新能源汽車驅(qū)動電機的維護保養(yǎng)與故障維修

江玉婷

(江蘇省無錫交通高等職業(yè)技術(shù)學校，江蘇 無錫 214151)

0 前言

近年來，我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，科技水平逐年進步，生活水平提升，越來越多的家庭擁有了汽車。但是，隨著人均汽車保有量的增加，環(huán)境污染問題也日益嚴重，為了保護環(huán)境，國家大力扶持新能源汽車行業(yè)。作為新能源汽車3大核心部件之一的驅(qū)動電機，直接決定了新能源汽車的動力輸出及車輛使用壽命，但是新能源汽車應(yīng)用的驅(qū)動電機在維護保養(yǎng)、故障維修等方面仍存在缺陷。本文首先介紹了驅(qū)動電機的種類，然后分析了新能源汽車驅(qū)動電機的維護保養(yǎng)及故障維修工作，最后為電機的維護與故障排除提供了解決辦法。

1 驅(qū)動電機種類

驅(qū)動電機是汽車的“心臟”，是整個汽車運行的動力核心。對新能源汽車所使用的驅(qū)動電機在體積、功率、重量等方面均有一定的要求，與傳統(tǒng)汽車所使用的內(nèi)燃機相比，其動力輸出有很大不同。驅(qū)動電機主要依靠電磁感應(yīng)原理，通過旋轉(zhuǎn)電磁機械結(jié)構(gòu)將電能轉(zhuǎn)化為勢能，驅(qū)動汽車運行。與發(fā)動機相比，驅(qū)動電機的結(jié)構(gòu)較簡單，不需要復(fù)雜的變速箱。目前常見的驅(qū)動電機有2種，一種是交流感應(yīng)電機，基本結(jié)構(gòu)如圖1所示；另外一種是永磁同步電機，工作原理如圖2所示。一般情況下，商務(wù)乘用車型安裝的是交流感應(yīng)電機，對于普通乘用車型，大多安裝的是永磁同步電機。新能源汽車的驅(qū)動系統(tǒng)由自轉(zhuǎn)系統(tǒng)和機械傳動系統(tǒng)2部分組成，自轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括電動機、控制器、轉(zhuǎn)速傳感器、溫度傳感器等部件，該系統(tǒng)負責為汽車提供動能，而機械傳動系統(tǒng)負責將電機所產(chǎn)生的動力傳遞給輪胎，驅(qū)動汽車行駛。

圖1 交流感應(yīng)電機

圖2 永磁同步電機

2 新能源汽車驅(qū)動電機的維護保養(yǎng)

汽車驅(qū)動電機的維護保養(yǎng)工作對于維護汽車狀態(tài)、減小發(fā)生故障的概率有極其重要的意義。新能源汽車的維護保養(yǎng)一般可分為A級保養(yǎng)方案和B級保養(yǎng)方案2種。A級保養(yǎng)方案主要針對整車保養(yǎng)，且一般用于新車。當新車行駛超過7 500 km后，需要采用這種保養(yǎng)方案。B級保養(yǎng)方案僅對車輛的局部進行保養(yǎng)。該保養(yǎng)方式也可分為多個套餐，例如電池保養(yǎng)、輪胎保養(yǎng)、線路保養(yǎng)等。新能源汽車驅(qū)動電機的維護保養(yǎng)一般采用上述2種保養(yǎng)方案相結(jié)合的方式。

2.1 日常維護保養(yǎng)

驅(qū)動電機的日常維護保養(yǎng)十分重要，能夠使電機長時間保持良好的運行狀態(tài)，也是汽車保養(yǎng)工作中最基礎(chǔ)的部分。在進行日常電機維護保養(yǎng)時，首先，要清潔電機，將附著于電機表面的污垢、線纜連接處及死角清潔干凈；其次，對用于固定電機的螺栓進行加固操作，確保電機不會出現(xiàn)松動，并將電機附件線束緊固；再次，全面檢測電機狀況，確定電機表面是否存在明顯裂痕或者凹陷處；最后，補滿電機冷卻液，做好冷卻液的補給。

2.2 定期全面維護保養(yǎng)

定期全面維護是在日常維護保養(yǎng)工作的基礎(chǔ)上，進一步對驅(qū)動電機進行維修保護，定期維護保養(yǎng)工作更專業(yè)和全面。首先，通過專業(yè)設(shè)備抬高汽車，仔細檢查車輛是否存在劃痕或者磕碰問題；然后，擰開驅(qū)動電機的、及旋變，利用電阻表檢測電阻數(shù)值，如電阻值低于500 Ω，需檢查是否存在線路短路的可能性，即對驅(qū)動電機進行絕緣檢查；最后，檢查冷卻循環(huán)系統(tǒng)，排出冷卻液管中的空氣，防止冷卻液循環(huán)不暢。

3 新能源汽車驅(qū)動電機的故障維修

新能源汽車驅(qū)動電機的故障主要分為機械故障與電氣故障。其中，機械故障主要是由于電機運行時，各種機械元件相互碰撞或摩擦所致，例如軸承磨損、轉(zhuǎn)子掃膛等。這些故障均會導(dǎo)致電機運行原位置出現(xiàn)偏離，進而增加電機內(nèi)部元件的磨損。判斷電機是否出現(xiàn)機械故障比較容易，而電氣故障發(fā)生的原因更多，在排查故障及維修時，更加困難。為了更好地完成新能源汽車的故障維修，需了解電池系統(tǒng)、電機系統(tǒng)與電控系統(tǒng)，并深入了解各部分零部件的連接關(guān)系和工作原理，熟練地使用萬用表及常用的故障檢測設(shè)備。

3.1 間歇性轉(zhuǎn)速過快故障維修

電機超速過快故障是新能源汽車驅(qū)動電機較易出現(xiàn)的故障之一，導(dǎo)致此故障的原因較多。在維修故障時，考慮是否因汽車負載出現(xiàn)急劇變化從而導(dǎo)致電機扭轉(zhuǎn)控制失效，最終導(dǎo)致電機超速。可以通過重新上電的方式解決該問題。另外，也可能因為電機低壓信號線的連接處出現(xiàn)松動而導(dǎo)致故障發(fā)生。檢查故障時，要重點檢查電機信號線插頭，對插頭重新進行加固連接處理。如不是上述2種情況，應(yīng)考慮是否存在控制器損壞的情況，如經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)控制器損壞，通過更換控制器解決故障。

3.2 驅(qū)動電機溫度過高故障維修

驅(qū)動電機溫度過高，一般是由于電阻增大導(dǎo)致的。另外，也可能是因為電機籠型轉(zhuǎn)子斷條或繞線轉(zhuǎn)子線圈接頭松脫，造成電機控制器無法根據(jù)溫度變化改變功率，導(dǎo)致整個電機運行情況不穩(wěn)定。設(shè)計驅(qū)動電機候，內(nèi)置溫度傳感器實時檢測驅(qū)動電機溫度，如新能源汽車驅(qū)動電機繞組運行時溫度出現(xiàn)異常，及時通過控制器限制電機運行功率。比如，當檢測溫度為120～140 ℃時，運行功率會逐步降低，當電機溫度超過140 ℃后，電機直接停止工作。在排除故障時，需仔細檢查電機本身，并更換長時間過載工作的驅(qū)動電機。

3.3 旋轉(zhuǎn)變壓器故障維修

旋轉(zhuǎn)變壓器是一種電磁式傳感器，主要用于在隨動系統(tǒng)及數(shù)字系統(tǒng)中生成電信號和轉(zhuǎn)角信號，因其具有解算能力，被稱為解算器。如旋轉(zhuǎn)變壓器出現(xiàn)故障，會造成驅(qū)動電機無法啟動，或轉(zhuǎn)矩輸出值達不到正常數(shù)值，從而導(dǎo)致汽車動力不足。所以，在故障排除時，需要利用萬用表檢查旋轉(zhuǎn)變壓器及控制器旋變解碼電路，如數(shù)值為無窮大，說明變壓器損壞，需更換部件；如數(shù)值顯示正常，說明內(nèi)部的旋變解碼電路出現(xiàn)問題，更換主控板即可。

3.4 驅(qū)動電機缺相故障維修

當新能源汽車在行駛過程中出現(xiàn)電機時常不轉(zhuǎn)動的情況時，需考慮是否存在驅(qū)動電機缺相故障的可能性。驅(qū)動電機缺相故障是勵磁故障的一種，往往是因為驅(qū)動電機某相內(nèi)部的霍爾元件出現(xiàn)問題。霍爾元件是一種磁體控制傳感器，用于檢測磁場是否發(fā)生變化，并將采集到的磁場信息轉(zhuǎn)化為控制器可理解的信號，以控制三相輸出。缺相故障是由于電機中的霍爾元件故障，使得磁體控制工作出現(xiàn)異常。在判斷故障時，可以通過觀察電動機是否發(fā)生抖動，以及運行中是否存在噪聲較大的情況進行初步判定，再測量霍爾元件輸出引線相對于霍爾地線與電源引線的電阻，通過比較法判定出現(xiàn)故障的霍爾元件，并進行更換。為了保證電機換相位置的精確性，可以同時更換3個霍爾元件。

3.5 頓挫故障維修

頓挫故障是指在新能源汽車行駛過程中，出現(xiàn)較明顯的動力停頓，駕駛員在駕駛過程中有較明顯的感覺。但是由于出現(xiàn)頓挫時，汽車儀表盤各項實數(shù)不會顯示異常，且頓挫并不影響整個行駛過程，大多數(shù)駕駛員并不重視此故障。但是如該故障長期不解決，可能會對汽車零部件造成損壞，增加汽車故障發(fā)生率。在維修頓挫故障時，先用專業(yè)工具檢查電機是否出現(xiàn)問題，并確保故障不會加劇，及時排除故障。

4 驅(qū)動電機故障具體案例

以比亞迪唐型號汽車為例，具體排查分析驅(qū)動電機故障。駕駛員發(fā)動新能源汽車后，發(fā)現(xiàn)儀表盤上顯示“請檢查動力系統(tǒng)”的信息，如圖3所示。這說明電機控制器出現(xiàn)了問題，需要通過診斷儀讀取存儲在電機控制模塊中的數(shù)據(jù)流。在讀取數(shù)據(jù)流時，通常會出現(xiàn)以下2種情況：① 汽車動力系統(tǒng)無任何應(yīng)答，需要全面診斷電機。② 可以讀取出故障碼，按照具體故障碼采取相應(yīng)的措施。

圖3 “請檢查動力系統(tǒng)”故障演示

在“系統(tǒng)無應(yīng)答”狀態(tài)下，要檢查低壓插件引腳，并根據(jù)具體的故障部位，檢查電源、接地及控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)通信等對應(yīng)的低回壓路。

如故障碼為“P1B0100：IPM故障”，首先要確認驅(qū)動電機控制器的程序版本號，通過版本信息更新清除故障碼，掛OK檔位試車，檢測是否已成功消除故障。如該故障碼仍然存在，需要通過檢測直流母線與三相線之間管壓降的方式排除故障，如管壓降不正常，需更換驅(qū)動電機控制器和直流轉(zhuǎn)換器。

如故障碼為“P1B0500：高壓欠壓”，可以先檢查電機控制器的程序版本號，嘗試清除故障碼。如故障未被消除，需要測量動力電池的電壓大小，如電壓小于400 V，說明動力電池在供電方面存在故障，需要依次檢查高壓電纜、配電箱及動力電池。另外，還可以使用診斷器診斷直流母線電壓，對比直流母線電壓控制器電壓，決定是否需更換直流變換器總成或驅(qū)動電機控制器。

如故障碼為“P1B0900：開蓋保護”，并無法通過更新驅(qū)動電機控制器程序版本信息的方式清除故障碼，需檢查控制機蓋，并更換驅(qū)動電機控制器的直流變換器總成。

經(jīng)過檢測，如故障類型為電機缺相，需要檢查電機三相電。首先，要及時退入OFF檔位，取下維修開關(guān)，并拔出驅(qū)動電機三相線高壓插件。然后，測量3個電機的3項高壓線阻值是否為(0.36±0.02)Ω的狀態(tài)。如電阻不在正常區(qū)間內(nèi)，需檢查接插件的連接情況，在接插件沒有松動的情況下，很大概率是動力總成出現(xiàn)故障。

當汽車電機溫度過高時，首先應(yīng)檢查電機冷卻系統(tǒng)的防凍液存儲情況，檢查冷卻系統(tǒng)中是否存留空氣；其次應(yīng)檢查電動水泵工作狀態(tài)及電機散熱器堵塞情況；最后檢查驅(qū)動電機控制器的直流變換器總成。

在檢查電源繼電器時，需要查看電機控制單元(MCU)電源繼電器線圈端子2個插腳之間的電阻數(shù)值，一般來說，電源繼電器的電阻值為133 Ω時，屬于正常狀態(tài)。如MCU電源繼電器線圈端子的2個插腳電阻沒有問題，需要檢查電源繼電器開關(guān)端子電阻。檢查步驟為：將萬用表設(shè)定為電阻值為200 Ω檔位，連通蓄電池正負極，以驗證是否可以連通，如發(fā)現(xiàn)電阻值異常，可以確定故障發(fā)生原因。

5 結(jié)語

綜上所述，作為國家重點幫扶項目，新能源汽車項目具有能源清潔、構(gòu)造簡單、能量轉(zhuǎn)化率高等特點，符合當前我國建成資源節(jié)約型社會的目標要求。但新能源汽車對于各部分元件的要求高于傳統(tǒng)汽車，尤其是驅(qū)動電機部分元件，且當前新能源行業(yè)發(fā)展迅速，市場保有量逐年上升，技術(shù)更新迭代較快，這對新能源汽車驅(qū)動電機的保養(yǎng)與故障維修工作提出了更高要求。本文通過對驅(qū)動電機的保養(yǎng)維護及故障診斷進行研究，提出了新能源汽車日常維護方式及常見的故障維修和保養(yǎng)措施，以提高故障診斷效率，為新能源汽車的維護及保養(yǎng)提供借鑒。