試論混合動力電動汽車電機驅動系統的故障診斷

劉曉鳴

摘 要：混合動力電動汽車的應用對環境有著積極的作用，通過對混合動力電動汽車的開發和完善可以使汽車的質量得到提高，但是由于混合動力電動汽車的電機驅動系統是核心部分，產生故障會使汽車的使用受到影響， 因此需要加強故障診斷的效果，提高汽車的性能。

關鍵詞：混合動力電動汽車；驅動系統；故障診斷

引言

隨著可持續發展與環境保護的發展，研究人員對節能減排產品的研究越來越重視，在當前的社會背景情況中，混合動力電動汽車的應用有著重要的作用。其中對電動汽車的系統故障診斷是控制汽車的重要內容，并且對混合動力電動汽車的開發和生產有著直接的影響，因此汽車的電機驅動系統故障診斷是發展汽車技術的核心工作。我國的混合動力電動汽車的技術發展較落后，需要對故障診斷方面進行加強。

1混合動力電動汽車的含義及特征

混合動力電動汽車指的是配有兩種或者多種的動力能源的汽車，一般的汽車可裝載的動力能源包括蓄電池、燃料電池以及內燃機汽車發電機組等。我國的混合動力電動汽車通過內燃機車發電機與蓄電池共同的組合使汽車得到動力能源，分別在汽車起步、加速和減速、剎車等時候發揮出相應的作用，達到分工的程度，使燃油的耗費減少，并且使尾氣的排放得到控制，使節能減排的效果加強。目前我國使用的混合動力電動汽車一般裝有小排量發動機，使燃油的消耗得到有效的控制，可以使發動機在行駛中處于高效低排放的區域，能夠減少尾氣的排放，使能量的利用率得到提高，在交通比較擁擠的市區中，發動機將停止運行，使排放控制達到良好的效果。汽車的電機和內燃機的驅動使汽車的動力性提高，例如豐田混合動力汽車，具有燃油發動機和電池兩種能源，汽車在起動以及行駛中的速度小于24公里的時候，燃油發動機不再進行工作。而當汽車的行駛速度大于24公里的時候，燃油發動機才開始運行，如果汽車處于高速行駛的狀態，電池能夠為汽車內的設施提供能量，使燃油機的消耗和負荷減少。汽車減速的過程中，汽車的制動能力可以為電池充電，使能源的利用率得到有效的提升。通過這種調節可以使混合動力電動汽車的排放得到控制，還可以使汽車正常的使用。

2電機驅動系統故障診斷

2.1汽車故障診斷技術的含義與發展

汽車的故障診斷指的是汽車在行駛技術情況變差或者失去了正常運行的功能的時候，對汽車不進行解體或者僅僅拆除小部分零件的前提下對汽車的技術情況以及故障原因進行檢測，并且得到檢測的結果。汽車的結構變得越來越復雜，汽車故障診斷技術的要求也有所提高，汽車診斷中主要通過人工的方式來進行，人員根據經驗對汽車來進行簡單的檢查。使用萬能表等可以使汽車故障的診斷有更加準確的依據，由于汽車具有故障自診斷系統，可以使用故障解碼儀對汽車的部分的故障進行檢查，使診斷更加的高效。目前，計算機的技術水平逐漸提高，人工智能技術的應用使汽車故障診斷具有更加明確的發展方向。

2.2電機驅動系統故障診斷的過程

混合動力電動汽車電機驅動系統的故障診斷的依據需要建立相應的故障數學模型，根據先驗信息和輸入輸出之間的關系進行完善，電機的驅動系統的故障檢測需要從可檢測和不可檢測兩方面進行估量，判斷系統的故障可能性。故障的估量應在檢測到汽車系統故障性質之后對故障的出現的時間以及大小等進行參數的估算，按照混合動力電動汽車驅動系統故障的種類，對故障的嚴重性進行分析，同時明確故障的影響結果，結合情況的特點采取相應的措施解決問題，其中還包括對系統的重新建立以及保護等內容。

2.3電機驅動系統故障診斷的作用

混合動力電動汽車電機控制系統故障檢測是為了在汽車系統發生故障的時候及時的進行發現和提醒，電機驅動系統的作用對汽車整體系統有著直接的影響，因此對電機驅動系統故障判斷來說更加具有難度。串聯混合動力汽車之中，發動機帶動發電機進行電能的產生，使電池充電，電動機能夠提供車輪全部扭矩。在并聯的混合動力汽車中，發動機一般用于燃燒效率較好的狀態，通過電動機對發動機和駕駛意圖之間出現的扭矩差進行補償。當汽車處于低速、高速、爬坡等階段中的時候，電機驅動系統為汽車提供動力，所以對電驅動系統進行高效準確的故障判斷有著極其重要的作用。通常來說，不管是什么檢測系統都難以完全的檢測出系統中的故障問題，因此需要提高系統故障檢測的效率，使系統檢測故障的錯誤次數減少，這也是系統故障診斷研究中的重要內容，對混合動力電動汽車的驅動系統的故障診斷的要求為能夠準確的分析出電機系統中故障產生的部位，并且判斷故障的種類，對故障的大小進行分析，使故障能夠在分析中得到有效的解決和修復。

3混合動力電動汽車電機驅動系統故障診斷

3.1混合動力電動汽車的診斷程序

混合動力電動汽車和內燃機汽車相比有著一定的差異，后者具有高壓線路，在進行檢查之前需要佩戴絕緣手套，汽車進入維修車間之后，和客戶詢問汽車的相關情況，使用智能測試設備連接到插接口中，測試設備如果顯示通信故障，需要檢車數據鏈路的插接口，檢查的過程中需要將數據進行詳細的記錄。當輸出和CAN通信系統相關的故障診斷碼的時候，需要對CAN進行全面的檢查和維修。當故障診斷碼清除，如果故障沒有出現，需要進行癥狀模擬，如果出現，需要檢查診斷碼，對電路進行檢查和維修。

3.2 電機運轉不正常的原因分析

電動機及其控制系統是機械部件與電子部件結合并運行的系統，在混合動力電動汽車驅動系統中，其與電能存儲器、電源變換器等的結合使系統變得更加復雜。電機運轉不正常的原因較多，可能出現的故障有電機本體故障、電機控制器故障、電機系統供電電源故障或電機系統CAN 通信故障等。電機的定子鐵心或繞組出現問題、轉子不平衡、軸承帶電或震動等將會引起電機本體故障，逆變單元與控制單元故障會造成電機控制器故障，電機系統供電電源故障可能為高壓直流電源故障和低壓直流電源故障，CAN 傳輸線路的短路或斷路、CAN 傳輸信號被干擾或信號錯誤等會引起電機系統 CAN 通信故障。若電機出現運轉過溫情況，較大的電流流經電機、電機的鐵心短路、軸承出現問題或冷卻水路不暢等都可能是造成諸多過溫故障情況的直接原因。

3.3 電機驅動系統故障的方法

模擬仿真軟件的發展使得各個領域的研究變得更為直觀快捷，目前，一般采用模擬仿真的方法對電機驅動系統進行故障診斷的研究。建立電動機故障診斷的模型（如選用神經元模型），較傳統的故障診斷方法而言，基于神經元網絡的故障診斷方法更為行之有效。亦可借助LabVIEW（實驗室虛擬儀器工作平臺）軟件，設計故障診斷模塊的界面，能夠實現電機驅動系統故障的實時仿真

結語

隨著技術的快速發展，我國的工業化建設水平也有所提高，混合動力電動車的應用范圍逐漸擴大，但是由于混合動力電動車和以往的汽車技術存在區別，驅動系統的工作狀態較為重要。在使用前需要對系統進行檢查，將故障問題進行排除和解決，采取有效的措施，將故障進行全面的處理，使驅動系統能夠正常的運行。當驅動系統出現故障的時候，需要及時的進行檢測，將故障原因找出，這樣可以使汽車的應用更加的安全高效。

參考文獻：

[1]岳姍.淺析混合動力電動汽車電機驅動系統的故障診斷[J].內燃機與配件，2018（08）：162-163.

[2]謝三毛.混合動力汽車電機驅動系統監測與控制研究[J].計算機測量與控制，2014，22（05）：1407-1409.

[3]劉艷，邵誠.混合動力汽車電機驅動系統傳感器故障重構控制[J].大連理工大學學報，2008（03）：356-362.

[4]何洪文，余曉江，孫逢春，張承寧.電動汽車電機驅動系統動力特性分析[J].中國電機工程學報，2006（06）：136-140.