電動汽車電動機系統介紹與故障解析（下）

◆文/廣東 郭棟 遼寧 李洪友

電動汽車電動機系統介紹與故障解析（下）

◆文/廣東 郭棟 遼寧 李洪友

郭棟

（本刊編委會委員、“新能源汽車”欄目主持專家）

深圳市派司德科技有限公司董事長；廣東省電動汽車標準委員會專家；博世汽車服務公司新能源汽車教學項目顧問；深圳職業技術學院客座教授。參與國內幾款主要電動汽車控制策略的設計；參加了深圳電動汽車維修專項技能認證標準的開發；參與了電動汽車修理廠技術標準、營運電動汽車維修和保養技術規范、營運電動汽車技術性能檢測標準的制定。為電動汽車生產企業提供生產工藝設計咨詢，同時還主持了電動汽車車載診斷系統設計項目。

（接上期）

3.永磁同步電動機

事實上，永磁同步電動機的結構與上面提到的直流永磁電動機相似，其具備無刷直流電動機結構簡單、運行可靠、功率密度大、調速性能好等特點。與此同時，由于永磁同步電動機采用的驅動方式不同于直流永磁電動機，所以在噪音以及控制精度環節，永磁同步電動機更勝一籌。圖8所示為永磁同步電動機的結構示意圖。

永磁同步電動機的使用對于電動汽車的乘坐舒適性有所幫助。通常情況下，我們把乘員艙的靜音性作為衡量一款汽車舒適性的因素之一，這樣的衡量標準電動汽車同樣適用。目前的電動汽車大多只提供一級減速器，所以，電動機的轉速較高，受電動機驅動方式、裝配精度以及各個部件間的匹配等因素影響，車輛行駛時電動機發出的噪音有可能影響到車內乘員的乘坐舒適性。當然，我們并不能否認整車隔音工程的作用，但僅評價對噪音源的控制，永磁同步電動機具有一定優勢。另外，它的體積更小，換言之，布置更為靈活，更輕的自重對整車重量也有所貢獻。寶馬i3所使用的正是永磁同步電動機。

那么，特斯拉為什么不用永磁同步電動機？從技術優勢來看，永磁同步電動機應該成為高端電動汽車必用的一個類型，但事情也沒有這么絕對，特斯拉Model S使用的則是上面介紹的交流異步電動機。盡管在重量和體積方面，交流異步電動機并不占優勢，但其轉速范圍廣泛以及高達20 000r/min左右的峰值轉速即使不匹配二級差速器也能夠滿足該級別車型高速巡航的轉速需求，至于重量對續航里程的影響，高能量密度的電池能夠“掩蓋”電動機重量的劣勢。此外，交流異步電動機優秀的穩定性也是特斯拉選用它的重要原因。

4.開關磁阻電動機

開關磁阻電動機是一種很具發展潛力的電動機，除具備結構簡單、堅固耐用、工作可靠、效率高等優勢外，它的調速系統可控參數數量和經濟指標，在這一點上優于上述電動機。功率密度更高意味著此電動機重量更輕且功率大，當電流達到額定電流的15%時即可實現100%的啟動轉矩。另外，更小的體積也使得電動汽車的整車設計更為靈活，可以將更大的空間貢獻給車內，更為重要的是，這種電動機的成本不高。圖9所示為開關磁阻電動機的結構示意圖。

說了這么多優點，那為什么這類電動機還無法得到普及呢？雖然開關磁阻電動機的結構簡單，但控制系統的設計相對復雜，特別是在研發階段，現有技術很難為其建立準確的數學模型。在實際運轉過程中，電動機本身發出的噪音以及振動是電動汽車無法“容忍”的，尤其是負載運行的工況下，這兩點尤為明顯。綜上所述，這類電動機或許在未來能夠通過技術優化克服致命硬傷，從而廣泛應用于電動汽車領域，以幫助電動汽車提升續航里程。

四、電動機的常見故障

1.按危害程度劃分

驅動電動機故障按照故障危害的程度可分為致命、嚴重、一般、輕微四類，驅動電動機系統故障模式包括但不局限于表3中的內容。

（1）致命故障

電動機的常見致命故障列于表3。

表3　電動機的常見致命故障

（2）嚴重故障

電動機的常見嚴重故障列于表4。

表4　電動機的常見嚴重故障

（3）一般故障

電動機的常見一般故障列于表5。

表5　電動機的常見一般故障

（4）輕微故障

電動機的常見輕微故障列于表6。

表6　電動機的常見輕微故障

2.按構成系統的功能劃分

驅動電動機按照構成系統的功能，其故障可分為五類（圖10）。分別是電機控制器故障（A）、電機控制器至電機線路故障（B）、電機本體故障（C）、電機系統供電電源故障（D）、電機系統CAN通訊故障（E）。每一類故障具體情況的解析如圖11～圖15所示。

3.按破壞的原因劃分

如表7所示，按照破壞的原因，電動機故障可分為損壞型故障、退化型故障、松脫型故障、失調型故障、堵塞與滲漏型故障、性能衰退或功能失效型故障。

（全文完）