奇瑞瑞虎3xe 驅(qū)動電機(jī)與電機(jī)控制器故障的檢測

文/山東 劉春暉 浙江 王偉杰

(作者王偉杰工作單位：浙江華建工程管理有限公司)

2018年3月28日，奇瑞旗下的新能源電動SUV——瑞虎3xe(圖1)正式上市，新車包括瑞虎3xe 400、瑞虎3xe 480兩款車型。瑞虎3xe 400基本沿用了奇瑞瑞虎3x的設(shè)計風(fēng)格，外觀沿襲Chery Design設(shè)計理念，車身時尚動感，采用從大自然獲得靈感的HDS水流動感車身理念，硬朗和酷炫的流線設(shè)計。瑞虎3xe 400采用奇瑞新能源獨(dú)有的3R-Body高強(qiáng)度籠式車身設(shè)計，三電安全管理系統(tǒng)、電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，以及整車多層次高壓安全保護(hù)。瑞虎3xe 400搭載一臺高性能永磁同步電機(jī)，并融合了全球電機(jī)行業(yè)巨頭安川電機(jī)的先進(jìn)技術(shù)，最大功率達(dá)90kW，最大扭矩為276N·m，最高車速達(dá)到151km/h，0-50km/h加速4s以內(nèi)。新車提供快充+慢充兩種方式，快充30min即可充電至80%，慢充6～8h充電至100%。奇瑞新能源瑞虎3xe的續(xù)航里程達(dá)到了401km。

圖1 奇瑞瑞虎3xe外觀

一、驅(qū)動電機(jī)及電機(jī)控制器

1.驅(qū)動電機(jī)

如圖2所示，奇瑞瑞虎3xe純電動汽車采用的驅(qū)動電機(jī)為三相永磁同步電機(jī)，用作純電動轎車的驅(qū)動，安裝于前艙位置。此類電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、效率高等特點(diǎn)。在控制器的控制下，電機(jī)能在寬廣的速度范圍內(nèi)工作，以滿足純電動轎車的運(yùn)行工況。電機(jī)內(nèi)置旋轉(zhuǎn)變壓器一個，用于檢測轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和位置，以實現(xiàn)對電機(jī)的矢量控制，電機(jī)冷卻方式為液冷結(jié)構(gòu)。電驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，驅(qū)動電機(jī)技術(shù)參數(shù)見表1。

圖2 J69-2103010驅(qū)動電機(jī)的結(jié)構(gòu)

圖3 電驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

表1 驅(qū)動電機(jī)技術(shù)參數(shù)

注意：J69-2103010驅(qū)動電機(jī)總成必須匹配J60-2142010電機(jī)控制器。

2.電機(jī)控制器

電機(jī)控制器的結(jié)構(gòu)如圖4所示，電機(jī)控制器功能部分的技術(shù)參數(shù)見表2，其主要功能有：

①控制電機(jī)運(yùn)行在電動模式或發(fā)電模式；

②電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的扭矩控制；

③具有過溫、過流、過壓等保護(hù)功能；

④具有CAN通訊和診斷功能。

圖4 電機(jī)控制器的結(jié)構(gòu)

表2 電機(jī)控制器功能部分的技術(shù)參數(shù)

二、控制原理

電機(jī)控制系統(tǒng)的電氣原理圖如圖5所示，電機(jī)信號插接件針腳定義見表3，MCU低壓插接件針腳定義見表4。

表3 電機(jī)信號插接件針腳定義

表4 MCU低壓插接件針腳定義

圖5 電機(jī)控制系統(tǒng)的電氣原理圖

三、故障檢測

1.電機(jī)缺相的檢測

電機(jī)缺相是由于電機(jī)內(nèi)部發(fā)生了某一相或兩相由于某種原因不通電或者電阻值較大的現(xiàn)象。其主要產(chǎn)生的原因可能為：電機(jī)內(nèi)某相燒毀、電纜與電機(jī)內(nèi)部繞線斷開連接或電纜接頭由于未打緊發(fā)生燒蝕。電機(jī)缺相的檢測過程如下：

(1)如圖6所示，打開控制器小蓋板，11個M5螺栓，檢查電纜接頭有無燒蝕現(xiàn)象(此故障多由于接頭在安裝時未打緊引起的)維修后一定把圖中電纜接頭緊固到位。

圖6 電纜接頭的檢查

(2)如圖7所示，檢查缺相，利用萬用表分別檢測電機(jī)的A相與B相之間、B相C相之間、A相C相之間電阻來判斷是否發(fā)生缺相，AB，BC，AC相互之間的差值大于0.5Ω即判定為電機(jī)缺相，請更換電機(jī)。

注意：將維修開關(guān)拔掉，打開電機(jī)控制器小蓋板，將U、V、W三相線螺栓松開(M8螺栓)，將萬用表打至最小單位刻度檔，測量相間的阻值。

圖7 電機(jī)缺相的檢測

2.電機(jī)位置傳感器信號靜態(tài)測試方法

電機(jī)位置傳感器負(fù)責(zé)監(jiān)控電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，為電機(jī)控制提供位置信號。電機(jī)位置傳感器采用旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)。可能出現(xiàn)故障模式為內(nèi)部發(fā)生短路或者斷路。電機(jī)尾端信號線插件PIN定義如表5所示。PA～PFpin為旋變信號，PG、PHpin為溫度信號，測量電阻值時應(yīng)PA～PB一組，PC～PD一組，PE～PF一組，PG～PH一組。測試參數(shù)見表6。

表5 電機(jī)尾端信號線插件PIN定義

表6 測試參數(shù)

3.MCU低壓插件信號檢測方法

(1)首先從控制器上拔下低壓插件，檢查線束端插件各針腳有無退針現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)針腳退針請打開插件維修或更換該插件。

(2)使用萬用表檢測插件各針腳信號，測試參考值見表7。

注意：使用萬用表測試時，不能直接將表針插入低壓插件針腳中測試，以免使針腳出現(xiàn)退針現(xiàn)象，需對表針做延長加細(xì)處理(圖8)，然后再進(jìn)行測試，同時保證無液體流入或濺入低壓插件內(nèi)部。

圖8 表針做延長加細(xì)處理

表7 線束插件各針腳信號檢測方法及參考值

4.電驅(qū)系統(tǒng)絕緣故障的檢測

(1)測試說明。測試時，先將整車鑰匙取下或置于OFF檔，拔掉高壓維修開關(guān)(在副儀表板換擋機(jī)構(gòu)下面)，確認(rèn)母線電壓低于5V后，拔掉電機(jī)控制器端信號線插件。

(2)絕緣檢測。驅(qū)動電機(jī)絕緣故障常因為電機(jī)內(nèi)部進(jìn)水，或者是電機(jī)的絕緣層受熱失效，或繞組某處燒蝕對地短接；電機(jī)控制器絕緣故障常因為控制器內(nèi)部進(jìn)水，或者是爬電距離變小。

①調(diào)整好絕緣檢測表，選擇測試電壓為1000V檔。

②當(dāng)電驅(qū)系統(tǒng)發(fā)生絕緣故障時，常會引起控制器報模塊故障，或者是整車絕緣故障。檢查電驅(qū)系統(tǒng)絕緣故障時應(yīng)將電機(jī)系統(tǒng)從整車上脫離(將高壓配電盒到MCU的動力電纜插件拔出，確保電驅(qū)系統(tǒng)從整車上分離)，分別對電機(jī)系統(tǒng)的正負(fù)對地用絕緣表進(jìn)行測試，絕緣表測試電壓1000V，要求測試時電機(jī)溫度接近常溫，測試結(jié)果阻值應(yīng)大于20MΩ。若低于此值，則需進(jìn)一步判定是電機(jī)的問題還是控制器的問題。

③打開控制器小蓋板，將三相線螺栓拆掉，將線與安裝底座脫開，單獨(dú)對電機(jī)控制器進(jìn)行絕緣測試(圖9)，如果測試結(jié)果阻值低于20MΩ，判定為控制器損壞，請更換控制器。

圖9 電機(jī)控制器的測試

④若控制器絕緣阻值大于20MΩ，則需對電機(jī)單體進(jìn)行絕緣測試，紅筆連接電機(jī)三相端子，黑筆連接電機(jī)殼體，若測試結(jié)果小于20MΩ，則更換電機(jī)；否則，認(rèn)為電機(jī)絕緣正常。