轴承电腐蚀评价方法及计算机可读存储介质与流程

本技术涉及电腐蚀评价领域，具体而言，涉及一种轴承电腐蚀评价方法及计算机可读存储介质。

背景技术：

1、随着新能源汽车产业的高速发展，电驱动系统不断向高电压、高功率密度方向演进。在脉宽调制（pwm，pulsewidthmodulation）逆变器驱动的电机系统中，逆变器的高频开关动作会在电机绕组与机壳之间产生高频共模电压，该共模电压通过电机内部的寄生电容耦合至转子轴，形成轴电压。当轴电压超过轴承润滑油膜的击穿阈值时，将产生轴电流，电流流经轴承内外圈及滚动体，在滚道表面造成电火花侵蚀（electricalerosion），即轴承电腐蚀。

2、轴承电腐蚀所造成的损伤将加剧轴承运行噪声与振动，缩短使用寿命，严重时可导致电机卡死，直接威胁行车安全。因此，轴承电腐蚀问题已成为新能源汽车电驱动系统可靠性的关键瓶颈之一。

3、目前，针对新能源汽车电机轴承电腐蚀的评价方法主要包括以下几种：

4、（1）整车道路耐久性试验：将电机安装于整车上，按照特定工况进行长期道路行驶，定期拆解检查轴承状态。该方法最接近实际使用工况，但试验周期极长（通常需要数月至数年），成本高昂，且受驾驶工况、环境条件等随机因素影响，结果可复现性差。

5、（2）电机台架耐久性试验：将电机置于测功机台架上，按照特定转速-转矩工况循环运行。相比整车试验，该方法提高了试验条件的一致性，但仍需较长时间（通常数周至数月）才能观察到明显的电腐蚀特征，且无法将电腐蚀与机械磨损的贡献有效解耦。

6、（3）轴承电蚀模拟试验：通过在轴承上施加直流或工频交流电压/电流，模拟电蚀过程。该方法可在一定程度上加速电腐蚀，但注入信号的频率和波形特征与电机实际运行中的轴电流存在本质差异——实际轴电流通常为高频脉冲或振荡波形，频谱可覆盖数十khz至数百mhz的范围。

7、（4）仿真分析：采用有限元或等效电路模型对轴电流路径和电腐蚀风险进行数值仿真。该方法效率高、成本低，但依赖于对电机寄生参数和润滑油膜特性的精确建模，模型准确性难以验证，且无法直接给出轴承电腐蚀的定量寿命评价结果。

8、综上所述，现有轴承电腐蚀评价方法普遍存在以下不足：试验周期长、成本高；难以实现电腐蚀过程的加速模拟；注入试验信号的频谱特征与实际轴电流存在显著差异；缺乏标准化的注入手段与评价判据。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种轴承电腐蚀评价方法及计算机可读存储介质，以解决现有技术存在的试验周期长、成本高、模拟与实际情况差异大、缺乏标准化方法的问题。

2、为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案：

3、第一方面，本技术提供了一种轴承电腐蚀评价方法，包括：

4、控制注入钳以电磁耦合方式向静止状态下的轴承注入目标值的宽带扫频射频电流；

5、根据注入链路的前向功率p_fwd和反向功率p_rev，确定轴承在目标高频段的阻抗频谱；

6、根据标准电阻电阻值、标准电阻在目标低频的响应电压和轴承在目标低频的响应电压，确定轴承在目标低频段的阻抗频谱；

7、根据所述轴承在目标高频段的阻抗频谱和所述轴承在目标低频段的阻抗频谱，确定轴承滚道-滚动体的阻抗电气参数，所述阻抗电气参数包括接触电阻r_c与油膜电容c_oil；

8、根据所述阻抗电气参数和校准曲线，确定轴承电腐蚀评价结果；所述轴承电腐蚀评价结果包括腐蚀等级、表面粗糙度和油膜状态，所述校准曲线用于表征所述阻抗电气参数与腐蚀等级、表面粗糙度、油膜状态之间的关系。

9、在一些技术方案中，在所述控制注入钳以电磁耦合方式向静止状态下的轴承注入目标值的宽带扫频射频电流之后，还包括：

10、根据注入链路的前向功率p_fwd和反向功率p_rev，确定注入链路电压驻波比vswr；

11、根据所述注入链路电压驻波比vswr，确定各频点注入数据的有效性和注入回合的有效性；

12、在注入回合无效的情况下，所述注入回合不计入有效回合数，执行额外回合作为补充。

13、在一些技术方案中，所述根据所述注入链路电压驻波比vswr，确定各频点注入数据的有效性和注入回合的有效性，包括：

14、根据注入链路电压驻波比vswr，分别确定各频点注入数据的有效性和各频点实际传导至轴承端的净功率；

15、在某频点注入数据无效的情况下，剔除该频点的能量累积值并标记为链路失配；

16、根据所述各频点实际传导至轴承端的净功率，确定注入回合的有效净功率；

17、根据所述注入回合的有效净功率，确定注入回合的有效性。

18、在一些技术方案中，所述根据注入链路的前向功率p_fwd和反向功率p_rev，确定轴承在目标高频段的阻抗频谱，包括：

19、根据注入链路的前向功率p_fwd和反向功率p_rev，确定注入链路电压驻波比vswr；

20、根据所述注入链路电压驻波比vswr，确定轴承在各频点处的阻抗；

21、根据所述轴承在各频点处的阻抗，确定轴承在目标高频段的阻抗频谱。

22、在一些技术方案中，在所述根据标准电阻电阻值、标准电阻在目标低频的响应电压和轴承在目标低频的响应电压，确定轴承在目标低频段的阻抗频谱之前，还包括：

23、在每完成目标数量的有效腐蚀注入回合后，将宽带扫频射频电流信号源从高频段切换至低频段；

24、控制所述宽带扫频射频电流信号源向标准电阻依次输出预设数量的离散目标低频连续波信号，记录标准电阻在目标低频的响应电压；

25、控制所述宽带扫频射频电流信号源向轴承依次输出预设数量的离散目标低频连续波信号，记录轴承在目标低频的响应电压。

26、在一些技术方案中，所述根据所述轴承在目标高频段的阻抗频谱和所述轴承在目标低频段的阻抗频谱，确定轴承滚道-滚动体的阻抗电气参数，包括：

27、根据所述轴承在目标高频段的阻抗频谱和所述轴承在目标低频段的阻抗频谱，利用非线性最小二乘法求解，得到轴承滚道-滚动体的阻抗电气参数。

28、在一些技术方案中，所述校准曲线采用以下方式预先构建得到：

29、选取同型号、同批次轴承至少5枚作为校准轴承，校准轴承no.1不作任何腐蚀注入，直接测量基准阻抗；校准轴承no.2-no.5分别执行20次、50次、80次和至失效的腐蚀注入回合，每枚轴承在注入结束后测量接触电阻r_c和油膜电容c_oil，然后拆检拍摄滚道表面照片并测量表面粗糙度ra；

30、根据以上至少5组校准数据，绘制以下三条曲线作为校准曲线：

31、(1)r_c--ra曲线：横轴为r_c值，纵轴为对应的ra值；

32、(2)r_c--腐蚀等级区间曲线：将r_c值按单调下降方向划分为五个区间，分别对应初始级至失效级五个参考点；

33、(3)c_oil--油膜状态曲线：将c_oil相对变化率与油膜退化程度对应。

34、在一些技术方案中，在所述根据所述阻抗电气参数和校准曲线，确定轴承电腐蚀评价结果之后，还包括：

35、根据有效频点占比、接触电阻r_c随时间的变化率、油膜电容c_oil随时间的变化率、接触电阻r_c的临界值，确定预警类型、是否增大电流或是否终止注入。

36、在一些技术方案中，在所述根据所述阻抗电气参数和校准曲线，确定轴承电腐蚀评价结果之后，还包括：

37、根据试验结束后的总累积有效净注入能量e_total、拆检后的轴承表面状态，确定电腐蚀敏感度系数；

38、所述拆检后的轴承表面状态包括表面粗糙度增量delta_ra或蚀坑面积密度rho，所述电腐蚀敏感度系数用于评价轴承的电腐蚀敏感性。

39、第二方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，所述介质上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行上述的方法。

40、与现有技术相比，本技术的有益效果为：

41、本技术提供的轴承电腐蚀评价方法核心理念为：放弃现有技术中“复现pwm轴电压波形”的工况模拟范式，转而采用emc传导抗扰度（bci）测试方法，通过信号源、功率放大器及电流注入钳组成的外部注入系统，以电磁耦合（非接触）方式向静止状态下的待测轴承注入宽带扫频射频电流（1-400mhz），以射频能量直接加速轴承材料的电蚀损伤累积。

42、该方法与现有轴承电蚀模拟方案的差异体现在三个核心层面：

43、（1）注入物理量：现有方案为电压源（复现轴电压），本技术为电流源（注入rf射频电流）。电压源方式必须精确复现pwm波形特征，而电流源方式只需控制rf射频电流的幅值和频谱，不关心波形精确度。

44、（2）耦合方式：现有方案为导线直连（电接触），本技术为注入钳电磁耦合（非接触）。非接触耦合避免了注入设备与轴承之间的直流电气连接，消除了直流偏置对电腐蚀机制的干扰。

45、（3）轴承状态：现有方案要求轴承旋转，本技术在静止状态下注入。静止注入从根本上排除了机械磨损的干扰，使评价结果纯粹反映电效应的损伤。

46、另外，本技术可大幅缩短评价周期：传统台架耐久试验需数周至数月，本技术方法50个基准注入回合（约7.3小时）即可在6206轴承滚道表面产生明显的电蚀坑及搓衣板纹特征。

47、注入信号频谱覆盖实际轴电流全频段：1-400mhz宽带扫频信号，频率覆盖范围比现有轴承电蚀模拟方案高出约4个数量级。1mhz以上油膜电容性阻抗占主导，容性位移电流引起的介质损耗加热效应可在油膜未击穿条件下持续破坏油膜性能。

48、操作简便、适用范围广：仅需常规emc试验设备，通过更换夹具可适配不同规格轴承。

49、双频段协同阻抗演化追踪——在线无损、零硬件增量、双参数独立评价。本技术在现有vswr监测数据基础上实现了阻抗信息的“寄生提取”——不增加任何硬件、不中断腐蚀注入，即可获得每8.7分钟一幅覆盖1-400mhz的完整阻抗频谱。通过r-c等效电路参数分离，将传统终点破坏性评价升级为全生命周期在线无损追踪，首次实现了轴承电腐蚀过程中“滚道金属损伤（r_c退化）”与“润滑油膜退化（c_oil漂移）”两种失效机制的独立量化诊断。同时，通过校准曲线的建立，实现了从阻抗电气参数到腐蚀物理等级的定量映射，使日常试验无需逐一拆检即可获得量化腐蚀评价结论。

50、进一步地，能量审计机制确保试验高度可复现：50ohm标准链路校准+闭环电流控制+vswr实时监测+有效净功率积分，确保每一有效腐蚀回合施加的真实电磁能量严格一致。