康迪K10純電動汽車行駛途中偶爾熄火

山東理工大學(xué) 費麗東

故障現(xiàn)象一輛康迪純電動汽車在市區(qū)正常行駛時突然減速，車速慢下來了，查看儀表，發(fā)現(xiàn)ready燈已經(jīng)熄滅且系統(tǒng)故障警告燈點亮；斷開電源開關(guān)，重新起動，ready燈正常，車輛可以正常行駛。

故障診斷該車為2015款康迪K10純電動汽車，已行駛約1萬km，已因該故障來報修多次，但因前幾次來報修時車輛均無癥狀，試車也沒有出現(xiàn)故障，無法修理。這次車主反映近期故障頻繁發(fā)生，根據(jù)車主反映的情況，與車主一起進行試車，車輛行駛了大約10 km，車輛突然失去動力，自動減速，踩加速踏板無反應(yīng)，車輛慢了下來；停車檢查車輛，發(fā)現(xiàn)儀表盤上的ready燈已經(jīng)熄滅，系統(tǒng)故障警告燈點亮，并在儀表盤上顯示故障代碼“Err01”。斷開電源開關(guān)，重新起動，ready燈可以點亮，車輛恢復(fù)正常，駕駛車輛回廠維修。

查閱維修資料，得知故障代號Err01的含義是“IGBT故障”。該車配備的是20 kW的三相交流異步電動機，最大轉(zhuǎn)矩為100 N·m。IGBT（Insulate-Gate Bipolar Transisto，絕緣柵雙極型晶體管）是電動汽車電控系統(tǒng)的核心部件，主要控制傳輸給驅(qū)動電動機的電流和控制驅(qū)動電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。該車型的IGBT裝在電動機控制器（MCU）里，根據(jù)故障現(xiàn)象和故障代碼的提示，故障應(yīng)該為IGBT損壞直接導(dǎo)致電流無法正常傳給驅(qū)動電動機，驅(qū)動電動機失去驅(qū)動動力，導(dǎo)致車輛行駛途中停車。

查閱康迪K10純電動汽車電路（圖1），動力母線B+和B-給MCU提供動力電源，駕駛?cè)说鸟{駛意圖通過加速踏板位置傳感器傳給MCU，MCU通過IGBT控制驅(qū)動電動機的電流（U、V、W線）頻率和電流大小，來控制驅(qū)動電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，以驅(qū)動車輛行駛?？梢钥隙ǖ氖荌GBT損壞會導(dǎo)致驅(qū)動電動機不工作，并且IGBT損壞后MCU感知存在故障，通過CAN線（11號和34號線）傳輸給儀表盤報警。

圖1 MCU電路

檢查動力母線連接到MCU的電路、MCU外部連接電路及MCU到驅(qū)動電動機的高壓電纜，均連接正常，且沒有松動、燒焦的痕跡，于是懷疑MCU內(nèi)部有問題。更換MCU后試車，故障仍然存在。

分析圖1，認為MCU工作所需要的其他重要參數(shù)會影響IGBT的正常工作，主要包括動力電源、低壓控制電源、加速踏板位置信號、編碼器信號、驅(qū)動電動機溫度信號等。

測量MCU各端子的工作電壓，均正常；檢測加速踏板位置傳感器的工作電壓，能隨著加速踏板行程的變化而變化；檢測編碼器的工作電源，用萬用表測量MCU上端子29的電壓，為0 V，測量端子6的電壓，為5 V，說明MCU的供電正常；測量驅(qū)動電動機溫度傳感器的電阻，正常。由于沒有發(fā)現(xiàn)異常點，維修陷入僵局。

筆者想了個簡單的辦法來檢測剩下的各部件對MCU的影響：斷開加速踏板位置傳感器導(dǎo)線連接器，起動ready燈，ready燈點亮，掛D擋儀表盤顯示無異常，可以判斷加速踏板位置傳感器不會導(dǎo)致該故障；斷開編碼器導(dǎo)線連接器，起動ready燈，ready燈點亮，掛D擋儀表盤ready燈熄滅，且立即顯示系統(tǒng)故障警告燈，顯示故障代碼“Err01”，因此筆者判斷，如果編碼器有故障，則有可能會導(dǎo)致車輛動力中斷，于是決定更換編碼器。

故障排除更換編碼器后試車，經(jīng)過反復(fù)試車，車輛能正常行駛，車輛再也沒有出現(xiàn)過失去動力的故障，交車2周后電話回訪車主，車主反映該車再也沒有出現(xiàn)突然失去動力的故障，故障排除。

故障總結(jié)編碼器怎么會導(dǎo)致車輛出現(xiàn)失去動力的故障呢？下面筆者從分析電動汽車驅(qū)動電動機編碼器的工作原理來了解本次故障的原因。

編碼器安裝在驅(qū)動電動機定子上，用來檢測轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。編碼器其實就是一個霍爾轉(zhuǎn)速傳感器，MCU向編碼器的2根線提供5 V直流電，拾取到驅(qū)動電動機的轉(zhuǎn)速信號（信號A、信號B），通過另外2根線傳輸給MCU，MCU接收到驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)速信號后才能夠?qū)︱?qū)動電動機進行調(diào)速控制，編碼器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速信號與MCU對驅(qū)動電動機的控制形成一個電動機閉環(huán)控制系統(tǒng)。MCU收集加速踏板信號和編碼器信號，通過運算把動力電池的電能轉(zhuǎn)換成電動機驅(qū)動電流，MCU在控制驅(qū)動電動機時必須收到編碼器的轉(zhuǎn)速信號，形成閉環(huán)控制，達到對驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩精確控制的目的，編碼器是驅(qū)動電動機控制中的重要環(huán)節(jié)，直接影響MCU對驅(qū)動電動機的控制。MCU對驅(qū)動電動機控制時，如果收集到轉(zhuǎn)速信號停止或收集到編碼器的轉(zhuǎn)速信號中斷，則MCU判斷驅(qū)動電動機卡滯，為了保護驅(qū)動電動機不被燒毀，MCU主動切斷驅(qū)動電流。由于本故障案例中車輛的編碼器存在偶發(fā)故障，工作中偶爾中斷電動機轉(zhuǎn)速信號，觸發(fā)MCU保護，切斷驅(qū)動電動機電流，導(dǎo)致車輛失去動力，觸發(fā)故障報警。