電動汽車輪轂電機故障診斷與維修

陸展

摘 要：該案例中故障點主要集中在電機供電線路損壞以及電機傳感器損壞兩方面，這一案例在電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)故障當中屬于典型案例，筆者希望通過本文的分析可為維修人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：電機供電線路；傳感器；驅(qū)動系統(tǒng)故障

1 故障現(xiàn)象

一輛教研用輪轂電機驅(qū)動式純電動汽車行駛時突然動力下降，動力不足，無法滿足緊急加速以及爬坡的需要。

2 檢查分析

使用舉升機舉起車輛后，先后掛前進擋和倒擋，腳踩加速踏板，操作后發(fā)現(xiàn)車輛的兩個后輪當中右輪不轉(zhuǎn)，對此初步診斷為右輪動力系統(tǒng)故障。一般而言，驅(qū)動系統(tǒng)主要由兩部分組成，分別是控制器和電機。車輛當中設(shè)有2個獨立控制器，其可有效控制后軸的2個驅(qū)動輪轂。車輛左輪驅(qū)動正常，因此筆者將左后輪控制器與右后輪控制器調(diào)位，用左后輪控制器控制右后電機，結(jié)果依然沒有排除故障，故而我們將故障鎖定到右后輪轂電機自身問題。

電機為直流無刷電動機，電機定子中有三組線圈，線圈采取星狀連接方式。稀土永磁材料制作成的磁塊粘貼在了電機轉(zhuǎn)子內(nèi)圈當中，主要由三組霍爾傳感器完成轉(zhuǎn)子磁場變換檢測，并將信號傳輸?shù)娇刂破鳟斨小？刂破饕孕盘枮橐罁?jù)，控制定子電流的大小和方向，讓電機帶動車輪轉(zhuǎn)動。在回收制動能量過程中，車輪會帶動電機旋轉(zhuǎn)，且永磁體運動產(chǎn)生的磁場會不斷運動，進而在定子線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這時電動機可替代發(fā)電機。

另外，斷開點火開關(guān)時，控制器會立即停止運轉(zhuǎn)，定子線圈處于斷路狀態(tài)，這種情況下，感應(yīng)電動勢無法形成回路，定子線圈當中無法獲得感應(yīng)電流，不能形成反力矩，這種狀態(tài)下驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動的阻力較小。下面為燒蝕的電機外部線束圖，見圖1。

斷開點火開關(guān)時，轉(zhuǎn)動2個后輪，左側(cè)的阻力較小而右側(cè)阻力較大，證明后輪電機定子線圈當中產(chǎn)生了感應(yīng)電流并形成回路?？刂破骺烧＿\轉(zhuǎn)，故而電機定子線圈線束短路是引起這一故障的主要原因。

利用萬能表測電機定子線圈引出線黃、綠藍三個端子間的電阻值發(fā)現(xiàn)，黃綠端子以及綠藍端子之間的阻值相同，均為0.4Ω，黃藍端子之間的電阻值接近于0，判斷出黃藍線束之間出現(xiàn)了短路。在檢查右后輪轂電機線束后發(fā)現(xiàn)，線束的絕緣保護層有破損和熔化跡象，將絕緣套剖開檢查，發(fā)現(xiàn)線圈連接線與傳感器線束纏在一起，電機內(nèi)線束可能存在故障，所以拆解輪轂電機，拆開后發(fā)現(xiàn)電機內(nèi)部線圈連接線發(fā)生損壞，但是定子線圈無熔蝕現(xiàn)象。

對此筆者分析出，車輛運行時間較長，電機供電線受到布線因素的影響而阻礙了線路的散熱，因而出現(xiàn)絕緣層熔化的問題，最后引發(fā)供電線路短路。電機定子線圈線束出現(xiàn)短路后，控制器起到了保護電機的作用，其無法為后輪轂電機正常供電，右后輪轂無法正常運轉(zhuǎn)。

整理包裹熔蝕的線束，測量電機定子線圈端子間的電阻值，黃藍端子、黃綠端子和綠藍端子間的電阻值均為0.4Ω，且三個端子與鐵芯不導電，線圈本身具有良好的絕緣效果，據(jù)此判斷，故障已順利排除。下面為燒蝕的電機內(nèi)部線束圖，見圖2。

裝配電機后進行裝車測試，右輪電機依然無法正常運轉(zhuǎn)，但是可手動輕輕轉(zhuǎn)動右后輪，證明電機定子線圈中已不存在故障。因為電機控制器借助霍爾傳感器傳遞信號，接收到信號后可為電機定子線圈提供電壓，若霍爾傳感器出現(xiàn)故障，則控制器無法平穩(wěn)運行，因此筆者對右后輪電機的霍爾傳感器進行檢測，點火開關(guān)開啟后舉起車輛，手動轉(zhuǎn)動車輪，利用示波器測量霍爾傳感器信號輸出端的波形，在檢測中沒有發(fā)現(xiàn)輸出信號，可以確定右后輪霍爾傳感器出現(xiàn)損壞。

該電機的3個霍爾傳感器電源電壓為4.5-24V，正常工作溫度為-40-150℃，設(shè)有3個針腳，分別為5V供電、搭鐵和信號端。傳感器連接時共設(shè)5根線，紅色為5V供電線，黑色的為搭鐵線，其余線路為信號線。由于傳感器組的5根線與電機的供電線包裹在一起，霍爾傳感器組的供電線絕緣層由于受到高溫因素的影響，而出現(xiàn)熔化現(xiàn)象，導致5V供電線以及電機120V供電線路出現(xiàn)短路故障，霍爾傳感器無法正常運轉(zhuǎn)，見圖3。

3 故障排除

更換霍爾傳感器，重新組裝并安裝電機，利用示波器測量電機霍爾傳感器信號，信號可正常顯示，如圖3所示，踩住加速踏板后，右側(cè)電機可正常運轉(zhuǎn)。

4 結(jié)語

綜上，新能源汽車在汽車市場所占份額不斷上升。但是傳統(tǒng)汽車維修人員無法全面了解新能源汽車的維修。電動汽車維修中，維修人員應(yīng)在傳統(tǒng)維修技術(shù)的基礎(chǔ)上，積極學習汽車電工電子方面的技術(shù)，利用多種診斷設(shè)備做出正確的故障診斷。

基金項目：中職汽車專業(yè)新能源汽車校本教材開發(fā)研究與實踐。

參考文獻：

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[2]陳丹，劉良，劉福華.純電動汽車輪轂電機故障診斷與維修分析[J].汽車與駕駛維修（維修版），2017（5）.