本文摘要：近年來(lái)，在我國(guó)作為新能源技術(shù)的純電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)與應(yīng)用取得了突破性發(fā)展。這就客觀要求汽車(chē)維修行業(yè)提升維修水平,升級(jí)故障維修手段，利用有效的電子診斷技術(shù)提升新能源汽車(chē)維修效率。本文以北汽新能源純電動(dòng)汽車(chē)的具體故障作為切入點(diǎn)，通過(guò)故障分析及其排除
近年來(lái)，在我國(guó)作為新能源技術(shù)的純電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)與應(yīng)用取得了突破性發(fā)展。這就客觀要求汽車(chē)維修行業(yè)提升維修水平,升級(jí)故障維修手段，利用有效的電子診斷技術(shù)提升新能源汽車(chē)維修效率。本文以北汽新能源純電動(dòng)汽車(chē)的具體故障作為切入點(diǎn)，通過(guò)故障分析及其排除過(guò)程，對(duì)新能源汽車(chē)維修關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的探究。
能源方向從業(yè)者評(píng)職知識(shí)：能源與動(dòng)力工程方向的sci刊物
Journal of Materiomics旨在為材料科學(xué)的一般領(lǐng)域的研究提供一個(gè)出版平臺(tái)，特別是對(duì)先進(jìn)材料的成分，加工，結(jié)構(gòu)，性質(zhì)和性能之間關(guān)系的系統(tǒng)研究。期刊內(nèi)容主要關(guān)注以下方面：功能材料，包括鐵電體，壓電，多鐵，磁性; 半導(dǎo)體，光電子和電子材料等;用于太陽(yáng)能，電池，燃料電池，熱電轉(zhuǎn)換，儲(chǔ)氫等的先進(jìn)能源材料;納米級(jí)和低維材料，有望用于納米技術(shù)和環(huán)境科學(xué)等。
一、故障現(xiàn)象
—輛北汽生產(chǎn)的EV160新能源純電動(dòng)汽車(chē)，整車(chē)型號(hào)為:BJ7OOOB3D5-BEV,電機(jī)型號(hào)為：TZ20S02,電池型號(hào)為：29/135/220-80Ah,電池工作電壓為320Vo該車(chē)行駛里程為0.56萬(wàn)km,出現(xiàn)無(wú)法行駛且儀表報(bào)警燈常亮、報(bào)警音鳴叫的故障;故障發(fā)生時(shí)電機(jī)有沉悶的“咔、咔”聲。
二、系統(tǒng)重要作用及其結(jié)構(gòu)原理
驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(DM)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器(MCU)構(gòu)成，通過(guò)高低壓線束與整車(chē)其它系統(tǒng)作電氣連接。驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)是純電動(dòng)汽車(chē)三大核心部件之一，是車(chē)輛行駛的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特性決定了車(chē)輛的主要性能指標(biāo)，直接影響車(chē)輛動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和用戶(hù)駕乘感受。
1.驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)工作原理
在驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出動(dòng)作主要是執(zhí)行控制單元給出的命令，即控制器輸出命令�？刂破髦饕菍⑤斎氲闹绷麟娔孀兂呻妷骸㈩l率可調(diào)的三相交流電，供給配套的三相交流永磁同步電機(jī)使用。整車(chē)控制器(VCU)根據(jù)駕駛員意圖發(fā)出各種指令，電機(jī)控制器響應(yīng)并反饋，實(shí)時(shí)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出，以實(shí)現(xiàn)整車(chē)的怠速、前行、倒車(chē)、停車(chē)、能量回收以及駐坡等功能。電機(jī)控制器另一個(gè)重要功能是通信和保護(hù),實(shí)時(shí)進(jìn)行狀態(tài)和故障檢測(cè)，保護(hù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)和整車(chē)安全可靠運(yùn)行。電機(jī)控制器(MCU)由逆變器和控制器兩部分組成。驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器采用三相兩電平電壓源型逆變器。
逆變器負(fù)責(zé)將動(dòng)力電池輸送的直流電電能逆變成三相交流電給汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供電源;控制器接受驅(qū)動(dòng)電機(jī)和其它部件的信號(hào)反饋到儀表，當(dāng)發(fā)生制動(dòng)或者加速行為時(shí)，它能控制變頻器頻率的升降，從而達(dá)到加速或減速的目的。電機(jī)控制器是依靠?jī)?nèi)置旋轉(zhuǎn)變壓器、溫度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器等來(lái)提供電機(jī)的工作狀態(tài)信息，并將驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信息實(shí)時(shí)發(fā)送給VCU。驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的控制中心,又稱(chēng)智能功率模塊,以絕緣柵雙極型晶體管模塊(IGBT)為核心，輔以驅(qū)動(dòng)集成電路、主控集成電路，對(duì)所有的輸入信號(hào)進(jìn)行處理,并將驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的信息通過(guò)CAN2.0網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給整車(chē)控制器，同時(shí)也會(huì)儲(chǔ)存故障碼和數(shù)據(jù)。
2.驅(qū)動(dòng)電機(jī)關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)及其工作原理
驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)采用永磁同步電機(jī)(PMSM)，是動(dòng)力系統(tǒng)的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是電能與機(jī)械能轉(zhuǎn)化的部件，且自身的運(yùn)行狀態(tài)等信息可以被采集到驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)主要零件由油封、前端蓋及吊環(huán)、定子組件、轉(zhuǎn)子組件、后端蓋、接線盒組件、接線盒蓋、旋變蓋板、懸置支架等部件組成。驅(qū)動(dòng)電機(jī)內(nèi)部安裝了一些傳感器,這些傳感器包括:用以檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的旋轉(zhuǎn)變壓器;解碼后可以獲知電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制器;用以檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組的溫度，并將信息提供給電機(jī)控制器，再由電機(jī)控制器通過(guò)CAN線傳給整車(chē)控制器(VCU)，進(jìn)而控制水泵工作、水路循環(huán)、冷卻電子扇工作,調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作溫度的溫度傳感器。
3.旋轉(zhuǎn)變壓器工作原理
旋轉(zhuǎn)變壓器又稱(chēng)解析器，安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)上，用來(lái)測(cè)量旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)軸角位移和角速度，能夠檢測(cè)電機(jī)的位置、轉(zhuǎn)速和方向，通過(guò)脈沖磁場(chǎng)計(jì)數(shù)可以獲知電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，從而控制車(chē)速。旋轉(zhuǎn)變壓器的傳感器線圈由勵(lì)磁、正弦和余弦3組線圈組成，輸入、輸出信號(hào)及其波形。
三、檢修過(guò)程
參照北汽新能源EV160純電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)控制器(MCU)的電路圖如圖3所示，對(duì)照實(shí)物圖，識(shí)別電機(jī)與電機(jī)控制器對(duì)應(yīng)的連接插頭，本人按照以下步驟進(jìn)行故障檢修。
1.讀取故障碼連接解碼儀，讀取故障碼為P116016,MCUTGBT驅(qū)動(dòng)電路過(guò)流故障(A相/U相)。診斷儀器沒(méi)有明確的故障點(diǎn)或故障原因的指引，現(xiàn)需進(jìn)一步檢修以確認(rèn)故障原因。
2.檢測(cè)高壓系統(tǒng)斷掉蓄電池負(fù)極并用電工膠布將其金屬部分纏繞，避免接觸車(chē)身。然后切斷設(shè)置在車(chē)內(nèi)手套箱位置的高壓保險(xiǎn)。過(guò)5miii后，拆卸連接動(dòng)力電池到高壓盒之間的高壓電纜，使用萬(wàn)用表測(cè)量高壓電池來(lái)電情況，測(cè)量結(jié)果顯不為0.1V,咼壓系統(tǒng)成功下電。
3.檢測(cè)電機(jī)控制器在高壓系統(tǒng)斷電后，使用萬(wàn)用表、兆歐表對(duì)電機(jī)控制器MCU進(jìn)行測(cè)量并將結(jié)果填寫(xiě)在表1里面。通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比，結(jié)果正常。
4.測(cè)量MCU電源保險(xiǎn)FB10汽車(chē)前艙部分找出保險(xiǎn)與繼電器盒，檢查MCU電源保險(xiǎn)FB10,測(cè)量保險(xiǎn)絲電阻值，正常值小于1Q,測(cè)量值為0.2Q,測(cè)量結(jié)果正常。
5.檢測(cè)電源繼電器測(cè)量MCU電源繼電器線圈端子2個(gè)插腳之間的電阻值，正常值為133Q左右，測(cè)量值為92Q,測(cè)量結(jié)果正常。測(cè)量電源繼電器開(kāi)關(guān)端子的導(dǎo)通性，將電源繼電器線圈端子2個(gè)插腳分別接蓄電池正負(fù)極，萬(wàn)用表調(diào)節(jié)到200Q電阻擋，測(cè)量繼電器2個(gè)開(kāi)關(guān)端子是否導(dǎo)通，測(cè)量值為0.1Q,正常值為小于1Q,測(cè)量結(jié)果正常。
6.測(cè)量MCU低壓控制插頭1#腳電壓用探針插入MCU低壓插件T3的1#腳，測(cè)量1#腳電壓，正常值為12V左右。測(cè)量值為12.4V，測(cè)量結(jié)果正常。
7•測(cè)量旋轉(zhuǎn)變壓器各個(gè)繞組阻值及其波形(1)使用萬(wàn)用表電阻擋測(cè)量MCU低壓插件T35的22.23#端子的電阻值，正常值為50~70Q,測(cè)量值為52.211，測(cè)量結(jié)果正常;測(cè)量34、35#端子的電阻值，正常值為50-700,測(cè)量值為50.3Q,測(cè)量結(jié)果正常;測(cè)量11、12#端子的電阻值，正常值為20~40Q,測(cè)量值為20.811,測(cè)量結(jié)果正常。因此，可以判定旋轉(zhuǎn)變壓器勵(lì)磁、正弦和余弦3組線圈阻值正常。(2)使用萬(wàn)用表電阻擋測(cè)量驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋變插件T19b的A與MCU低壓插件T35的12#端子、B與11#端子、E與23#端子、F與22#端子、C與35#端子、D與34#端子的電阻值,正常值為0.2〜0.5Q,測(cè)量值為0.370左右，測(cè)量結(jié)果正常。(3)使用示波器通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋變插件T19b測(cè)量旋轉(zhuǎn)變壓器各個(gè)繞組波形，發(fā)現(xiàn)A與B端子、C與D端子之間可以調(diào)取波形并且經(jīng)過(guò)頻率調(diào)整后，其波形符合維修手冊(cè)中所示標(biāo)準(zhǔn)波形;但是，E與F端子之間無(wú)法調(diào)取波形。(4)使用萬(wàn)用表電阻擋測(cè)量端子E與車(chē)身搭鐵之間的電阻值，結(jié)果為0.96Q。原來(lái)是線束對(duì)地搭鐵o四、故障排除由于旋轉(zhuǎn)變壓器的線束端子E與車(chē)身搭鐵短路(即對(duì)地短路)，導(dǎo)致旋變工作不正常，電機(jī)控制器MCU無(wú)法起動(dòng)電機(jī)，所以總是有起動(dòng)趨勢(shì)但車(chē)輛始終無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)前行并伴隨有沉悶的電機(jī)起動(dòng)聲音。征得廠家同意更換低壓線束后試車(chē)，車(chē)輛運(yùn)轉(zhuǎn)正常。連接解碼儀，刪除歷史故障碼，再次讀取故障碼,儀器顯示沒(méi)有故障碼，證明故障排除。
五、總結(jié)
面對(duì)新能源純電動(dòng)汽車(chē)故障檢修，要先了解整個(gè)三電系統(tǒng)(電池、電機(jī)、電控系統(tǒng))的電氣和機(jī)械連接關(guān)系及其工作原理。在故障排除過(guò)程中，根據(jù)故障現(xiàn)象和故障碼顯示確定故障的大致范圍，按照線路或?qū)嵨飯D形，同時(shí)識(shí)別電機(jī)與電機(jī)控制器對(duì)應(yīng)的每一個(gè)連接插頭,始終向著使驅(qū)動(dòng)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的目標(biāo)，進(jìn)行綜合分析、逐步排查并結(jié)合換件驗(yàn)證進(jìn)行檢修。這樣就可以比較快速的找到故障點(diǎn)并將其排除,使車(chē)輛恢復(fù)正常使用性能。
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