新能源電動汽車電機驅動系統的故障分析

閆云敬

摘要：汽車是人類一項偉大的發明，給人們的日常出行帶來了便利，深受人們的喜愛。然而傳統的汽車主要是以石油為燃料，由內燃機驅動的，其的尾氣排放很容易造成大氣的污染，人們逐漸認識到問題的嚴重性，開始研發新能源汽車。新能源汽車以其環保、良好的動力性能及高效方便等優點，受到人們的青睞。新能源汽車的發展成為汽車行業的發展趨勢，但是如今在新能源汽車的研發中還存在一些問題，需要加強對新能源汽車的檢測和診斷具有重要的現實意義。

關鍵詞：新能源電動汽車;電機驅動系統;故障分析

0? 引言

隨著社會的快速發展，我國開始實施可持續發展戰略，加大了對環境和資源的保護力度，致使更多的科技工作者投入到了科技創新、節能減排的產品研發當中，在這種大背景下，新能源電動汽車研發成功并逐漸的進入到了人們的生活當中，給人們帶來了便利，很大程度上解決了人們代步工具的污染問題。在新能源動力汽車的整車中，電機是整個系統最核心的部分，控制著整個車輛的動力性能，而汽車電機控制中的驅動系統故障診斷工作是非常重要的工作內容，直接影響著新能源電動汽車的研發和生產，直觀的體現了新能源汽車所運用到的最高、創新的科學技術水平。新能源電動汽車在我國發展比較晚，研發技術還比較有限，在汽車電機驅動系統故障診斷問題上還存在一定的局限，需要更進一步的探索和研究。

1? 新能源電動汽車電機驅動系統和電機種類的簡述

依據新能源電動汽車兩個或者多個能同時與轉動的單個動力傳動系統之間動力聯合位置的不同，還可以劃分為串聯式、并聯式和混聯式三種形式。串聯式系統是指發動機和電動機處于同一條動力傳輸路線上，發電機發電是由發動機直接帶動的，產生的電能用來驅動電動機，在傳動系統的驅動下，汽車才能夠正常的行駛起來。并聯式混合動力具有兩套驅動系統，即內燃機和電動機，這兩套驅動系統既可以獨立工作，也可以相互協調，配合工作，對汽車進行共同驅動。混聯模式，是建立在并聯模式之上，再安裝一個發電機即可完成。

一般來講，新能源汽車的驅動主要依靠的是驅動電機，主要包含5種類型：其一，最開始應用的是直流電機，該控制系統的優勢是簡便，使用比較簡單;劣勢是體積大、質量大、效率偏低，被廣泛的應用在早期的新能源電動汽車上。其二，隨后出現的就是交流感應電機，包含有同步電機和異步電機兩種。其三，永磁無刷電機，該電機的優勢是功率密度與轉矩脈動較大，可以在高速區實現弱磁調節，并能夠體現快速和便捷的優勢，有力的提高了電機的驅動性能。其四，開關磁阻電機，這種電機的優勢是生產成本較低，控制系統的設計也不再復雜，能夠實現寬范圍的調速，劣勢也非常明顯，能量轉換密度偏低，而且噪聲也比較偏大。其五，永磁同步電機，該類型的電機優勢是結構簡單、質量輕便、具備較強的控制性能、工作效率高、整體性能是非常優秀的。

2? 新能源汽車電機驅動系統故障診斷內涵分析

所謂的汽車故障診斷，主要是指汽車內部的行駛性能變差，有些性能喪失，不具備工作能力，對汽車整體或者部分零部件進行檢測和查驗，從而確定汽車的真實技術狀況、確定汽車發生故障的部位和原因，并作出準確的判斷和分析。

在新能源電動汽車剛剛起步發展的時候，汽車故障的診斷主要依靠工人的經驗，有豐富維修經驗的個人只要通過耳朵聽聲音，用眼睛來觀察，用手來觸摸就可以準確的找到故障發生的部位和故障發生的原因。當然，工人也可以借助萬用表等專業的工具，協助開展汽車故障診斷工作，很大程度上提高了汽車診斷的效率和準確性。隨著汽車行業的發展，很多新能源汽車都配備了故障的自診斷系統，利用故障解碼儀，就可以知曉發生故障的部位，極大的提升了汽車故障診斷的效率和準確性。隨著計算機技術和信息技術的快速發展，人工智能已經成為不可逆轉的發展趨勢，而汽車故障診斷也在朝著智能化的方向發展，將有力推動新能源汽車的發展。

3? 新能源電動汽車電機驅動系統故障檢修

某品牌生產的EV160新能源純電動汽車，整車型號為： BJ7000B3D5-BEV，電機型號為 ：TZ20S02，電池型號為：29/135/220-80Ah，電池工作電壓為320V。該輛汽車現在記錄的已行駛0.76萬km，現在汽車無法行駛，儀表板上面的故障燈常亮、報警音鳴叫不止;當故障出現時汽車電機會發出沉悶的“咔、咔”聲。

3.1 驅動電機系統工作原理

在新能源電動汽車的驅動系統中，由汽車的控制器發出命令，控制單元將命令傳送給驅動電機，然后驅動電機作出輸出動作。如圖1所示，控制器主要的功能是將輸入的直流電逆變成三相交流電，三相交流電的電壓、頻率是可調節的，供給配套的三相交流永磁同步電機使用。

駕駛員將自己的意圖通過整車控制器（VCU）發出指令，電動汽車的電機控制器接到指令后作出反饋，從而能夠實時控制驅動電機的輸出，以實現汽車的前行、倒車、停車等動作。

3.2 汽車檢修過程

檢修前準備好電動汽車電機控制器（MCU）的電路圖（如圖2所示），然后跟實車狀況對照，將連接在控制器上的每個插頭一一對應好，最后檢修人員按照以下幾個方面對電動汽車進行檢查：

①讀取汽車顯示的故障碼。讀取后診斷儀器并沒有檢測出明確的故障點，也沒有給出明確的故障原因指向，這就需要檢修人員對汽車進一步進行檢查。

②檢測汽車的高壓系統的電壓情況。檢修人員用萬用表檢查高壓電池來電情況，經過電壓檢測后得到電壓結果為0.1V，這表明高壓系統下電正常。

③檢查汽車電機控制器MCU工作是否正常。首先將汽車的高壓系統進行斷電，然后再使用萬用表、兆歐表等儀器對MCU進行檢測，將檢測結果與標準值對比后發現并無異常。

④檢測電機控制器的電源保險。使用萬用表測量電機控制器保險與繼電器盒，測得保險絲電阻值的為0.2Ω，結果屬于正常。（圖2）

⑤檢測對照旋轉變壓器各個繞組阻值及其波形狀況。1）使用儀器檢測MCU低壓插件端子的電阻值并與標準值對比后顯示結果正常。2）使用示波器通過驅動電機旋變插件（圖3）測量旋轉變壓器各個繞組波形，發現A與B端子、C與D端子之間的波形都符合標準情況;但是，E與F端子之間的波形調取不出來。3）用萬用表測量端子E與車身搭鐵之間的電阻值，得到電阻值為0.96Ω，與標準值比對后確定是線束對地短路。

3.3 排除故障

由于旋轉變壓器的線束端子E與車身搭鐵出現短路情況，這致使旋轉變壓器的工作異常，旋轉變壓器工作不正常，電動機無法正常啟動，所以會出現總是感覺要起動但是汽車卻無法正常運行前行并伴有沉悶的奇怪起動聲音。在與車主講解故障原因并征得車主同意后將低壓線束更換后試車，電動汽車可以正常的起動運行。然后連接解碼儀，將原來的汽車故障碼消除，再次讀取故障碼，儀器顯示正常，故障消除。

4? 結束語

綜上所述，面對我國日益嚴峻的環保問題和能源消耗問題，國家發出了可持續發展的戰略號召，節能減排成為社會發展的共識。對著汽車行業的快速發展，新能源電動汽車憑借著其強大的環保優勢，逐漸受到了大眾的關注。在電動汽車中，電機是非常重要的組成部分，其性能的優劣直接影響著電動汽車的使用體驗，因此，加強對新能源電動汽車的電機驅動系統故障診斷，成為非常重要而核心的任務，需要加以重視并加大研發的力度。

參考文獻：

[1]于海芳，劉志強，崔淑梅.電動汽車電機驅動系統故障與失效模式分析[J].電力電子技術，2011，45（12）：69-71.

[2]譚建蓉，羅鈴霖，龍云，賈晉.電動汽車電機驅動系統電磁干擾分析與優化研究[J].自動化與儀器儀表，2019（08）：76-79.

[3]雷鈞，王茹，李懷珍，冉靜嫻.電動汽車用永磁同步電機在線檢測系統設計[J].電機與控制應用，2019，46（08）：105-109.

[4]袁月，張傳偉，李鵬偉，馮婧，馮曉姍，侯湘怡，王新潔.輪轂電機驅動電動汽車協調控制系統研究[J].內燃機與配件，2019（13）：21-23.