北汽新能源純電動汽車驅(qū)動電機控制系統(tǒng)故障維修

所屬分類：經(jīng)濟論文閱讀次時間：2020-02-25 04:26

本文摘要：近年來，在我國作為新能源技術(shù)的純電動汽車的研發(fā)與應(yīng)用取得了突破性發(fā)展。這就客觀要求汽車維修行業(yè)提升維修水平,升級故障維修手段，利用有效的電子診斷技術(shù)提升新能源汽車維修效率。本文以北汽新能源純電動汽車的具體故障作為切入點，通過故障分析及其排除

　　近年來，在我國作為新能源技術(shù)的純電動汽車的研發(fā)與應(yīng)用取得了突破性發(fā)展。這就客觀要求汽車維修行業(yè)提升維修水平,升級故障維修手段，利用有效的電子診斷技術(shù)提升新能源汽車維修效率。本文以北汽新能源純電動汽車的具體故障作為切入點，通過故障分析及其排除過程，對新能源汽車維修關(guān)鍵技術(shù)進行相應(yīng)的探究。

新能源汽車

　　能源方向從業(yè)者評職知識：能源與動力工程方向的sci刊物

　　Journal of Materiomics旨在為材料科學(xué)的一般領(lǐng)域的研究提供一個出版平臺，特別是對先進材料的成分，加工，結(jié)構(gòu)，性質(zhì)和性能之間關(guān)系的系統(tǒng)研究。期刊內(nèi)容主要關(guān)注以下方面：功能材料，包括鐵電體，壓電，多鐵，磁性; 半導(dǎo)體，光電子和電子材料等;用于太陽能，電池，燃料電池，熱電轉(zhuǎn)換，儲氫等的先進能源材料;納米級和低維材料，有望用于納米技術(shù)和環(huán)境科學(xué)等。

　　一、故障現(xiàn)象

　　—輛北汽生產(chǎn)的EV160新能源純電動汽車，整車型號為:BJ7OOOB3D5-BEV,電機型號為：TZ20S02,電池型號為：29/135/220-80Ah,電池工作電壓為320Vo該車行駛里程為0.56萬km,出現(xiàn)無法行駛且儀表報警燈常亮、報警音鳴叫的故障;故障發(fā)生時電機有沉悶的“咔、咔”聲。

　　二、系統(tǒng)重要作用及其結(jié)構(gòu)原理

　　驅(qū)動電機系統(tǒng)由驅(qū)動電動機(DM)、驅(qū)動電機控制器(MCU)構(gòu)成，通過高低壓線束與整車其它系統(tǒng)作電氣連接。驅(qū)動電機系統(tǒng)是純電動汽車三大核心部件之一，是車輛行駛的主要執(zhí)行機構(gòu)，其特性決定了車輛的主要性能指標(biāo)，直接影響車輛動力性、經(jīng)濟性和用戶駕乘感受。

　　1.驅(qū)動電機系統(tǒng)工作原理

　　在驅(qū)動電機系統(tǒng)中，驅(qū)動電機的輸出動作主要是執(zhí)行控制單元給出的命令，即控制器輸出命令�？刂破髦饕菍⑤斎氲闹绷麟娔孀兂呻妷骸㈩l率可調(diào)的三相交流電，供給配套的三相交流永磁同步電機使用。整車控制器(VCU)根據(jù)駕駛員意圖發(fā)出各種指令，電機控制器響應(yīng)并反饋，實時調(diào)整驅(qū)動電機輸出，以實現(xiàn)整車的怠速、前行、倒車、停車、能量回收以及駐坡等功能。電機控制器另一個重要功能是通信和保護,實時進行狀態(tài)和故障檢測，保護驅(qū)動電機系統(tǒng)和整車安全可靠運行。電機控制器(MCU)由逆變器和控制器兩部分組成。驅(qū)動電機控制器采用三相兩電平電壓源型逆變器。

　　逆變器負(fù)責(zé)將動力電池輸送的直流電電能逆變成三相交流電給汽車驅(qū)動電機提供電源;控制器接受驅(qū)動電機和其它部件的信號反饋到儀表，當(dāng)發(fā)生制動或者加速行為時，它能控制變頻器頻率的升降，從而達(dá)到加速或減速的目的。電機控制器是依靠內(nèi)置旋轉(zhuǎn)變壓器、溫度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器等來提供電機的工作狀態(tài)信息，并將驅(qū)動電機運行狀態(tài)信息實時發(fā)送給VCU。驅(qū)動電機系統(tǒng)的控制中心,又稱智能功率模塊,以絕緣柵雙極型晶體管模塊(IGBT)為核心，輔以驅(qū)動集成電路、主控集成電路，對所有的輸入信號進行處理,并將驅(qū)動電機控制系統(tǒng)運行狀態(tài)的信息通過CAN2.0網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給整車控制器，同時也會儲存故障碼和數(shù)據(jù)。

　　2.驅(qū)動電機關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)及其工作原理

　　驅(qū)動電動機采用永磁同步電機(PMSM)，是動力系統(tǒng)的重要執(zhí)行機構(gòu)，是電能與機械能轉(zhuǎn)化的部件，且自身的運行狀態(tài)等信息可以被采集到驅(qū)動電機控制器。驅(qū)動電動機主要零件由油封、前端蓋及吊環(huán)、定子組件、轉(zhuǎn)子組件、后端蓋、接線盒組件、接線盒蓋、旋變蓋板、懸置支架等部件組成。驅(qū)動電機內(nèi)部安裝了一些傳感器,這些傳感器包括:用以檢測電機轉(zhuǎn)子位置的旋轉(zhuǎn)變壓器;解碼后可以獲知電機轉(zhuǎn)速的控制器;用以檢測驅(qū)動電機繞組的溫度，并將信息提供給電機控制器，再由電機控制器通過CAN線傳給整車控制器(VCU)，進而控制水泵工作、水路循環(huán)、冷卻電子扇工作,調(diào)節(jié)驅(qū)動電機的工作溫度的溫度傳感器。

　　3.旋轉(zhuǎn)變壓器工作原理

　　旋轉(zhuǎn)變壓器又稱解析器，安裝在驅(qū)動電機上，用來測量旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)軸角位移和角速度，能夠檢測電機的位置、轉(zhuǎn)速和方向，通過脈沖磁場計數(shù)可以獲知電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，從而控制車速。旋轉(zhuǎn)變壓器的傳感器線圈由勵磁、正弦和余弦3組線圈組成，輸入、輸出信號及其波形。

　　三、檢修過程

　　參照北汽新能源EV160純電動汽車電機控制器(MCU)的電路圖如圖3所示，對照實物圖，識別電機與電機控制器對應(yīng)的連接插頭，本人按照以下步驟進行故障檢修。

　　1.讀取故障碼連接解碼儀，讀取故障碼為P116016,MCUTGBT驅(qū)動電路過流故障(A相/U相)。診斷儀器沒有明確的故障點或故障原因的指引，現(xiàn)需進一步檢修以確認(rèn)故障原因。

　　2.檢測高壓系統(tǒng)斷掉蓄電池負(fù)極并用電工膠布將其金屬部分纏繞，避免接觸車身。然后切斷設(shè)置在車內(nèi)手套箱位置的高壓保險。過5miii后，拆卸連接動力電池到高壓盒之間的高壓電纜，使用萬用表測量高壓電池來電情況，測量結(jié)果顯不為0.1V,咼壓系統(tǒng)成功下電。

　　3.檢測電機控制器在高壓系統(tǒng)斷電后，使用萬用表、兆歐表對電機控制器MCU進行測量并將結(jié)果填寫在表1里面。通過與標(biāo)準(zhǔn)值對比，結(jié)果正常。

　　4.測量MCU電源保險FB10汽車前艙部分找出保險與繼電器盒，檢查MCU電源保險FB10,測量保險絲電阻值，正常值小于1Q,測量值為0.2Q,測量結(jié)果正常。

　　5.檢測電源繼電器測量MCU電源繼電器線圈端子2個插腳之間的電阻值，正常值為133Q左右，測量值為92Q,測量結(jié)果正常。測量電源繼電器開關(guān)端子的導(dǎo)通性，將電源繼電器線圈端子2個插腳分別接蓄電池正負(fù)極，萬用表調(diào)節(jié)到200Q電阻擋，測量繼電器2個開關(guān)端子是否導(dǎo)通，測量值為0.1Q,正常值為小于1Q,測量結(jié)果正常。

　　6.測量MCU低壓控制插頭1#腳電壓用探針插入MCU低壓插件T3的1#腳，測量1#腳電壓，正常值為12V左右。測量值為12.4V，測量結(jié)果正常。

　　7•測量旋轉(zhuǎn)變壓器各個繞組阻值及其波形(1)使用萬用表電阻擋測量MCU低壓插件T35的22.23#端子的電阻值，正常值為50~70Q,測量值為52.211，測量結(jié)果正常;測量34、35#端子的電阻值，正常值為50-700,測量值為50.3Q,測量結(jié)果正常;測量11、12#端子的電阻值，正常值為20~40Q,測量值為20.811,測量結(jié)果正常。因此，可以判定旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁、正弦和余弦3組線圈阻值正常。(2)使用萬用表電阻擋測量驅(qū)動電機旋變插件T19b的A與MCU低壓插件T35的12#端子、B與11#端子、E與23#端子、F與22#端子、C與35#端子、D與34#端子的電阻值,正常值為0.2〜0.5Q,測量值為0.370左右，測量結(jié)果正常。(3)使用示波器通過驅(qū)動電機旋變插件T19b測量旋轉(zhuǎn)變壓器各個繞組波形，發(fā)現(xiàn)A與B端子、C與D端子之間可以調(diào)取波形并且經(jīng)過頻率調(diào)整后，其波形符合維修手冊中所示標(biāo)準(zhǔn)波形;但是，E與F端子之間無法調(diào)取波形。(4)使用萬用表電阻擋測量端子E與車身搭鐵之間的電阻值，結(jié)果為0.96Q。原來是線束對地搭鐵o四、故障排除由于旋轉(zhuǎn)變壓器的線束端子E與車身搭鐵短路(即對地短路)，導(dǎo)致旋變工作不正常，電機控制器MCU無法起動電機，所以總是有起動趨勢但車輛始終無法運轉(zhuǎn)前行并伴隨有沉悶的電機起動聲音。征得廠家同意更換低壓線束后試車，車輛運轉(zhuǎn)正常。連接解碼儀，刪除歷史故障碼，再次讀取故障碼,儀器顯示沒有故障碼，證明故障排除。

　　五、總結(jié)

　　面對新能源純電動汽車故障檢修，要先了解整個三電系統(tǒng)(電池、電機、電控系統(tǒng))的電氣和機械連接關(guān)系及其工作原理。在故障排除過程中，根據(jù)故障現(xiàn)象和故障碼顯示確定故障的大致范圍，按照線路或?qū)嵨飯D形，同時識別電機與電機控制器對應(yīng)的每一個連接插頭,始終向著使驅(qū)動電機正常運轉(zhuǎn)的目標(biāo)，進行綜合分析、逐步排查并結(jié)合換件驗證進行檢修。這樣就可以比較快速的找到故障點并將其排除,使車輛恢復(fù)正常使用性能。