純電動汽車行駛故障排除與維修技術

(廣西玉林農業學校,廣西 玉林 537000)

0 引言

隨著汽車產業的快速發展,逐漸帶來了能源短缺和環境污染等問題,為了解決上述問題,世界各國都制定了相關的戰略措施,逐步開始發展新能源汽車[1-3]。目前,新能源汽車主要包括純電動汽車、混合動力汽車、燃料電池汽車和燃氣汽車等[4]。

純電動汽車(Electric Vehicle,EV),主要是指由可充電電池(如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池)提供動力源的汽車。主要結構組成為電力驅動及控制系統、驅動力傳動等機械系統,完成既定任務的工作裝置等[5-7]。電力驅動及控制系統是電動汽車的核心,也是區別于內燃機汽車的最大不同點。純電動汽車內部電路結構較為復雜,與傳統汽車維修方法與故障排除方式存在較大差異性,因此,維修人員在傳統汽車維修的基礎上應掌握相關電池維修技術。

本研究以純電動汽車行駛故障為研究對象,系統論述了常見的故障排除方法及日常維護技術,研究結果可以為維修人員提供技術參考與借鑒。

1 EV電機系統及工作原理

EV電機系統主要包括驅動電機及其控制裝置組成,驅動電機是EV汽車的唯一驅動裝置,相當于傳統汽車的內燃機,目前,驅動電機主要包括外轉子和內轉子兩大類。

以比亞迪e6純電動汽車為例,其主要結構和工作原理如圖1所示。當汽車電源接通后,汽車ECU控制系統、加速裝置和各種傳感器等將采集的數據信息傳輸給電機控制器,控制驅動電機電流,通過變速器、差速器等裝置驅動汽車左右前輪轉動,進而驅動汽車行駛。在汽車運行過程中,電池組管理系統將電池組的電壓、電流、溫度等數據信息傳遞給電源管理裝置,防止電池組溫度過高或者放電溫度過高損壞電池組,當汽車出現漏電狀況時,汽車漏電保護器對汽車起到保護作用,當出現緊急情況時,保護裝置熔絲熔斷保護。

圖1 比亞迪e6電動汽車工作原理

EV采用的驅動電機類型較多,如圖2所示,目前EV使用的驅動電機主要包括直流電機、感應式交流電機和永磁電機等。

圖2 驅動電機類型及特點

2 EV的行駛與控制技術

2.1 EV行駛狀態及要求

EV行駛狀態主要包括汽車啟動、起步、行駛、加速、爬坡、減速、制動、倒車等過程。在EV進行啟動和起步時,要求EV驅動電機為汽車提供較大的轉矩,低速啟動;在汽車正常行駛過程中,要求驅動電機為汽車提供足夠的驅動力和速度,同時在汽車行駛過程中保證能耗最低;當汽車加速和爬坡時,要求驅動電機為汽車提供較大的驅動力,并且有較好的超載能力;當汽車減速制動時,要求驅動電機轉化為發電機,進行能量回收并且減速制動;當汽車停車時,驅動電機自動停止工作。

2.2 EV工作過程

EV工作過程中,傳感器可以將汽車加速信號、制動信號等轉換為電信號,并將相關信息傳輸至汽車中央控制器,經過中央控制器處理后給汽車發出驅動信號,控制逆變器的工作形式與工作狀態,進而實現對EV不同工況的控制。

當汽車行駛過程中,蓄電池組輸出的電流經過逆變器轉換為交流電之后供入電機,電機輸出轉矩經過汽車傳動系統驅動車輪;當汽車處于減速工作狀態時,車輪帶動電機轉動,通過矢量控制電機產生交流電,然后經過逆變器將交流電轉化為直流電向蓄電池組充電,提供再生能量。在汽車不同工作狀態,EV中央控制器可以通過各種傳感器和電流檢測器等對動力電池組、逆變器和驅動電機的工作狀態進行實時監控。將反饋信息及時通過電流表、電壓表等顯示裝置進行顯示。

3 EV行駛無力故障分析

EV行駛無力故障主要是由直流電機引起的,可能存在的原因為電機電樞繞組存在短路斷路和接地、勵磁線圈局部短路,引起電磁轉矩減弱,進而使汽車行駛緩慢無力,也可能是換向器部分灼燒引起損壞、電刷磨損嚴重或者彈簧彈力不足、控制器失效及電樞軸變形卡滯等問題引起。目前,引起EV行駛無力的主要故障原因及排除方法如表1所示。

表1 EV行駛無力常見故障及排除方法

通常EV使用的為有刷電機,相關故障檢測步驟及方法如下。

1)電樞線圈短路、斷路和接地檢測。使用萬用表電阻擋測量電機電樞兩個接柱,電阻值應符合相關要求,如果小于規定值,說明內部線圈有短路現象,如果無窮大,則說明線圈斷路;最后再檢測電樞任一個接柱與殼體的電阻值應為無窮大,說明電樞接地。

2)勵磁線圈短路、斷路和接地檢測。使用萬用表電阻擋測量電機勵磁線圈兩個接柱,電阻值應符合要求,如果小于規定值,說明線圈內部有短路現象,如果是無窮大,則說明線圈內部存在斷路;最后檢測勵磁線圈任一個接柱與殼體的電阻值應無窮大,否則說明勵磁線圈接地。

3)換向器檢測。在檢測EV換向器時,應拆解電動機,首先觀察換向器的表面應無凹坑、磨損和燒灼,如果有輕微磨損可以采用砂紙打磨,嚴重的則需要更換;然后測量凹槽深度是否符合要求,深度不夠應使用鋸條刮低;最后檢查電刷磨損情況,并且加強彈簧彈力,根據實際情況選擇修復還是更換。

4)控制器檢測。首先用萬用表電阻擋檢查控制器插頭端子,電阻值應符合要求,如果電阻值小于規定值,則說明控制器內部電路故障,如果電阻值無窮大,則說明控制器內部斷路。

4 EV電機維護技術

在明確汽車電池組及驅動電機常見故障后,在掌握相關故障排除方法后,應進一步加強專業維護技術,避免故障發生概率。主要維護方法有以下幾點。

1)不同汽車類型按照相關使用說明書進行定期維護。

2)及時關注汽車駕駛室內儀表板上相關信息顯示及故障警告,當出現不正常時應立刻停車檢查。電機及控制器過熱警告表示電機溫度過高,需要停車并且使電機降溫;電機冷卻液溫度警告燈表示電機冷卻液溫度過高,需要停車并且使電機降溫;當出現DC/DC系統故障警告燈時,表示汽車DC系統出現故障,此時應立刻關閉汽車空調、風扇和收音機等。

3)當汽車在行駛過程中出現振動、異常噪聲、車身過熱或者行駛無力等現象,應及時停車進行檢查并排除故障。

4)在汽車駕駛過程中,嚴禁超載,避免電機長期過載造成汽車工作部件的損壞。

5)長期不使用EV時,應將其放置在通風、干燥、清潔的場所,避免相關工作部件,尤其是電機和電路受潮損壞。

5 結論

本研究基于純電動汽車基本工作原理,以純電動汽車行駛無力為研究目標,系統論述了引起純電動汽車行駛無力故障類型及排除方法。最后提出純電動汽車電機維護技術,降低純電動汽車故障發生概率。研究結果旨在為純電動汽車的故障維修提供借鑒與參考。