摘要：EPS永磁同步电机失效导致的EPS故障是当前汽车召回的重要原因之一。本文基于EPS永磁同步电机模型，根据电机故障树分析，提出EPS永磁同步电机可靠性试验内容和方案。通过在荣威E50项目上的实际应用，验证了模型的有效性和试验方案的可行性。

    较传统的液压助力转向系统HPS而言，电动助力转向系统EPS具有节能、环保、转向力随车速可变等优点，这使它得到了大量的应用和推广。然而近几年，全球发生多起由于转向系统存在安全隐患导致的车辆召回事件，其中有一些是由EPS电机引起的。如2010年3月，通用召回约130万辆紧凑车，召回原因是助力转向电动机存在隐患；又如2009年1月，丰田在华召回约12万辆车，其原因是电动转向机总成EPS电机轴表面工艺处理的原因，导致电机作动不良，转向操纵助力不足。由此可见，EPS电机的安全性和可靠性直接影响车辆、驾驶及乘员的安全，故很有必要针对EPS电机的可靠性进行研究和分析。
    国内外已经针对电机可靠性进行了一些研究，黄洪剑研究了无刷直流电机轴承、绕组绝缘和驱动
电路的可靠性，得到电机工作2 000 h的可靠度为0997；EMANUEL BRANCATO认为中小型交流电机中，轴承故障和绕组绝缘故障占总故障数的97%;周V教授对汽车交流发电机的可靠性进行了建模和分析，认为电机绝缘系统、轴承、调节器电路和整流电路占电机总故障的91%；这些理论分析无疑会为电机的可靠性设计提供帮助。本文将从电机试验方面，结合EPS永磁同步电机（PMSM）的应用特点，对电机的可靠性试验进行研究。
    图1是一款带有霍尔位置传感器的EPS用PMSMO理论上图1的9个部件中的任何一个失效或故障，都会引起电机失效或故障。

    在该电机的应用中，并没有发生壳体、定子铁心部件失效，且EMANUEL BRANCATO同样认为壳体失效不是重要的，故在本文中不作考虑。该电机的可靠性框图如图2所示。

    1  EPS永磁同步电机失效模型
    EPS电机失效有多种形式，既有机械方面因素，如电机轴磨损、轴承损坏、磁瓦脱落等；也有电气方面，如相间短路、位置传感器故障、插接件压接不良等。电机的这些失效在EPS总成上表现为助力下降、助力（突然）消失和不能转向，这些后果都涉及到车辆和乘员的安全，为EPS系统不容忍。图3显示了一些部件在实际应用中的失效，它们都会导致电机不能正常工作，从而直接影响EPS的安全。

    根据电机的结构、应用环境、潜在失效模式分析（FMEA）和实际应用过程中发生的失效，绘制了电机的故障树，具体见图4。

    在图4中，每种故障都由几种因素引起，如磁铁脱落，引起的因素有铁心表面清洁度差、胶过少、加热温度低、保温时间短等。本文没有对每一项失效进行展开，对于EPS电机应用而言，分解到小总成级别就够了，至于更深层次的因素，则是由材料、工艺、环境等要素引起的，在此就不再赘述。
    图5列出了电机可能导致影响EPS安全的严重故障—EPS不能转向和EPS助力（突然）消失。虽然有些EPS助力消失是由于EPS控制器ECU的控制策略和Failsafe策略导致的，但产生问题的根源还是在电机本身，用户可感知的仍然是EPS助力（突然）消失，从而影响到行车安全。图5中没有罗列出的图4其余项，都会导致EPS助力下降，这种情况的风险相对来说较低。一般ECU在这种情况下都会在汽车仪表板上点亮黄色警示灯，通知驾驶员去维修车辆。

    2 可靠性试验
    2.1试验内容
    作为汽车的安全部件EPS，在使用过程中，严禁发生导致EPS不能转向或EPS助力消失的故障，否则将会导致极其严重的后果。汽车设计寿命的较高要求是30万km，根据试验规范要求，对应的转向系统循环次数为50000次，其中一次循环的定义为：转向盘从中间位置。左极限位置、中间位置。右极限位置叶中间位置。一般来说，零件要求要高于系统要求，在设计和试验过程中，可以按系统要求的1.6倍进行考核。影响EPS电机的可靠性因素，主要有电机转子、定子、联轴器、传感器等部件。电机的可靠性试验主要针对这些影响部件进行，共有9项，具体试验内容参见表1。

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