電動汽車動力總成驅(qū)動電機(jī)及控制器故障

【Abstract】Thisarticle proposes a troubleshooting method based on practical operation for typical faults in the drive motorandcontrollerof theelectricvehicle powertrain.Byclarifying theuse processof inspection tols，breaking down maintenance techniquesstep by step，and documenting typical case repair records，a technical guide that can be directly applied to the maintenance workshop is formed.

【Keywords】 drive motor；controller MCU；troubleshooting；powertrain

1典型故障現(xiàn)象分類與快速識別

1.1 驅(qū)動電機(jī)常見故障現(xiàn)象

驅(qū)動電機(jī)的典型故障現(xiàn)象主要包括異響振動、動力驟降及過熱三類。異響振動通常由機(jī)械磨損（如軸承磨損）或結(jié)構(gòu)失衡（如轉(zhuǎn)子偏心）引發(fā)，可通過拆解檢測軸承游隙或轉(zhuǎn)子動平衡測試進(jìn)行驗證。動力驟降則多與繞組短路導(dǎo)致的絕緣碳化、霍爾傳感器失效引發(fā)的扭矩異常相關(guān)，需結(jié)合繞組絕緣層檢查及傳感器信號監(jiān)測進(jìn)行診斷。過熱問題常見于冷卻液泄漏中斷散熱或IGBT擊穿導(dǎo)致逆變器短路，需重點排查冷卻系統(tǒng)密封性及功率模塊工作狀態(tài)。

1.2控制器常見故障

控制器故障主要表現(xiàn)為無法上電、加速抖動及故障碼報錯。無法上電故障通常因預(yù)充電阻燒毀或高壓互鎖斷開觸發(fā)系統(tǒng)保護(hù)機(jī)制，需通過測量預(yù)充回路電阻及高壓母線電壓進(jìn)行排查。加速抖動故障可能源于電流采樣漂移導(dǎo)致的扭矩波動或PWM信號失真引發(fā)的逆變時序混亂，需結(jié)合電流波形分析及信號完整性測試定位問題。故障碼報錯故障多與CAN通信中斷（如終端電阻異常、線束破損）或溫度傳感器失效（阻值異常、觸點氧化）相關(guān)，需通過終端電阻阻值測試、差分信號幅值測量及線束插頭氧化處理進(jìn)行修復(fù)。

2故障快速定位與檢測流程

2.1硬件檢測工具清單

故障排查需配備萬用表（用于電壓/電阻測量）、示波器（捕捉信號波形）、故障診斷儀（讀取故障碼）及熱成像儀（定位過熱區(qū)域）四類核心工具。其中萬用表可快速驗證電路通斷，示波器用于分析信號畸變，故障診斷儀提供系統(tǒng)級診斷信息，熱成像儀則能直觀顯示高溫異常點。

2.2分步驟排查方法

1）電機(jī)異響排查：首先拆解檢測軸承游隙，使用塞尺測量軸向與徑向間隙，若超出 0.05～0.1mm 需更換軸承；其次進(jìn)行轉(zhuǎn)子動平衡測試，通過平衡機(jī)校正偏心量至殘余不平衡量低于 5g?mm ；最后檢查繞組絕緣層，目視觀察碳化痕跡并配合兆歐表測試相間絕緣電阻，低于 100MΩ 時需重新浸漆處理。

2）控制器無輸出排查：先測量高壓母線電壓，若未達(dá)到額定值 80% 則檢查預(yù)充回路；接著斷開主接觸器測量預(yù)充電阻阻值，偏差超 10% 需更換；再驗證12V電源端子及5V基準(zhǔn)電壓，異常時排查DC/DC模塊或穩(wěn)壓電路。

3）CAN通信中斷排查：首先測量總線兩端終端電阻并聯(lián)值，標(biāo)準(zhǔn) 60Ω 偏差超 ±5Ω 需更換；其次用示波器捕捉CAN_H與CAN_L電壓差，低于1.5V時檢查線束衰減；最后拆卸插頭，用電子清潔劑去除氧化層，涂抹導(dǎo)電脂后重新壓接。

3故障排除操作指南

3.1驅(qū)動電機(jī)軸承更換實操

更換驅(qū)動電機(jī)軸承需配備液壓拉馬、軸承加熱器及游隙塞尺。操作前斷開高壓電源，拆卸電機(jī)端蓋前需標(biāo)記轉(zhuǎn)子與定子的相對位置，防止裝配錯位。

1）拆卸舊軸承。使用液壓拉馬均勻施力拔出軸承，避免暴力拆卸導(dǎo)致轉(zhuǎn)子軸頸損傷。若軸承與軸配合過緊，可對軸承內(nèi)圈局部加熱至 80～100^°C 以降低拆卸阻力。

2）新軸承加熱安裝。將新軸承放入加熱器，溫度控制在 110～120^°C ，持續(xù) 20min 使其內(nèi)徑膨脹。趁熱將軸承套入轉(zhuǎn)子軸，利用重力自然下落至軸肩，禁止敲擊。

3）游隙調(diào)整驗證。裝配后使用塞尺測量軸承軸向游隙，標(biāo)準(zhǔn)值為 0.05～0.1mm 。

3.2 控制器IGBT模塊維修

IGBT模塊維修需遵循規(guī)范流程：首先拆除散熱器并用酒精清除舊導(dǎo)熱硅脂，同時檢查陶瓷基板是否存在裂紋；接著卸下功率板固定螺絲，使用 260^°C 熱風(fēng)槍均勻加熱驅(qū)動板焊點，分離驅(qū)動信號線與IGBT引腳；對于擊穿的IGBT芯片，需用吸錫器徹底清除焊盤殘留錫料，防止高溫?fù)p傷相鄰元件。更換時需嚴(yán)格匹配原型號參數(shù)，例如InfineonFF600R12ME4模塊要求額定電流600A、耐壓 1200V 。維修完成后需通過雙脈沖測試儀加載800V母線電壓進(jìn)行動態(tài)性能驗證，若開通時間超過 3μs 或關(guān)斷損耗高于 50mJ/Ω 脈沖，則判定模塊性能不達(dá)標(biāo)，需重新檢修。

3.3霍爾傳感器校準(zhǔn)

霍爾傳感器校準(zhǔn)需借助磁極定位工裝、高精度示波器及六角扳手等工具，工裝需與電機(jī)極對數(shù)匹配（如8極電機(jī)對應(yīng) 45^° 間隔定位槽）。校準(zhǔn)流程包括：先讓電機(jī)空載運行，通過示波器監(jiān)測三路霍爾信號波形相位關(guān)系，理想狀態(tài)下各信號上升沿應(yīng)間隔 120^° 電角度；若波形偏移，需松開傳感器固定螺絲，根據(jù)偏移方向調(diào)整安裝位置（例如U相信號滯后 10^° 時，按每度 0.12mm 換算，逆時針旋轉(zhuǎn)支架 ；最后在滿載工況下驗證相位一致性，要求三路信號幅值波動小于 5% ，且扭矩輸出平滑無階躍，確保傳感器精度滿足驅(qū)動系統(tǒng)控制需求。

4典型案例分析與修復(fù)記錄

4.1 比亞迪e5加速抖動案例

車輛在 60km/h 以上車速行駛時，電機(jī)周期性抖動（峰值振動加速度 3.5g ，超國標(biāo) 2.0g ），儀表提示驅(qū)動系統(tǒng)故障。

4.1.1 診斷分析

1）動態(tài)信號檢測。通過HBMSomatXR系統(tǒng)同步采集電機(jī)三相電流（0＼～1kHz采樣率），U相電流諧波畸變率（THD）達(dá) 15% （V/W相僅 5% ），示波器（TektronixMDO3024）顯示U相霍爾信號滯后 10^° 電角度，導(dǎo)致FOC算法相位偏差。

2）機(jī)械溯源。拆解電機(jī)（TZ180XS01）發(fā)現(xiàn)霍爾傳感器支架存在 1.5mm 裝配偏差（激光三維掃描驗證），磁鋼（N38SH級）與傳感器感應(yīng)面偏移引發(fā)氣隙磁密偏差 ±12% （高斯計實測）。

4.1.2 修復(fù)方案

1）機(jī)械矯正。五軸數(shù)控機(jī)床（DMGMORICMX50U）重制支架，平面度誤差降至 ±0.2mm（ISO2768- mK 標(biāo)準(zhǔn)），振動臺驗證抗共振性。

2）軟件補(bǔ)償。VECTORCANape中注入 10^° 相位偏移，優(yōu)化電流環(huán)PI參數(shù)（ Kp0.8?1.2 ，Ki 0.1）。

驗證結(jié)果：路試振動加速度降至 1.2g （降幅65.7% ），電流 THD?6% ，MTBF提升至 12000km 。

4.2蔚來ES8高壓互鎖故障案例

車輛無法上電，儀表報BMS高壓互鎖異常，充電口指示燈 2Hz 閃爍（符合ISO15118-3Level2故障碼）。

4.2.1 診斷分析

1）回路阻抗檢測。Fluke1587FC測得HVIL回路阻抗12Ω（超標(biāo)6倍），分段測試鎖定充電槍（HPC-200）微動開關(guān)觸點阻抗 9Ω （正常 ?0.5Ω ）。

2）失效機(jī)理。SEM電鏡顯示銅合金觸點氧化層厚度 5～8μm （ CuO/Cu₂O 混合相），接觸電阻隨氧化層指數(shù)上升（ R=9Ω 時接觸壓力2N，低于設(shè)計5N）。

4.2.2 修復(fù)方案

1）硬件升級。更換IP67級銀鎳合金微動開關(guān)（接觸電阻 ?0.3Ω ），高壓端子化學(xué)鍍金（ ?0.5μm ASTMB488）并填充DowCorning4號硅脂。

2）軟件冗余。BMS增設(shè)雙路HVIL信號交叉驗證邏輯。

驗證結(jié)果：回路阻抗降至 0.8Ω （降幅 93.3% ），濕熱循環(huán)試驗 85^qC/85%RH ， 1000h ）阻抗波動 ?±5% ，高壓系統(tǒng)故障率下降 72% ○

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（編輯楊凱麟）