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北汽新能源純電動汽車驅(qū)動電機控制系統(tǒng)故障維修故障現(xiàn)象 一輛北汽EV160新能源純電動汽車，整車型號為：BJ7000B3D5－BEV，電機型號為：TZ20S02，電池型號為：29/135/220－80Ah，電池工作電壓為320V。 該車行駛里程為0.56萬km，出現(xiàn)無法行駛且儀表報警燈常亮、報警音鳴叫的故障；故障發(fā)生時電機有沉悶的“咔、咔”聲。 驅(qū)動電機系統(tǒng)由驅(qū)動電動機（DM）、驅(qū)動電機控制器（MCU）構成，通過高低壓線束與整車其它系統(tǒng)作電氣連接。驅(qū)動電機系統(tǒng)是純電動汽車三大核心部件之一，是車輛行駛的主要執(zhí)行機構，其特性決定了車輛的主要性能指標，直接影響車輛動力性、經(jīng)濟性和用戶駕乘感受。 1.驅(qū)動電機系統(tǒng)工作原理 在驅(qū)動電機系統(tǒng)中，驅(qū)動電機的輸出動作主要是執(zhí)行控制單元給出的命令，即控制器輸出命令。如圖1所示，控制器主要是將輸入的直流電逆變成電壓、頻率可調(diào)的三相交流電，供給配套的三相交流永磁同步電機使用。
圖1 驅(qū)動電機控制系統(tǒng)工作原理 整車控制器（VCU）根據(jù)駕駛員意圖發(fā)出各種指令，電機控制器響應并反饋，實時調(diào)整驅(qū)動電機輸出，以實現(xiàn)整車的怠速、前行、倒車、停車、能量回收以及駐坡等功能。電機控制器另一個重要功能是通信和保護，實時進行狀態(tài)和故障檢測，保護驅(qū)動電機系統(tǒng)和整車安全可靠運行。 電機控制器（MCU）由逆變器和控制器兩部分組成。驅(qū)動電機控制器采用三相兩電平電壓源型逆變器。逆變器負責將動力電池輸送的直流電電能逆變成三相交流電給汽車驅(qū)動電機提供電源；控制器接受驅(qū)動電機和其它部件的信號反饋到儀表，當發(fā)生制動或者加速行為時，它能控制變頻器頻率的升降，從而達到加速或減速的目的。 電機控制器是依靠內(nèi)置旋轉(zhuǎn)變壓器、溫度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器等來提供電機的工作狀態(tài)信息，并將驅(qū)動電機運行狀態(tài)信息實時發(fā)送給VCU。驅(qū)動電機系統(tǒng)的控制中心，又稱智能功率模塊，以絕緣柵雙極型晶體管模塊（IGBT）為核心，輔以驅(qū)動集成電路、主控集成電路，對所有的輸入信號進行處理，并將驅(qū)動電機控制系統(tǒng)運行狀態(tài)的信息通過CAN2.0網(wǎng)絡發(fā)送給整車控制器，同時也會儲存故障碼和數(shù)據(jù)。 2.驅(qū)動電機關鍵部件結構原理 驅(qū)動電動機采用永磁同步電機（PMSM），是動力系統(tǒng)的重要執(zhí)行機構，是電能與機械能轉(zhuǎn)化的部件，且自身的運行狀態(tài)等信息可以被采集到驅(qū)動電機控制器。驅(qū)動電動機主要零件由油封、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)動電機內(nèi)部安裝了一些傳感器，這些傳感器包括：用以檢測電機轉(zhuǎn)子位置的旋轉(zhuǎn)變壓器；解碼后可以獲知電機轉(zhuǎn)速的控制器；用以檢測驅(qū)動電機繞組的溫度，并將信息提供給電機控制器，再由電機控制器通過CAN線傳給整車控制器（VCU），進而控制水泵工作、水路循環(huán)、冷卻電子扇工作，調(diào)節(jié)驅(qū)動電機的工作溫度的溫度傳感器。 旋轉(zhuǎn)變壓器又稱解析器，安裝在驅(qū)動電機上，用來測量旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)軸角位移和角速度，能夠檢測電機的位置、轉(zhuǎn)速和方向，通過脈沖磁場計數(shù)可以獲知電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，從而控制車速。旋轉(zhuǎn)變壓器的傳感器線圈由勵磁、正弦和余弦3組線圈組成，輸入、輸出信號及其波形如圖2所示。
圖2 旋轉(zhuǎn)變壓器輸入、輸出信號及其波形 檢修過程 照北汽新能源EV 160純電動汽車電機控制器（MCU）的電路圖如圖3所示，對照實物圖，識別電機與電機控制器對應的連接插頭，按照以下步驟進行故障檢修。
圖3 EV160純電動汽車電機控制器（MCU）電路圖 1.讀取故障碼 連接解碼儀，讀取故障碼為P116016, MCU TGBT驅(qū)動電路過流故障（A相／U相）。診斷儀器沒有明確的故障點或故障原因的指引，現(xiàn)需進一步檢修以確認故障原因。 2.檢測高壓系統(tǒng) 連接解碼儀，讀取故障碼為P116016, MCU TGBT驅(qū)動電路過流故障（A相／U相）。診斷儀器沒有明確的故障點或故障原因的指引，現(xiàn)需進一步檢修以確認故障原因。 3.檢測電機控制器 高壓系統(tǒng)斷電后，使用萬用表、兆歐表對電機控制器MCU進行測量并將結果填寫在表1里面。通過與標準值對比，結果正常。 表4 北汽EV160電機控制器診斷
4.測量MCU電源保險FB10 汽車前艙部分找出保險與繼電器盒，檢查MCU電源保險FB10，測量保險絲電阻值，正常值小于lΩ，測量值為0.2Ω，測量結果正常。 5.檢測電源繼電器 測量MCU電源繼電器線圈端子2個插腳之間的電阻值，正常值為133Ω,左右，測量值為92Ω，測量結果正常。測量電源繼電器開關端子的導通性，將電源繼電器線圈端子2個插腳分別接蓄電池正負極，萬用表調(diào)節(jié)到200Ω.電阻擋，測量繼電器2個開關端子是否導通，測量值為O.1Ω，正常值為小于1Ω，測量結果正常。 6.測量MCU低壓控制插頭1＃腳電壓 用探針插入MCU低壓插件T3（如圖4所示）的1#腳，測量1＃腳電壓，正常值為12V左右。測量值為12.4V，測量結果正常。
圖4 MCU低壓插件T3 7.測量旋轉(zhuǎn)變壓器各個繞組阻值及其波形 （1）使用萬用表電阻擋測量MCU低壓插件T35的22、23＃端子的電阻值，正常值為50～70Ω，測量值為52.2Ω，測量結果正常；測量34、35＃端子的電阻值，正常值為50～70Ω，測量值為50.3Ω，測量結果正常；測量11、12＃端子的電阻值，正常值為20～40Ω，測量值為20.8Ω，測量結果正常。因此，可以判定旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁、正弦和余弦3組線圈阻值正常。
圖5 驅(qū)動電機旋變插件T19b （3）使用示波器通過驅(qū)動電機旋變插件T19b測量旋轉(zhuǎn)變壓器各個繞組波形，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)過頻率調(diào)整后，其波形符合維修手冊中所示標準波形；但是，E與F端子之間無法調(diào)取波形。 |
