图（油润滑轴承）

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7.1.6数据采集及分析系统

多通道的数采系统用于采集轴承温度和振动信号，将信号传递给上位机进行处理，上位机对振动信

号进行频谱分析，根据异常的频率和幅值，判断轴承电腐蚀损坏程度。

上位机软件具备系统设置、实时和历史数据显示及查询、数据分析、异常报警、界面组态等功能。

上位机软件实施显示测试轴承的温度、电机转速等信息，可预设温度和振动信号的报警阈值。

中国汽车工程学会23417.2试验步骤中国汽车工程学会2341中国汽车工程学会2341

试验过程中，油冷轴承的润滑油和脂润滑轴承的冷却介质采用实际电驱系统的最高温度，具体试验

步骤如下：

a）轴承电压测试：将试验电机两端轴承换成陶瓷球轴承，取消试验电机的导电环，采用最大母线

电压供电，不加负载，进行额定转速下的轴承电压测试，轴承电压测试方案应采用团标T/CSAE

383—2024中规定的试验方法，记录阶梯波轴承电压稳定阶段的幅值为Vb，电压尖峰值为Vb_p。

b）调整电压输出：调整图2中直流电源的输出电压，使得电压产生装置输出的阶梯波电压稳定阶

中国汽车工程学会2341段幅值为Vb，电压尖峰值为Vb_p；如果电压尖峰值存在较大误差，中国汽车工程学会2341应通过调整电机控制器功率开关驱中国汽车工程学会2341

动电路的驱动电阻使得输出电压尖峰值为Vb_p。

c）连接测试设备：应按照图4和5所示的接线方法，将电压产生装置的正极和负极通过导线分别

连接到电刷和试验轴承座，使用电流探头测量导线的电流，获得真实轴承电流，使用电压探头测量碳纤

维电刷和试验轴承座之间的电压，获得轴承电压。

d）设定试验工况：在上位机软件中编制好试验工况数据，工况数据应包括：转速与时间的数据，

径向力和轴向力与时间的数据，工况循环次数。应预设轴承电腐蚀的振动判定阈值，设定轴承过温、电

中国汽车工程学会2341动机过流、超速等保护值。e)启动试验并记录数据：中国汽车工程学会2341启动运行工况程序，使电动机拖动试验轴承旋转，中国汽车工程学会2341

径向力和轴向力加载装置对试验轴承施加机械力，打开轴承电压模拟器的开关，施加电应力，根据需要

在各阶段记录轴承电流和轴承电压的波形及峰峰值。

f）停止试验：当测试结果达到阈值后，认定轴承发生电腐蚀损坏，停止试验。

7.3试验数据处理

a）试验开始时，应记录试验开始到轴承发生故障的总时间，上位机软件应在试验过程中持续记录

并存储轴承振动和温度信号数据

中国汽车工程学会2341;中国汽车工程学会2341中国汽车工程学会2341

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b）试验测试过程中，应根据需要利用示波器测试轴承电压和轴承电流波形，并记录相关数据；

c）在第1个试验轴承测试完成后，应取下故障轴承，换上同一型号的新试验轴承，其他测试条件

保持一致，重新进行试验。试验需要至少重复进行3次，分别得到轴承试验时间ta、tb和tc。

d）试验结束后，应通过机械手段切开轴承，使用高倍显微镜或电镜观察并测量轴承内外滚道、滚

珠的腐蚀坑大小并记录。对于脂润滑轴承，还需测量润滑脂的变质程度并记录。根据这些损伤情况综合

判断轴承电腐蚀的程度。

中国汽车工程学会2341中国汽车工程学会2341中国汽车工程学会2341

7.4试验报告

试验报告中应至少提供以下方面的测试信息：

a）试验日期；

b）测试轴承型号；

c）振动和温度报警阈值；

d）测试总时长；

中国汽车工程学会2341e）振动和温度数据记录；中国汽车工程学会2341中国汽车工程学会2341

f）轴承电压和轴承电流大小记录；

g）异常情况记录。

试验测试数据记录表参照附录A.1。

采用电压产生装置为轴承施加电激励，典型的轴承电压和轴承电流波形见附录B.1和B.2。

8驱动电机轴承电腐蚀试验

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8.1试验准备

采用电机可靠性试验平台对电机进行试验，试验电源由动力电池或直流电源供电。

8.2试验工况

试验过程中，冷却介质的水冷温度应为电驱系统最高水温，油冷温度应为电驱系统最高油温，进行

严苛工况试验，具体步骤如下：

中国汽车工程学会2341a）0-t1时刻:请求正向额定转矩，转速为零，维持中国汽车工程学会2341150s中国汽车工程学会2341

b）t1-t2时刻:请求正向额定转矩，转速按照500rpm/s的升降率，提升至最高工作转速nmax的10%

c）t2-t3时刻:请求正向额定转矩,转速按照10%nmax的低速转速维持300s

d）t3-t4时刻:保持额定功率，转速按照500rpm/s的升降率，提升至最高工作转速nmax

e）t4-t5时刻:维持最高转速300s，快速进行转矩调节

f）t5-t6时刻:请求负向额定转矩，转速按照500rpm/s的升降率降低至最高工作转速nmax的10%

g）t6-t7时刻:请求负向额定转矩，转速按照10%nmax的低速转速维持300s

中国汽车工程学会2341h）t7-t8时刻:请求负向额定转矩，转速按照中国汽车工程学会2341500rpm/s的升降率降低至0rpm/s中国汽车工程学会2341

i）t7-t8时刻:请求负向额定转矩，转速为零，维持150s。

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图7驱动电机测试工况

8.3数据记录

中国汽车工程学会2341中国汽车工程学会2341中国汽车工程学会2341

试验结束，通过机械手段切开轴承，采用高倍光学显微镜观察并测量轴承内外滚道、滚珠的腐蚀坑

大小，进行记录。对于脂润滑轴承，还需测量润滑脂的变质程度并记录。

8.4试验报告

试验报告中应至少提供以下方面的测试信息：

a)试验日期；

b)试验电机主要参数，附加照片及必要说明；

中国汽车工程学会2341c)每2小时记录轴承电压大小，轴承电压采用差分电压探头进行测试，测试方案参考团标中国汽车工程学会2341中国汽车工程学会2341T/CSAE

383—2024，并将测量结果画在以运行时间为横坐标的监督曲线上；

d)异常情况记录。

驱动电机轴承电腐蚀试验的轴承电压和轴承电流的测试数据记录表参照附录A.2。

9轴承电腐蚀评价方法

中国汽车工程学会23419.1轴承电腐蚀程度评价曲线中国汽车工程学会2341中国汽车工程学会2341

利用轴承振动信号对轴承电腐蚀程度进行评价，利用单轴承电腐蚀试验方法，采用不同电压进行定

时截尾试验，获取不同电腐蚀程度轴承的振动信号水平，建立电腐蚀程度评价曲线。具体步骤如下：

a）按照7.2中的方法测量试验电机轴承电压Vb_r，通过调整单轴承电腐蚀平台电压产生装置输出

不同激励电压，电压按照0.2Vb_r、0.6Vb_r、Vb_r、1.4Vb_r四个等级进行设置。

b）采用定时截尾法进行试验，采用恒定转速、径向力、轴向力工况，每个电压等级下的试验轴承

数量不少于3个。

中国汽车工程学会2341中国汽车工程学会2341中国汽车工程学会2341

c）试验得到不同电腐蚀程度的故障轴承，故障轴承的典型电腐蚀损伤痕迹见附录B.3。测试这些

故障轴承的振动水平，记录振动信号时域的均方根值和频域的频谱幅值，每组3个试验轴承的振动信号

水平取平均值后作为最终该工况下轴承的振动信号水平，最终得到4个电压水平对应的故障轴承振动信

号幅值分别为g1、g2、g3、g4。

d）对获取的振动信号数据进行拟合，得到轴承电腐蚀程度评价曲线如图8所示，曲线分为5个区

域，电腐蚀程度逐级增加，图8作为电腐蚀程度的量化评判参考标准。

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振动信号

g4

g3

严重

g2

重度

中国汽车工程学会2341g1中国汽车工程学会2341中国汽车工程学会2341

中度

轻度

正常

0

0

轴承电压

图8轴承电腐蚀程度评价曲线

9.2轴承电腐蚀评价流程

中国汽车工程学会2341a）按照7和8中的电腐蚀试验方法进行试验，将试验结中国汽车工程学会2341束后的轴承安装到单轴承电腐蚀试验平台，中国汽车工程学会2341

获得轴承的振动信号水平为g。

b）对照轴承电腐蚀程度评价曲线，获取轴承电腐蚀程度等级。

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附录A

(资料性)

试验数据记录表

单轴承和驱动电机轴承电腐蚀试验的数据记录参照表A.1和A.2。

表A.1单轴承试验数据记录表

中国汽车工程学会2341测轴直流水冷温度(℃)油冷温度(℃)中国汽车工程学会2341电机转径向轴向稳定轴轴承中国汽车工程学会2341轴承轴承循

试承母线流量（L/min）流量（L/min）速力力承电压电压电流电流环

工型电压(rpm)(kN)(kN)幅值/峰波形峰峰波形次

况号(V)值电压值数

(V)

1

2

中国汽车工程学会23413中国汽车工程学会2341中国汽车工程学会2341

4

5

6

7

8

9

中国汽车工程学会234110中国汽车工程学会2341中国汽车工程学会2341

表A.2驱动电机轴承电腐蚀试验数据记录表

测轴直流水冷温度(℃)油冷温度(℃)电机转电机转矩稳定轴承轴承轴承轴承循

试承母线流量（L/min）流量（L/min）速（Nm）电压幅值电压电流电流环

工型电压(rpm)/峰值电波形峰峰波形次

况号(V)压(V)值数

1

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2

3

4

5

6

7

8

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9

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附录B

(资料性)

典型轴承电压、轴承电流波形和轴承电腐蚀损伤痕迹（采用单轴承电腐蚀试验平台进行试验）

采用电压产生装置为轴承施加电激励，测量得到的轴承电压和轴承电流典型波形，见图B.1和图B.2。

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B.1轴承电压和EDM轴承电流典型波形示意图

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B.2轴承电压和dv/dt轴承电流（对应电机内部高频环路轴承电流）典型波形示意图

采用单轴承电腐蚀试验平台进行试验得到的轴承电腐蚀损伤痕迹，见图B.3。

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B.3单轴承电腐蚀平台试验得到的典型轴承电腐蚀损伤痕迹示意图

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目次

中国汽车工程学会2341中国汽车工程学会2341中国汽车工程学会2341

前言............................................................................................................................................................II

1适用范围........................................................................................................................................................1

2规范性引用文件............................................................................................................................................1

3术语和定义....................................................................................................................................................1

4试验目的........................................................................................................................................................1

5试验环境条件................................................................................................................................................1

中国汽车工程学会23416试验测量仪器................................................................中国汽车工程学会2341................................................................中国汽车工程学会2341................1

7单轴承电腐蚀试验........................................................................................................................................2

8驱动电机轴承电腐蚀试验............................................................................................................................6

9轴承电腐蚀评价方法.....................................................................................................错误!未定义书签。

附录A(资料性)试验数据记录表...................................................................................................................9

附录B(资料性)轴承电压、轴承电流波形和轴承电腐蚀损伤痕迹..........................................................10

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