電動汽車驅動系統常見故障與排除方法分析

張治國

摘 要：我國是汽車使用大國，新能源汽車在當前受到人們的歡迎，電動汽車和以往的汽車系統結構相比，在一些方便有著不同，這對新能源汽車故障維修提出了新的要求。電動汽車系統中驅動系統是比較重要組成，該驅動系統對電動汽車行駛的安全有著直接影響，所以提高驅動系統故障處理的質量和效率比較重要。本文就電動汽車驅動系統中高壓絕緣以及高壓互鎖故障進行闡述，提出相應故障排除的方法，能為實際故障處理提供參考依據。

關鍵詞：電動汽車;驅動系統;故障排除

燃油汽車是運用12V給車內電氣供電，不容易發生觸電事故，而電動汽車是采用動力電池來提供動力驅動電動機，所以汽車高壓蓄電池輸出電壓超過安全電壓。絕緣如果發生損壞，就比較容易造成觸電事故。驅動系統中高壓互鎖系統是比較重要的，高壓互鎖是采用低壓信號監視高壓回路完整性的安全設計方法，運用低壓信號檢查電動汽車和高壓線相連的組件，以及對高壓系統回路電氣連接的連續以及完整性進行檢查。所以高壓互鎖系統的安全顯得比較重要，這是保障電動汽車安全穩定運行的要素。

1 電動汽車驅動系統主要特征和構成

1.1系統特征

電動汽車驅動系統有著鮮明的特征，體現在幾個重要層面，電動汽車電驅動系統和內燃機汽車有著根本性不同，由于電動汽車對驅動系統要求比較高，驅動系統要符合相應的要求，瞬時功率比較大，短時過載的能力強，滿足爬坡和加速需要【1】。驅動系統調速的范圍比較寬，實際運行中全部速度范圍以及負載范圍中，有比較高效率，在電機所有工作范圍內綜合效率比較高，盡量提升電動汽車續航里程。電動汽車的驅動系統可靠性比較高，使用也比較簡便，功率密度高，質量輕，體積小，這對保障電動汽車的使用性能有著積極意義。

1.2系統構成

電動汽車驅動系統是多個部分構成的，如：①驅動電機;②變速器;③功率變換器;④電子控制器。不同的構成部分發揮的作用不同，電子控制器也就是電動機調速控制裝置，是變速以及方向變換設置，控制電動機電壓以及電流，從而完成電動機驅動轉矩以及旋轉方向。早期電動汽車上直流電動機調速，采用的是串接電阻，改變電動磁場線圈匝數實現，調速有級，產生附加能量消耗以及使用電動機結構復雜，當前應用較少【2】。現階段的電動汽車應用比較廣的是晶閘管斬波調速，勻速改變直流電動機端電壓，控制電機電流，實現電動機無極調速。驅動電機重要系統組成，現階段的電池容量比較小，在電力電子技術不斷發展下，大規模集成電路以及計算機技術迅速發展和新材料出現，機電一體化交流驅動系統顯示了其優越性，驅動系統的效率比較高，驅動力大，交流驅動系統更多的在電動汽車當中應用，電動汽車中主要是運用永磁同步電機驅動系統，開關磁阻電機驅動系統等。功率變速器也是重要組成，功率轉換器技術發展目標需要達到高功率密度以及高效，功率變換器常見的為三相全橋拓撲結構，電壓型逆變器研究比較多，控制方式是PWM調制占主流。

2 電動汽車驅動系統高壓絕緣和高壓互鎖故障及排除

2.1高壓絕緣故障及排除

2.1.1故障檢測原理

高壓絕緣故障檢測要明確檢測原理，電動汽車的電動驅動系統，是構成高壓系統重要部分，動力電池是通過電纜以及電機控制器輸入端相連，電機控制器的內部是銅排構成直流母線電路，電機控制器輸出端和電機三相電纜相連。定子繞組在電機內相連，能把電機側三相電纜對地絕緣電阻等效成絕緣電阻【3】。通過電橋測量的方法來對絕緣電阻檢測，高壓系統啟動后動力電池接入主電路，高壓系統處在待機狀態，電機此時是不工作的，不用考慮電機側絕緣狀態。高壓絕緣故障檢測中對直流側以及交流側對地絕緣檢測，電驅動系統運行中，動力電池系統以及電機和控制器處在工作狀態，這一狀態下需要對高電壓系統絕緣性能在線監測，此時直流側以及交流側絕緣電阻關系和系統靜態時候不同。零矢量狀態檢測能降低絕緣檢測難度，有效實現電機側絕緣狀態監測。

2.1.2故障排除方法

電動汽車驅動系統高壓絕緣故障的排除，需要相應故障檢修人員明確故障類型，找到故障原因，電動汽車是電池為動力來驅動車輛運行的，動力電池輸出電壓大部分是在DC/72V—DC/600V間，甚至會更高【4】。人體安全電壓通常是不致使人直接致死致殘的電壓，通常環境條件下允許持續接觸的安全特地電壓是DC/36V，電動汽車動力電池輸出的直流電區間超過安全電壓，所以國家的電動汽車安全要求標準對觸電防護有明確要求，涉及到絕緣電阻值最低要求。故障排除中，要能結合具體故障的狀況，采取針對性方式應對。

高壓絕緣故障的排出中，結合故障表現，有不同的故障類型，排除中相關工作人員需要依照步驟操作，車輛儀表如果能正常顯示，正確反映是不是存在故障，說明絕緣監測系統自身是正常工作的。車輛儀表如果是顯示絕緣沒有連接，就要檢查低壓控制線路的狀況，是否低壓線束插接件插針松脫以及扭曲造成連接失效問題發生。對于低壓連接線問題排除中，要排除CAN總線通信故障，檢查終端電阻值是不是正常【5】。而在車輛的組合儀表有明確顯示存在故障的時候，說明車輛絕緣故障發生在高壓回路，高電壓部件發生絕緣電阻低的狀況，就要對高壓部件檢查，這一絕緣檢測系統不能對絕緣故障點定位，要人工逐步排查。

2.2高壓互鎖故障及排除

高壓互鎖故障發生后要及時排除，不同的故障排除的方法不同，如線路插頭虛插的故障進發生后，作為常見故障，在對故障排查中就要對低壓電池電壓精確檢驗分析，查看是不是達到13.8V標準，出現的其他功率數據就是有故障。也要注重對高壓互鎖回路線束檢測，接插如果存在不合理之處，就要及時進行干預。線路虛插的判斷要建立在實踐檢驗基礎上。另外，對于PTC故障的排除，要多觀察，查看PTC是不是完整，運行狀況如何，通常該故障容易發現，和其內部結構簡單不無關系，通過肉眼就能發現故障【6】。為能保障故障檢驗正確，通過相應工具運用比較重要，發現故障后要馬上維修維護，保障PTC價值充分發揮出來。除此之外，對于動力電池包故障的排除中，以磷酸鐵鋰電池特點動力電池包為例，分析后發現有十三個電池模組，是串聯方式連接的，通過專業設備測試發現電壓輸出電流保持在633.6V上下，檢驗電池包的內部結構發現了具備4個接觸器，通過故障分析酌情把電池負極斷開，啟動導線連接器，把四合一控制器端蓋拆卸處理連接負極，降低風險發生率。

3 結語

總之，為能有效保障電動汽車驅動系統應用的安全，在實踐當中要結合不同故障類型進行應對。此次對電動汽車驅動系統故障中的高壓絕緣故障以及高壓互鎖故障進行了探究，提出了相應的應對策略，這對實際故障處理能起到積極作用，有助于促進新能源電動汽車驅動系統良好運行。

參考文獻：

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[3]張晶.電動汽車驅動系統故障分析[J].湖北農機化，2019（21）：83.

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