新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)的維修技術(shù)分析

曾 建

(成都工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，成都 610213)

0 引言

隨著汽車生產(chǎn)制造行業(yè)的逐漸發(fā)展，人們對汽車的需求日益提升[1-2]，汽車保有量的迅速增長也帶來了一系列的能源危機(jī)與環(huán)境污染等問題，嚴(yán)重的汽車尾氣污染、能源消耗等促進(jìn)了新型、清潔、高效車輛的發(fā)展，逐步開發(fā)低污染或者零污染汽車。因此，以混合動力汽車、純電動汽車為首的新能源汽車逐漸成為目前汽車行業(yè)的主要發(fā)展方向與研究重點(diǎn)[3]。

新能源汽車維修與管理技術(shù)是保障新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)之一[4]，為了配合我國新能源汽車數(shù)量的不斷激增，加強(qiáng)新能源汽車維修與管理技術(shù)的發(fā)展是提高新能源汽車安全性能的重要條件，但是由于新能源汽車結(jié)構(gòu)組成及控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)汽車存在本質(zhì)區(qū)別，因此，傳統(tǒng)的汽車維修技術(shù)難以滿足新能源汽車的維修與發(fā)展。新能源汽車電力技術(shù)、電池技術(shù)等不成熟，新能源汽車故障診斷與檢測設(shè)備較為落后等都是影響新能源電動汽車發(fā)展的重要限制條件[5]。新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)是新能源汽車的核心部件，是車輛驅(qū)動的主要執(zhí)行裝置，驅(qū)動系統(tǒng)的工作性能直接決定了車輛整體的動力性、經(jīng)濟(jì)性及駕駛舒適性。

1 新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

新能源汽車的驅(qū)動系統(tǒng)是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，進(jìn)而驅(qū)動車輛行駛的功能系統(tǒng)，是汽車的核心動力來源，主要包括驅(qū)動電機(jī)、控制器及傳動系統(tǒng)組成，如圖1所示。驅(qū)動電機(jī)主要包括定子、轉(zhuǎn)子、殼體等結(jié)構(gòu)，目前，市場上應(yīng)用最為廣泛的為永磁同步電機(jī)，是目前新能源汽車主要使用的驅(qū)動電機(jī)，具有功率密度高、能耗低、體積小等優(yōu)勢。控制器主要包括控制器軟件、控制器硬件，如功率驅(qū)動模塊、DC/DC、高低壓插接件、電流傳感器等，電機(jī)控制部件根據(jù)車輛核心控制器收到的指令，控制車輛電機(jī)的電流及電壓，保證驅(qū)動電機(jī)按照需要的方向、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩工作。傳動系統(tǒng)的核心部件主要包括減速器、齒輪組、高速軸承等，在車輛行駛過程中，通過齒輪組工作，進(jìn)而降低輸出轉(zhuǎn)速，達(dá)到提高車輛輸出扭矩的目的，保證車輛的高效行駛[6]。

圖1 新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)基本組成

2 新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)常見故障與維修技術(shù)

新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)的主要作用就是最為安全穩(wěn)定地使電能轉(zhuǎn)變成動能，保證新能源汽車的良好工作，當(dāng)新能源汽車驅(qū)動電機(jī)發(fā)生故障時，可能造成汽車整體癱瘓。驅(qū)動電機(jī)故障類型大體可以分為兩種，即電氣問題和機(jī)械問題，電氣問題大多數(shù)都是由定轉(zhuǎn)子繞組接觸不良導(dǎo)致的，機(jī)械問題大多數(shù)都是由驅(qū)動部件引發(fā)的。

2.1 驅(qū)動電機(jī)常見故障與維修技術(shù)

2.1.1 車輛抖動，無法行使

1)故障現(xiàn)象。新能源汽車車身抖動，無法行使。

2)檢修方法。首先要進(jìn)入新能源汽車的故障診斷軟件查看驅(qū)動電機(jī)的工作狀態(tài)，觀察驅(qū)動電機(jī)的母線電壓是否為350 V，轉(zhuǎn)向、目標(biāo)扭矩及電機(jī)的轉(zhuǎn)矩是否與預(yù)期一致，如果驅(qū)動電機(jī)的信息與VCG發(fā)出的指令信息完全一致，但是車輛仍然無法正常行駛，則需要進(jìn)一步檢查驅(qū)動電機(jī)的三相線固定螺栓情況，檢查電機(jī)有無退針或者斷裂現(xiàn)象，用萬用表檢查相關(guān)驅(qū)動電機(jī)的針腳是否可以連通。

2.1.2 驅(qū)動電機(jī)過速

1)故障現(xiàn)象。新能源汽車儀表中顯示限速行駛、維修或者EHPS失效等，此時新能源汽車無法進(jìn)入高壓電、掛擋后車輛仍然無法正常行駛，但是明顯可以聽到驅(qū)動電機(jī)發(fā)出聲音。

2)檢修方法。此時需要用車輛故障診斷查詢系統(tǒng)，檢查故障碼，如表1所示。結(jié)合表1可知，可以看到當(dāng)前故障及故障碼，如驅(qū)動電機(jī)過速2級故障、驅(qū)動電機(jī)3級故障及HVIL線路斷開等，結(jié)合具體部位及具體內(nèi)容開始具體維修。首先要檢查驅(qū)動電機(jī)的插接件連接是否良好，其次檢查驅(qū)動電機(jī)與差減軸中間是否有油液滲出，如果出現(xiàn)油液滲出，則應(yīng)該進(jìn)一步檢查差減軸的工作狀態(tài)及結(jié)構(gòu)完整性。若上述兩個部位都處于良好的工作狀態(tài)，則需要進(jìn)一步測試驅(qū)動電機(jī)插頭的旋變值，正確的插頭旋變值如下：①1#、12#旋變值15 Ω；②2#、11#旋變值36 Ω；③3#、10#旋變值36 Ω。

表1 系統(tǒng)故障信息部分信息表

如果與上述內(nèi)容不符合，則可以判定為驅(qū)動電機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)故障。

2.1.3 發(fā)電機(jī)旋變故障

1)故障現(xiàn)象。新能源汽車在行駛過程中出現(xiàn)掉高壓現(xiàn)象，一直無法進(jìn)行車輛Ready，車輛儀表盤中顯示“系統(tǒng)故障，緊急維修”等字樣，系統(tǒng)故障信息表，如表2所示。

表2 系統(tǒng)故障信息旋變故障信息表

2)檢修方法。首先要檢查發(fā)電機(jī)的插接件是否連接良好，線路是否存在斷裂或者退針等現(xiàn)象，若上述線路正常，則需要進(jìn)一步檢查發(fā)電機(jī)旋變值的信號，看是否符合定義阻值，如果上述步驟完成后仍然無法排除故障，則說明發(fā)電機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)故障，應(yīng)該更換發(fā)電機(jī)。

2.2 電機(jī)控制器常見故障與維修技術(shù)

電機(jī)控制器主要適用于接收車輛指令，并將直流電轉(zhuǎn)化為交流電，控制發(fā)電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的扭矩輸出，以目前市面上常見的雙電機(jī)控制器為例進(jìn)行故障分析與維修技術(shù)分析，電機(jī)控制器系統(tǒng)連接示意圖，如圖2所示。本研究首先針對常見的電機(jī)控制器故障及其維修方法進(jìn)行系統(tǒng)闡述，最后以目前市場上應(yīng)用較為廣泛的比亞迪唐汽車電機(jī)控制器故障整體維修方案進(jìn)行論述。

圖2 雙電機(jī)控制器系統(tǒng)連接示意圖

2.2.1 電機(jī)控制器高溫故障

1)故障現(xiàn)象。新能源汽車行駛過程中，突然從電動模式切換至油電混合模式，認(rèn)為無法再次切換至電動模式，且儀表盤顯示正常，沒有任何故障提示，當(dāng)使用ED400讀取到車輛自動切換至油電混合模式的瞬間，電機(jī)控制器高溫達(dá)到100 ℃。

2)檢修方法。導(dǎo)致溫度過高的原因主要包括發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)防凍液不足、電動機(jī)水泵運(yùn)行異常、散熱器出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象或驅(qū)動電機(jī)及DC故障。在進(jìn)行維修的過程中，首先使用ED400對驅(qū)動電機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，檢查水泵是否運(yùn)行正常；其次檢查散熱器中的散熱風(fēng)扇是否可以正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)；最后檢查水泵是否出現(xiàn)線路故障，如線路斷開等，檢查斷裂點(diǎn)，重新連接并試車。

2.2.2 電機(jī)控制器與DC故障

1)故障現(xiàn)象。車輛OK燈亮起，車輛啟動后無法使用電動模式，故障提醒“請檢查動力系統(tǒng)”。

2)檢修方法。利用車輛診斷儀檢查車輛的故障碼并分析，及時清除故障碼后看車輛是否運(yùn)行正常，若不能恢復(fù)正常，則需要進(jìn)一步檢查驅(qū)動電機(jī)控制器的電機(jī)旋變阻值，與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值進(jìn)行對照，看是否處于正常數(shù)值范圍；最后檢查驅(qū)動電機(jī)控制器的插接件，如端子等，看是否處于正常狀態(tài)，若仍無法排除故障，則應(yīng)該更換驅(qū)動電機(jī)控制器與DC集成。

2.2.3 電機(jī)故障維修流程圖

當(dāng)電機(jī)控制器出現(xiàn)故障時，整車會表現(xiàn)出無EV模式，車輛儀表盤上會顯示“請檢查動力系統(tǒng)”，故障檢測時，需要利用車輛診斷儀進(jìn)行電機(jī)控制器模塊讀取故障相關(guān)信息，一般包括“系統(tǒng)無應(yīng)答”或者“讀取相應(yīng)的故障碼”，當(dāng)出現(xiàn)第一種情況時，需要對車輛整體進(jìn)行全面檢查與維修，出現(xiàn)第二種情況時，只需要對故障碼進(jìn)行檢查維修即可。

1)系統(tǒng)無應(yīng)答故障診斷流程。首先檢查低壓插接件相關(guān)引腳(表3)，如果出現(xiàn)異常現(xiàn)象，則進(jìn)一步檢查低壓回路，如電源、通信等。

表3 電機(jī)低壓插接件信息

2)可讀取故障碼診斷流程。故障碼出現(xiàn)“P1B0100”，IPM故障時，首先應(yīng)該多次嘗試OK擋試車，看故障是否會消除；其次是檢查直流母線到三相線的管壓降是否正常，若不正常，則需要及時更換電機(jī)控制器；若管壓降正常，則檢查是否存在其它故障碼，若依次排查故障碼無效，則需要更換驅(qū)動電機(jī)控制器。故障碼報“P1B0900”，開蓋保護(hù)時，首先需要OK擋試車，看故障是否會消失；其次是檢查驅(qū)動電機(jī)控制器蓋子是否打開；最后故障仍然存在時應(yīng)該更換驅(qū)動電機(jī)控制器與DC。

3 結(jié)論

隨著汽車生產(chǎn)制造行業(yè)的逐漸發(fā)展，汽車保有量的迅速增長帶來了一系列的能源危機(jī)與環(huán)境污染問題，因此，以混合動力汽車、純電動汽車為首的新能源汽車逐漸成為目前汽車行業(yè)的主要發(fā)展方向與研究重點(diǎn)。新能源汽車維修與管理技術(shù)是保障新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要條件之一。新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)是新能源汽車的核心部件，是車輛驅(qū)動的主要執(zhí)行裝置，驅(qū)動系統(tǒng)的工作性能直接決定了車輛整體的動力性能、經(jīng)濟(jì)性能及駕駛舒適性。本研究以新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)實(shí)際操作及故障檢測與維修技術(shù)為核心，詳細(xì)分析了新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)常見故障分析、維修技術(shù)、維修設(shè)備及維修理念等，研究結(jié)果旨在為新能源汽車的發(fā)展提供理論基礎(chǔ)與技術(shù)參考。