新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)與故障維修

江玉婷

(江蘇省無(wú)錫交通高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 無(wú)錫 214151)

0 前言

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，科技水平逐年進(jìn)步，生活水平提升，越來(lái)越多的家庭擁有了汽車(chē)。但是，隨著人均汽車(chē)保有量的增加，環(huán)境污染問(wèn)題也日益嚴(yán)重，為了保護(hù)環(huán)境，國(guó)家大力扶持新能源汽車(chē)行業(yè)。作為新能源汽車(chē)3大核心部件之一的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，直接決定了新能源汽車(chē)的動(dòng)力輸出及車(chē)輛使用壽命，但是新能源汽車(chē)應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)在維護(hù)保養(yǎng)、故障維修等方面仍存在缺陷。本文首先介紹了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的種類(lèi)，然后分析了新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)及故障維修工作，最后為電機(jī)的維護(hù)與故障排除提供了解決辦法。

1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)種類(lèi)

驅(qū)動(dòng)電機(jī)是汽車(chē)的“心臟”，是整個(gè)汽車(chē)運(yùn)行的動(dòng)力核心。對(duì)新能源汽車(chē)所使用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)在體積、功率、重量等方面均有一定的要求，與傳統(tǒng)汽車(chē)所使用的內(nèi)燃機(jī)相比，其動(dòng)力輸出有很大不同。驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要依靠電磁感應(yīng)原理，通過(guò)旋轉(zhuǎn)電磁機(jī)械結(jié)構(gòu)將電能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，驅(qū)動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行。與發(fā)動(dòng)機(jī)相比，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的變速箱。目前常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)有2種，一種是交流感應(yīng)電機(jī)，基本結(jié)構(gòu)如圖1所示；另外一種是永磁同步電機(jī)，工作原理如圖2所示。一般情況下，商務(wù)乘用車(chē)型安裝的是交流感應(yīng)電機(jī)，對(duì)于普通乘用車(chē)型，大多安裝的是永磁同步電機(jī)。新能源汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由自轉(zhuǎn)系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)2部分組成，自轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)、控制器、轉(zhuǎn)速傳感器、溫度傳感器等部件，該系統(tǒng)負(fù)責(zé)為汽車(chē)提供動(dòng)能，而機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)將電機(jī)所產(chǎn)生的動(dòng)力傳遞給輪胎，驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛。

圖1 交流感應(yīng)電機(jī)

圖2 永磁同步電機(jī)

2 新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)

汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)工作對(duì)于維護(hù)汽車(chē)狀態(tài)、減小發(fā)生故障的概率有極其重要的意義。新能源汽車(chē)的維護(hù)保養(yǎng)一般可分為A級(jí)保養(yǎng)方案和B級(jí)保養(yǎng)方案2種。A級(jí)保養(yǎng)方案主要針對(duì)整車(chē)保養(yǎng)，且一般用于新車(chē)。當(dāng)新車(chē)行駛超過(guò)7 500 km后，需要采用這種保養(yǎng)方案。B級(jí)保養(yǎng)方案僅對(duì)車(chē)輛的局部進(jìn)行保養(yǎng)。該保養(yǎng)方式也可分為多個(gè)套餐，例如電池保養(yǎng)、輪胎保養(yǎng)、線路保養(yǎng)等。新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)一般采用上述2種保養(yǎng)方案相結(jié)合的方式。

2.1 日常維護(hù)保養(yǎng)

驅(qū)動(dòng)電機(jī)的日常維護(hù)保養(yǎng)十分重要，能夠使電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，也是汽車(chē)保養(yǎng)工作中最基礎(chǔ)的部分。在進(jìn)行日常電機(jī)維護(hù)保養(yǎng)時(shí)，首先，要清潔電機(jī)，將附著于電機(jī)表面的污垢、線纜連接處及死角清潔干凈；其次，對(duì)用于固定電機(jī)的螺栓進(jìn)行加固操作，確保電機(jī)不會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)，并將電機(jī)附件線束緊固；再次，全面檢測(cè)電機(jī)狀況，確定電機(jī)表面是否存在明顯裂痕或者凹陷處；最后，補(bǔ)滿電機(jī)冷卻液，做好冷卻液的補(bǔ)給。

2.2 定期全面維護(hù)保養(yǎng)

定期全面維護(hù)是在日常維護(hù)保養(yǎng)工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行維修保護(hù)，定期維護(hù)保養(yǎng)工作更專業(yè)和全面。首先，通過(guò)專業(yè)設(shè)備抬高汽車(chē)，仔細(xì)檢查車(chē)輛是否存在劃痕或者磕碰問(wèn)題；然后，擰開(kāi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的、及旋變，利用電阻表檢測(cè)電阻數(shù)值，如電阻值低于500 Ω，需檢查是否存在線路短路的可能性，即對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行絕緣檢查；最后，檢查冷卻循環(huán)系統(tǒng)，排出冷卻液管中的空氣，防止冷卻液循環(huán)不暢。

3 新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的故障維修

新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的故障主要分為機(jī)械故障與電氣故障。其中，機(jī)械故障主要是由于電機(jī)運(yùn)行時(shí)，各種機(jī)械元件相互碰撞或摩擦所致，例如軸承磨損、轉(zhuǎn)子掃膛等。這些故障均會(huì)導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行原位置出現(xiàn)偏離，進(jìn)而增加電機(jī)內(nèi)部元件的磨損。判斷電機(jī)是否出現(xiàn)機(jī)械故障比較容易，而電氣故障發(fā)生的原因更多，在排查故障及維修時(shí)，更加困難。為了更好地完成新能源汽車(chē)的故障維修，需了解電池系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)與電控系統(tǒng)，并深入了解各部分零部件的連接關(guān)系和工作原理，熟練地使用萬(wàn)用表及常用的故障檢測(cè)設(shè)備。

3.1 間歇性轉(zhuǎn)速過(guò)快故障維修

電機(jī)超速過(guò)快故障是新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)較易出現(xiàn)的故障之一，導(dǎo)致此故障的原因較多。在維修故障時(shí)，考慮是否因汽車(chē)負(fù)載出現(xiàn)急劇變化從而導(dǎo)致電機(jī)扭轉(zhuǎn)控制失效，最終導(dǎo)致電機(jī)超速?？梢酝ㄟ^(guò)重新上電的方式解決該問(wèn)題。另外，也可能因?yàn)殡姍C(jī)低壓信號(hào)線的連接處出現(xiàn)松動(dòng)而導(dǎo)致故障發(fā)生。檢查故障時(shí)，要重點(diǎn)檢查電機(jī)信號(hào)線插頭，對(duì)插頭重新進(jìn)行加固連接處理。如不是上述2種情況，應(yīng)考慮是否存在控制器損壞的情況，如經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)控制器損壞，通過(guò)更換控制器解決故障。

3.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度過(guò)高故障維修

驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度過(guò)高，一般是由于電阻增大導(dǎo)致的。另外，也可能是因?yàn)殡姍C(jī)籠型轉(zhuǎn)子斷條或繞線轉(zhuǎn)子線圈接頭松脫，造成電機(jī)控制器無(wú)法根據(jù)溫度變化改變功率，導(dǎo)致整個(gè)電機(jī)運(yùn)行情況不穩(wěn)定。設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)候，內(nèi)置溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度，如新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組運(yùn)行時(shí)溫度出現(xiàn)異常，及時(shí)通過(guò)控制器限制電機(jī)運(yùn)行功率。比如，當(dāng)檢測(cè)溫度為120～140 ℃時(shí)，運(yùn)行功率會(huì)逐步降低，當(dāng)電機(jī)溫度超過(guò)140 ℃后，電機(jī)直接停止工作。在排除故障時(shí)，需仔細(xì)檢查電機(jī)本身，并更換長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載工作的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

3.3 旋轉(zhuǎn)變壓器故障維修

旋轉(zhuǎn)變壓器是一種電磁式傳感器，主要用于在隨動(dòng)系統(tǒng)及數(shù)字系統(tǒng)中生成電信號(hào)和轉(zhuǎn)角信號(hào)，因其具有解算能力，被稱為解算器。如旋轉(zhuǎn)變壓器出現(xiàn)故障，會(huì)造成驅(qū)動(dòng)電機(jī)無(wú)法啟動(dòng)，或轉(zhuǎn)矩輸出值達(dá)不到正常數(shù)值，從而導(dǎo)致汽車(chē)動(dòng)力不足。所以，在故障排除時(shí)，需要利用萬(wàn)用表檢查旋轉(zhuǎn)變壓器及控制器旋變解碼電路，如數(shù)值為無(wú)窮大，說(shuō)明變壓器損壞，需更換部件；如數(shù)值顯示正常，說(shuō)明內(nèi)部的旋變解碼電路出現(xiàn)問(wèn)題，更換主控板即可。

3.4 驅(qū)動(dòng)電機(jī)缺相故障維修

當(dāng)新能源汽車(chē)在行駛過(guò)程中出現(xiàn)電機(jī)時(shí)常不轉(zhuǎn)動(dòng)的情況時(shí)，需考慮是否存在驅(qū)動(dòng)電機(jī)缺相故障的可能性。驅(qū)動(dòng)電機(jī)缺相故障是勵(lì)磁故障的一種，往往是因?yàn)轵?qū)動(dòng)電機(jī)某相內(nèi)部的霍爾元件出現(xiàn)問(wèn)題?；魻栐且环N磁體控制傳感器，用于檢測(cè)磁場(chǎng)是否發(fā)生變化，并將采集到的磁場(chǎng)信息轉(zhuǎn)化為控制器可理解的信號(hào)，以控制三相輸出。缺相故障是由于電機(jī)中的霍爾元件故障，使得磁體控制工作出現(xiàn)異常。在判斷故障時(shí)，可以通過(guò)觀察電動(dòng)機(jī)是否發(fā)生抖動(dòng)，以及運(yùn)行中是否存在噪聲較大的情況進(jìn)行初步判定，再測(cè)量霍爾元件輸出引線相對(duì)于霍爾地線與電源引線的電阻，通過(guò)比較法判定出現(xiàn)故障的霍爾元件，并進(jìn)行更換。為了保證電機(jī)換相位置的精確性，可以同時(shí)更換3個(gè)霍爾元件。

3.5 頓挫故障維修

頓挫故障是指在新能源汽車(chē)行駛過(guò)程中，出現(xiàn)較明顯的動(dòng)力停頓，駕駛員在駕駛過(guò)程中有較明顯的感覺(jué)。但是由于出現(xiàn)頓挫時(shí)，汽車(chē)儀表盤(pán)各項(xiàng)實(shí)數(shù)不會(huì)顯示異常，且頓挫并不影響整個(gè)行駛過(guò)程，大多數(shù)駕駛員并不重視此故障。但是如該故障長(zhǎng)期不解決，可能會(huì)對(duì)汽車(chē)零部件造成損壞，增加汽車(chē)故障發(fā)生率。在維修頓挫故障時(shí)，先用專業(yè)工具檢查電機(jī)是否出現(xiàn)問(wèn)題，并確保故障不會(huì)加劇，及時(shí)排除故障。

4 驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障具體案例

以比亞迪唐型號(hào)汽車(chē)為例，具體排查分析驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障。駕駛員發(fā)動(dòng)新能源汽車(chē)后，發(fā)現(xiàn)儀表盤(pán)上顯示“請(qǐng)檢查動(dòng)力系統(tǒng)”的信息，如圖3所示。這說(shuō)明電機(jī)控制器出現(xiàn)了問(wèn)題，需要通過(guò)診斷儀讀取存儲(chǔ)在電機(jī)控制模塊中的數(shù)據(jù)流。在讀取數(shù)據(jù)流時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)以下2種情況：① 汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)無(wú)任何應(yīng)答，需要全面診斷電機(jī)。② 可以讀取出故障碼，按照具體故障碼采取相應(yīng)的措施。

圖3 “請(qǐng)檢查動(dòng)力系統(tǒng)”故障演示

在“系統(tǒng)無(wú)應(yīng)答”狀態(tài)下，要檢查低壓插件引腳，并根據(jù)具體的故障部位，檢查電源、接地及控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)通信等對(duì)應(yīng)的低回壓路。

如故障碼為“P1B0100：IPM故障”，首先要確認(rèn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器的程序版本號(hào)，通過(guò)版本信息更新清除故障碼，掛OK檔位試車(chē)，檢測(cè)是否已成功消除故障。如該故障碼仍然存在，需要通過(guò)檢測(cè)直流母線與三相線之間管壓降的方式排除故障，如管壓降不正常，需更換驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器和直流轉(zhuǎn)換器。

如故障碼為“P1B0500：高壓欠壓”，可以先檢查電機(jī)控制器的程序版本號(hào)，嘗試清除故障碼。如故障未被消除，需要測(cè)量動(dòng)力電池的電壓大小，如電壓小于400 V，說(shuō)明動(dòng)力電池在供電方面存在故障，需要依次檢查高壓電纜、配電箱及動(dòng)力電池。另外，還可以使用診斷器診斷直流母線電壓，對(duì)比直流母線電壓控制器電壓，決定是否需更換直流變換器總成或驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器。

如故障碼為“P1B0900：開(kāi)蓋保護(hù)”，并無(wú)法通過(guò)更新驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器程序版本信息的方式清除故障碼，需檢查控制機(jī)蓋，并更換驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器的直流變換器總成。

經(jīng)過(guò)檢測(cè)，如故障類(lèi)型為電機(jī)缺相，需要檢查電機(jī)三相電。首先，要及時(shí)退入OFF檔位，取下維修開(kāi)關(guān)，并拔出驅(qū)動(dòng)電機(jī)三相線高壓插件。然后，測(cè)量3個(gè)電機(jī)的3項(xiàng)高壓線阻值是否為(0.36±0.02)Ω的狀態(tài)。如電阻不在正常區(qū)間內(nèi)，需檢查接插件的連接情況，在接插件沒(méi)有松動(dòng)的情況下，很大概率是動(dòng)力總成出現(xiàn)故障。

當(dāng)汽車(chē)電機(jī)溫度過(guò)高時(shí)，首先應(yīng)檢查電機(jī)冷卻系統(tǒng)的防凍液存儲(chǔ)情況，檢查冷卻系統(tǒng)中是否存留空氣；其次應(yīng)檢查電動(dòng)水泵工作狀態(tài)及電機(jī)散熱器堵塞情況；最后檢查驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器的直流變換器總成。

在檢查電源繼電器時(shí)，需要查看電機(jī)控制單元(MCU)電源繼電器線圈端子2個(gè)插腳之間的電阻數(shù)值，一般來(lái)說(shuō)，電源繼電器的電阻值為133 Ω時(shí)，屬于正常狀態(tài)。如MCU電源繼電器線圈端子的2個(gè)插腳電阻沒(méi)有問(wèn)題，需要檢查電源繼電器開(kāi)關(guān)端子電阻。檢查步驟為：將萬(wàn)用表設(shè)定為電阻值為200 Ω檔位，連通蓄電池正負(fù)極，以驗(yàn)證是否可以連通，如發(fā)現(xiàn)電阻值異常，可以確定故障發(fā)生原因。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，作為國(guó)家重點(diǎn)幫扶項(xiàng)目，新能源汽車(chē)項(xiàng)目具有能源清潔、構(gòu)造簡(jiǎn)單、能量轉(zhuǎn)化率高等特點(diǎn)，符合當(dāng)前我國(guó)建成資源節(jié)約型社會(huì)的目標(biāo)要求。但新能源汽車(chē)對(duì)于各部分元件的要求高于傳統(tǒng)汽車(chē)，尤其是驅(qū)動(dòng)電機(jī)部分元件，且當(dāng)前新能源行業(yè)發(fā)展迅速，市場(chǎng)保有量逐年上升，技術(shù)更新迭代較快，這對(duì)新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的保養(yǎng)與故障維修工作提出了更高要求。本文通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的保養(yǎng)維護(hù)及故障診斷進(jìn)行研究，提出了新能源汽車(chē)日常維護(hù)方式及常見(jiàn)的故障維修和保養(yǎng)措施，以提高故障診斷效率，為新能源汽車(chē)的維護(hù)及保養(yǎng)提供借鑒。