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北汽新能源純電動汽車驅(qū)動電機(jī)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(jī)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(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。 驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)由驅(qū)動電動機(jī)（DM）、驅(qū)動電機(jī)控制器（MCU）構(gòu)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(jī)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(jī)構(gòu)，其特性決定了車輛的主要性能指標(biāo)，直接影響車輛動力性、經(jīng)濟(jì)性和用戶駕乘感受。 1.驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)工作原理 在驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)中，驅(qū)動電機(jī)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(jī)使用。
圖1 驅(qū)動電機(jī)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(jī)控制器響應(yīng)并反饋，實(shí)時(shí)調(diào)整驅(qū)動電機(jī)輸出，以實(shí)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(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，保護(hù)驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)和整車安全可靠運(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(jī)提供電源；控制器接受驅(qū)動電機(jī)和其它部件的信號反饋到儀表，當(dāng)發(fā)生制動或者加速行為時(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(jī)的工作狀態(tài)信息，并將驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信息實(shí)時(shí)發(fā)送給VCU。驅(qū)動電機(jī)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(jìn)行處理，并將驅(qū)動電機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的信息通過CAN2.0網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給整車控制器，同時(shí)也會儲存故障碼和數(shù)據(jù)。 2.驅(qū)動電機(jī)關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)原理 驅(qū)動電動機(jī)采用永磁同步電機(jī)（PMSM），是動力系統(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)動電機(jī)控制器。驅(qū)動電動機(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；用以檢測驅(qū)動電機(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CAN線傳給整車控制器（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)動電機(jī)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(jī)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(jī)的位置、轉(zhuǎn)速和方向，通過脈沖磁場計(jì)數(shù)可以獲知電機(jī)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(lì)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(jī)控制器（MCU）的電路圖如圖3所示，對照實(shí)物圖，識別電機(jī)與電機(jī)控制器對應(yīng)的連接插頭，按照以下步驟進(jìn)行故障檢修。
圖3 EV160純電動汽車電機(jī)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(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(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。 3.檢測電機(jī)控制器 高壓系統(tǒng)斷電后，使用萬用表、兆歐表對電機(jī)控制器MCU進(jìn)行測量并將結(jié)果填寫在表1里面。通過與標(biāo)準(zhǔn)值對比，結(jié)果正常。 表4 北汽EV160電機(jī)控制器診斷
4.測量MCU電源保險(xiǎn)FB10 汽車前艙部分找出保險(xiǎn)與繼電器盒，檢查MCU電源保險(xiǎn)FB10，測量保險(xiǎn)絲電阻值，正常值小于lΩ，測量值為0.2Ω，測量結(jié)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(gè)插腳之間的電阻值，正常值為133Ω,左右，測量值為92Ω，測量結(jié)果正常。測量電源繼電器開關(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，萬用表調(diào)節(jié)到200Ω.電阻擋，測量繼電器2個(gè)開關(guān)端子是否導(dǎo)通，測量值為O.1Ω，正常值為小于1Ω，測量結(jié)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(jié)果正常。
圖4 MCU低壓插件T3 7.測量旋轉(zhuǎn)變壓器各個(gè)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(jié)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(jié)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(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。
圖5 驅(qū)動電機(jī)旋變插件T19b （3）使用示波器通過驅(qū)動電機(jī)旋變插件T19b測量旋轉(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)過頻率調(diào)整后，其波形符合維修手冊中所示標(biāo)準(zhǔn)波形；但是，E與F端子之間無法調(diào)取波形。 |
