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摘要:在新能源汽车中,电机驱动系统是重要组成部分,也是车辆的关键动力基础,电机驱动系统也是车辆故障中比较常见的问题,处理好电机驱动系统故障,才可以确保新能源汽车电机驱动功能的有效发挥,保证车辆的安全有效行驶。本文介绍了新能源汽车电机驱动系统的基本概况,分析新能源汽车中,电机驱动系统的常见故障和原因,并探究新能源汽车电机驱动系统故障处理对策。
关键词:新能源汽车;电机驱动系统;故障处理
中图分类号:U472 文献标识码:A 文章编号:1674-957X(2021)11-0169-02
1 新能源汽车电机驱动系统概述
在以往的内燃机使用中,可以确保转矩中的转速限制在特定区间内,所以,传统内燃机汽车的车身体积大,相应的变速机构也比较负责。而在新能源电动汽车中,可以满足一定范围内的转矩产生,在电动汽车行驶中,可以避免换挡变速,整体操作更加便捷,且产生的噪音也比较小。
相对于混合动力的汽车,纯电动汽车依靠电能提供动力支持,车辆的电控系统能够在一定程度上降低汽车内部机械的传动效果,整体结构更加简单,还可以降低机械部件摩擦导致的能量损害,节约车辆空间,缩小车身体积。电动驱动控制系统在新能源汽车中属于执行结构,驱动电机和控制系统作为车辆的核心部分,对于车辆的使用性能具有直接影响。
在电动汽车中,不同类型的汽车电动机驱动车轮行驶中,相应电动机选择至关重要,在具体的研发中也需要满足相关性能需要,应该是经久耐用,成本低、效益好的驱动方式。在新能源汽车中,驱动电机系统至关重要,电机驱动控制属于新能源汽车车辆行驶中的执行结构,相应驱动特性直接影响车辆行驶性能,属于车辆的核心组成部分。电动汽车的驱动系统包含了电动机驱动系统和机械传动机构,这其中,电机驱动系统中主要的组成部分包含电动机、控制器、功率转换器、检测传感器、电源等部分。
就电动机的主要功能来看,包含电动和发电两种。根据电动机类型来分,可以分为直流、交流、开关磁阻等。而功率转换器也可以根据相应的电机类型来配备,包含DC/DC功率转换器,DC/AC功率转换器等,这些转换器的使用目的是为了结合电动机驱动电流特点,对蓄电池中的直流电进行转换,使其变成相应等级的直流或者是交流电源。
在新能源汽车中,电机借助电磁感应原理来维持电磁机械的运转,可以实现电能向机械能的转换。在具体使用中,从电系统中吸收电功率。为机械系统输出相应功率。电机在实际使用中,相应的构造以及成本也有一定差异,电机控制系统主要发挥对于电机运行状态的调整作用,可以满足整车不同运行需要,对于不同类型电机,对应的控制原理和差异也是必然存在的。
2 新能源汽车电机驱动系统故障类型
就目前新能源汽车的电机驱动系统的主要故障类型来划分,可以分为四个不同等级:第一等级是致命故障。这类故障发生会危及行车和人身安全,还可能对周围环境产生破坏,造成车辆故障时无法正常运行,也可能导致部分零部件报废。第二等级是严重故障。这类故障会影响行车安全,导致整车以及相关零部件的损坏,严重情况下还会导致车辆不能正常行驶,但是还可以勉强移动到安全的路边,等待救援。这类故障发生会导致车辆性能出现一些退化。第三等级是一般故障。这类故障不会造成行车安全的影响,一般不会是车辆的主要零部件出现故障,只是一些次要零部件故障。这种故障发生后,还可以将车辆小心驾驶到停车点,可以通过随车工具在短时间内进行排除。第四等级是轻微故障。这类故障一般不会影响正常车辆行驶,也不需要进行零部件更换,可以使用随车工具来解决。
3 新能源汽车电机驱动系统故障原因和解决方案
3.1 致命故障
在新能源汽车中,电机驱动系统的致命故障还比较多。第一,电机定子绕组。一种情况是定子绕组出现烧损情况。这种情况对于车辆安全会产生较大的影响,是电机绕组之间因为短路导致的,或者是電机在运行中温度过高,导致烧损,解决这一问题,需要及时更换电机。另一种情况是定子绕组击穿。主要是电机绕组绝缘击穿,会导致对电机外壳短路以及绕组匝间短路问题,这种情况也需要及时更换电机。第二,位置传感器失效。这种故障发生,会导致电机驱动系统无法正常的产生电机转速和位置信号,会影响驱动电机系统的正常运行。第三,接线板故障。接线板出现烧损或者是击穿,会导致电机和控制器之间的连接失效,或者是导致控制器输出线之间出现短路问题,需要及时进行接线板的更换。第四,电机轴承故障。电机轴承出现烧损、碎裂问题,也会带来较大影响。一般电机轴承烧损,会导致电机轴承温度过高,蒸发掉内部的润滑剂,导致烧损问题,这时候,需要更换电机。而在电机轴承出现碎裂的情况下,无法正常支撑转子工作,也需要更换电机处理。第五,控制器电容故障。控制器电容出现烧损和击穿问题,会导致控制器电容本身连接出现问题,造成控制器电容正负极之间短路或者是对外壳短路现象,这时候,也需要及时更换控制器电容。
3.2 严重故障
新能源汽车中,电机驱动系统的严重故障也比较多,这些故障会在一定程度上影响行车安全,需要及时解决。第一,电机永磁体故障。主要表现为永磁体的性能出现衰退情况,电机性能比一般技术条件下的指标低,会导致整体车辆的动力性能受到影响,一般针对这种情况,需要做好电机永磁体的及时更换。第二,电机转速和位置传感器故障。主要表现为相应设备的功能失效。车辆中的电机转速以及位置传感器等不能正常工作,影响电机驱动系统的正常运行,也需要及时更换相关设备。第三,冷却风机故障。主要表现为冷却风机烧损或者是干涉。冷却风机不能正常工作,会导致电机不能正常运行,这时候应该及时更换风机。如果风机风罩和叶片之间出现干涉情况,影响了风机的正常运转,也需要更换风机。第四,冷却水泵故障。重要表现为水泵烧损,这时候的水泵不能正常工作,相应的控制器以及电机运行出现阻碍,解决办法是及时更换风机。第五,控制器和电机水路故障。主要表现为控制器和电机水路堵塞。这时候,冷却水不能正常循环,会造成控制器或者是电机运行受阻,解决方式是对于水路进行修复,或者直接更换。如果控制器或是电机水路漏水,则会导致冷却系统处于缺水状态,也需要进行水路修复和更换。第六,温度传感器故障。表现为温度传感器烧损或者是击穿。这样会导致温度传感器失效,影响其正常工作,也需要及时更换。 3.3 一般故障
这类故障在新能源汽车中也比较多見,但是一般危害程度相对较低一些。
第一,冷却风机故障。表现为风机烧损,这种情况不会影响车辆正常行驶,驾驶员可以将车辆开往修理店进行修理,及时进行风机更换。
第二,风机或水泵接触器故障。表现为接触器间隙超标或者是烧损。如果间隙超标,则风机和水泵无法正常启动,但是可以缓慢将车开到修理店维修,及时更换接触器即可。要是接触器烧损,也是同样的处理方法。
第三,电机定子绕组故障。表现为定子绕组温度过高,此时可以将车辆缓慢开到修理店,进行处理。
第四,电机故障。表现为电机出现异常声响。可以在修理点进行电机轴承检查,对于相应部位增加润滑剂,清理干净污渍,再查看声响是不是消失了。
3.4 轻微故障
轻微故障对于新能源汽车的影响比较小,处理起来也更加简单一些。
第一,螺丝松动。在车辆的非关键部位,部分安装螺丝出现松动,这时候是需要紧固螺丝即可解决问题。
第二,导线固定件松动。针对这类问题,也可以借助工具箱中的螺丝紧固工具对松动螺丝进行紧固即可。
第三,外壳腐蚀。这是车辆在使用时间长了后必然会出现的问题,这样的问题还可以导致外壳腐蚀、剥离和脱落,这些影响车辆的美观性,但是对于汽车的性能基本不会产生影响,要是觉得不好看,可以到修理点进行重新刷漆。
4 新能源汽车驱动电机系统故障降低方案
要解决新能源汽车驱动电机系统故障问题,最好的方法是从源头上降低故障发生率,这一点是可以做到的,而实践起来也比较简单,那就是做好车辆驱动电机的日常维护和保养工作。
4.1 做好驱动电机系统维护
针对新能源汽车驱动电机系统故障进行预防,需要按照车辆维护保养要求定期进行养护。养护中主要做的工作是清洁和紧固,可以查验问题,及时添补一些小漏洞。针对车辆驱动电机的保养,第一步也是清洁工作,做好电机表面以及线路等部位的清洁工作,做好紧固措施,针对一些容易松动的零部件进行紧固。其次是对于电机系统进行查验,看看电机外表是不是有破损和锈蚀等情况发生,还要检查电机线束是否存在短路和断路等故障。最后一步就是添补,即明确新能源汽车在车辆结构、系统中的特殊性,因为驱动电机系统冷却中,需要使用冷却液,所以需要做好冷却液的及时添加。
此外,在新能源汽车的维护中,还应该明确,新能源汽车中,电池组和驱动电机养护是重点,因为这两个部分实际上就是传统汽车的燃油机和发动机,该部分性能直接影响车辆的整体性能。要确保车辆在运行中保持良好状态,必须要做好定期的维护工作。一般新能源汽车在行驶两万公里后,需要更换变速箱,四万公里后应该更换防冻液和刹车油。在维护保养中,应该对于车辆底盘进行查验,对车辆灯光以及轮胎部位进行检查。
4.2 做好驱动电机的专项养护
新能源汽车中,具体的保养工作也分等级,包含A级和B级。在保养中,需要交替进行,针对驱动电机系统的保养,要有专项的保养方案。在A级保养中,对于整车进行全面保养,一般新能源汽车在首次购买后行驶一万公里,就应该做首次保养,此后每行驶两万公里保养一次,保养中,针对驱动电机系统进行查验,把握保养重点项目和内容。针对驱动电机的保养,不管是选择哪种保养方案,都需要结合具体的车辆历程来进行。一般保养的项目是根据车辆正常行驶状态下来选择的,而如果车辆长期处于恶劣的行驶环境,则需要提前保养,避免车辆的不良状态加剧。
5 总结
就新能源汽车应用来看,这类环保型汽车是未来汽车市场中的重要趋势和方向。在新能源汽车的使用中,也存在各种各样的故障问题,对此,需要把握具体的故障所在,做好故障分析,并采取有效的措施进行故障处理,确保车辆的安全、有效运行。
参考文献:
[1]闫云敬.新能源电动汽车电机驱动系统的故障分析[J].内燃机与配件,2020(02):127-129.
[2]闻俊杰,白国军.新能源汽车驱动系统故障诊断研究[J].汽车零部件,2019(12):78-82.
[3]廖新锋.北汽新能源纯电动汽车驱动电机控制系统故障维修[J].汽车维修,2019(04):8-10.
[4]魏书荣,黄苏融,符杨,张琪,高瑾.永磁同步电机及其驱动系统故障处理与容错机制研究综述[J].电力自动化设备,2016,36(10):100-107.
[5]任新宇,王晓琳.H桥驱动下的单绕组无轴承薄片电机功率系统故障分析及容错控制[J].中国电机工程学报,2012,32(15):74-83,12.
[6]于海芳,刘志强,崔淑梅.电动汽车电机驱动系统故障与失效模式分析[J].电力电子技术,2011,45(12):69-71.
[7]谢达城,李晶,邱志卓.浅析故障树分析法在驱动电机及控制系统检修课程教学中的应用[J].汽车维护与修理,2020(24):14-16.
[8]夏一文,张卓然,张健,陈旭.基于反电势电流的电励磁双凸极电机驱动电路单管开路故障诊断研究[J].电工技术学报,2020,35(23):4888-4897.
关键词:新能源汽车;电机驱动系统;故障处理
中图分类号:U472 文献标识码:A 文章编号:1674-957X(2021)11-0169-02
1 新能源汽车电机驱动系统概述
在以往的内燃机使用中,可以确保转矩中的转速限制在特定区间内,所以,传统内燃机汽车的车身体积大,相应的变速机构也比较负责。而在新能源电动汽车中,可以满足一定范围内的转矩产生,在电动汽车行驶中,可以避免换挡变速,整体操作更加便捷,且产生的噪音也比较小。
相对于混合动力的汽车,纯电动汽车依靠电能提供动力支持,车辆的电控系统能够在一定程度上降低汽车内部机械的传动效果,整体结构更加简单,还可以降低机械部件摩擦导致的能量损害,节约车辆空间,缩小车身体积。电动驱动控制系统在新能源汽车中属于执行结构,驱动电机和控制系统作为车辆的核心部分,对于车辆的使用性能具有直接影响。
在电动汽车中,不同类型的汽车电动机驱动车轮行驶中,相应电动机选择至关重要,在具体的研发中也需要满足相关性能需要,应该是经久耐用,成本低、效益好的驱动方式。在新能源汽车中,驱动电机系统至关重要,电机驱动控制属于新能源汽车车辆行驶中的执行结构,相应驱动特性直接影响车辆行驶性能,属于车辆的核心组成部分。电动汽车的驱动系统包含了电动机驱动系统和机械传动机构,这其中,电机驱动系统中主要的组成部分包含电动机、控制器、功率转换器、检测传感器、电源等部分。
就电动机的主要功能来看,包含电动和发电两种。根据电动机类型来分,可以分为直流、交流、开关磁阻等。而功率转换器也可以根据相应的电机类型来配备,包含DC/DC功率转换器,DC/AC功率转换器等,这些转换器的使用目的是为了结合电动机驱动电流特点,对蓄电池中的直流电进行转换,使其变成相应等级的直流或者是交流电源。
在新能源汽车中,电机借助电磁感应原理来维持电磁机械的运转,可以实现电能向机械能的转换。在具体使用中,从电系统中吸收电功率。为机械系统输出相应功率。电机在实际使用中,相应的构造以及成本也有一定差异,电机控制系统主要发挥对于电机运行状态的调整作用,可以满足整车不同运行需要,对于不同类型电机,对应的控制原理和差异也是必然存在的。
2 新能源汽车电机驱动系统故障类型
就目前新能源汽车的电机驱动系统的主要故障类型来划分,可以分为四个不同等级:第一等级是致命故障。这类故障发生会危及行车和人身安全,还可能对周围环境产生破坏,造成车辆故障时无法正常运行,也可能导致部分零部件报废。第二等级是严重故障。这类故障会影响行车安全,导致整车以及相关零部件的损坏,严重情况下还会导致车辆不能正常行驶,但是还可以勉强移动到安全的路边,等待救援。这类故障发生会导致车辆性能出现一些退化。第三等级是一般故障。这类故障不会造成行车安全的影响,一般不会是车辆的主要零部件出现故障,只是一些次要零部件故障。这种故障发生后,还可以将车辆小心驾驶到停车点,可以通过随车工具在短时间内进行排除。第四等级是轻微故障。这类故障一般不会影响正常车辆行驶,也不需要进行零部件更换,可以使用随车工具来解决。
3 新能源汽车电机驱动系统故障原因和解决方案
3.1 致命故障
在新能源汽车中,电机驱动系统的致命故障还比较多。第一,电机定子绕组。一种情况是定子绕组出现烧损情况。这种情况对于车辆安全会产生较大的影响,是电机绕组之间因为短路导致的,或者是電机在运行中温度过高,导致烧损,解决这一问题,需要及时更换电机。另一种情况是定子绕组击穿。主要是电机绕组绝缘击穿,会导致对电机外壳短路以及绕组匝间短路问题,这种情况也需要及时更换电机。第二,位置传感器失效。这种故障发生,会导致电机驱动系统无法正常的产生电机转速和位置信号,会影响驱动电机系统的正常运行。第三,接线板故障。接线板出现烧损或者是击穿,会导致电机和控制器之间的连接失效,或者是导致控制器输出线之间出现短路问题,需要及时进行接线板的更换。第四,电机轴承故障。电机轴承出现烧损、碎裂问题,也会带来较大影响。一般电机轴承烧损,会导致电机轴承温度过高,蒸发掉内部的润滑剂,导致烧损问题,这时候,需要更换电机。而在电机轴承出现碎裂的情况下,无法正常支撑转子工作,也需要更换电机处理。第五,控制器电容故障。控制器电容出现烧损和击穿问题,会导致控制器电容本身连接出现问题,造成控制器电容正负极之间短路或者是对外壳短路现象,这时候,也需要及时更换控制器电容。
3.2 严重故障
新能源汽车中,电机驱动系统的严重故障也比较多,这些故障会在一定程度上影响行车安全,需要及时解决。第一,电机永磁体故障。主要表现为永磁体的性能出现衰退情况,电机性能比一般技术条件下的指标低,会导致整体车辆的动力性能受到影响,一般针对这种情况,需要做好电机永磁体的及时更换。第二,电机转速和位置传感器故障。主要表现为相应设备的功能失效。车辆中的电机转速以及位置传感器等不能正常工作,影响电机驱动系统的正常运行,也需要及时更换相关设备。第三,冷却风机故障。主要表现为冷却风机烧损或者是干涉。冷却风机不能正常工作,会导致电机不能正常运行,这时候应该及时更换风机。如果风机风罩和叶片之间出现干涉情况,影响了风机的正常运转,也需要更换风机。第四,冷却水泵故障。重要表现为水泵烧损,这时候的水泵不能正常工作,相应的控制器以及电机运行出现阻碍,解决办法是及时更换风机。第五,控制器和电机水路故障。主要表现为控制器和电机水路堵塞。这时候,冷却水不能正常循环,会造成控制器或者是电机运行受阻,解决方式是对于水路进行修复,或者直接更换。如果控制器或是电机水路漏水,则会导致冷却系统处于缺水状态,也需要进行水路修复和更换。第六,温度传感器故障。表现为温度传感器烧损或者是击穿。这样会导致温度传感器失效,影响其正常工作,也需要及时更换。 3.3 一般故障
这类故障在新能源汽车中也比较多見,但是一般危害程度相对较低一些。
第一,冷却风机故障。表现为风机烧损,这种情况不会影响车辆正常行驶,驾驶员可以将车辆开往修理店进行修理,及时进行风机更换。
第二,风机或水泵接触器故障。表现为接触器间隙超标或者是烧损。如果间隙超标,则风机和水泵无法正常启动,但是可以缓慢将车开到修理店维修,及时更换接触器即可。要是接触器烧损,也是同样的处理方法。
第三,电机定子绕组故障。表现为定子绕组温度过高,此时可以将车辆缓慢开到修理店,进行处理。
第四,电机故障。表现为电机出现异常声响。可以在修理点进行电机轴承检查,对于相应部位增加润滑剂,清理干净污渍,再查看声响是不是消失了。
3.4 轻微故障
轻微故障对于新能源汽车的影响比较小,处理起来也更加简单一些。
第一,螺丝松动。在车辆的非关键部位,部分安装螺丝出现松动,这时候是需要紧固螺丝即可解决问题。
第二,导线固定件松动。针对这类问题,也可以借助工具箱中的螺丝紧固工具对松动螺丝进行紧固即可。
第三,外壳腐蚀。这是车辆在使用时间长了后必然会出现的问题,这样的问题还可以导致外壳腐蚀、剥离和脱落,这些影响车辆的美观性,但是对于汽车的性能基本不会产生影响,要是觉得不好看,可以到修理点进行重新刷漆。
4 新能源汽车驱动电机系统故障降低方案
要解决新能源汽车驱动电机系统故障问题,最好的方法是从源头上降低故障发生率,这一点是可以做到的,而实践起来也比较简单,那就是做好车辆驱动电机的日常维护和保养工作。
4.1 做好驱动电机系统维护
针对新能源汽车驱动电机系统故障进行预防,需要按照车辆维护保养要求定期进行养护。养护中主要做的工作是清洁和紧固,可以查验问题,及时添补一些小漏洞。针对车辆驱动电机的保养,第一步也是清洁工作,做好电机表面以及线路等部位的清洁工作,做好紧固措施,针对一些容易松动的零部件进行紧固。其次是对于电机系统进行查验,看看电机外表是不是有破损和锈蚀等情况发生,还要检查电机线束是否存在短路和断路等故障。最后一步就是添补,即明确新能源汽车在车辆结构、系统中的特殊性,因为驱动电机系统冷却中,需要使用冷却液,所以需要做好冷却液的及时添加。
此外,在新能源汽车的维护中,还应该明确,新能源汽车中,电池组和驱动电机养护是重点,因为这两个部分实际上就是传统汽车的燃油机和发动机,该部分性能直接影响车辆的整体性能。要确保车辆在运行中保持良好状态,必须要做好定期的维护工作。一般新能源汽车在行驶两万公里后,需要更换变速箱,四万公里后应该更换防冻液和刹车油。在维护保养中,应该对于车辆底盘进行查验,对车辆灯光以及轮胎部位进行检查。
4.2 做好驱动电机的专项养护
新能源汽车中,具体的保养工作也分等级,包含A级和B级。在保养中,需要交替进行,针对驱动电机系统的保养,要有专项的保养方案。在A级保养中,对于整车进行全面保养,一般新能源汽车在首次购买后行驶一万公里,就应该做首次保养,此后每行驶两万公里保养一次,保养中,针对驱动电机系统进行查验,把握保养重点项目和内容。针对驱动电机的保养,不管是选择哪种保养方案,都需要结合具体的车辆历程来进行。一般保养的项目是根据车辆正常行驶状态下来选择的,而如果车辆长期处于恶劣的行驶环境,则需要提前保养,避免车辆的不良状态加剧。
5 总结
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参考文献:
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[7]谢达城,李晶,邱志卓.浅析故障树分析法在驱动电机及控制系统检修课程教学中的应用[J].汽车维护与修理,2020(24):14-16.
[8]夏一文,张卓然,张健,陈旭.基于反电势电流的电励磁双凸极电机驱动电路单管开路故障诊断研究[J].电工技术学报,2020,35(23):4888-4897.