试论混合动力电动汽车电机驱动系统的故障诊断

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  摘 要:混合动力电动汽车的应用对环境有着积极的作用,通过对混合动力电动汽车的开发和完善可以使汽车的质量得到提高,但是由于混合动力电动汽车的电机驱动系统是核心部分,产生故障会使汽车的使用受到影响, 因此需要加强故障诊断的效果,提高汽车的性能。
  关键词:混合动力电动汽车;驱动系统;故障诊断
  引言
  随着可持续发展与环境保护的发展,研究人员对节能减排产品的研究越来越重视,在当前的社会背景情况中,混合动力电动汽车的应用有着重要的作用。其中对电动汽车的系统故障诊断是控制汽车的重要内容,并且对混合动力电动汽车的开发和生产有着直接的影响,因此汽车的电机驱动系统故障诊断是发展汽车技术的核心工作。我国的混合动力电动汽车的技术发展较落后,需要对故障诊断方面进行加强。
  1混合动力电动汽车的含义及特征
  混合动力电动汽车指的是配有两种或者多种的动力能源的汽车,一般的汽车可装载的动力能源包括蓄电池、燃料电池以及内燃机汽车发电机组等。我国的混合动力电动汽车通过内燃机车发电机与蓄电池共同的组合使汽车得到动力能源,分别在汽车起步、加速和减速、刹车等时候发挥出相应的作用,达到分工的程度,使燃油的耗费减少,并且使尾气的排放得到控制,使节能减排的效果加强。目前我国使用的混合动力电动汽车一般装有小排量发动机,使燃油的消耗得到有效的控制,可以使发动机在行驶中处于高效低排放的区域,能够减少尾气的排放,使能量的利用率得到提高,在交通比较拥挤的市区中,发动机将停止运行,使排放控制达到良好的效果。汽车的电机和内燃机的驱动使汽车的动力性提高,例如丰田混合动力汽车,具有燃油发动机和电池两种能源,汽车在起动以及行驶中的速度小于24公里的时候,燃油发动机不再进行工作。而当汽车的行驶速度大于24公里的时候,燃油发动机才开始运行,如果汽车处于高速行驶的状态,电池能够为汽车内的设施提供能量,使燃油机的消耗和负荷减少。汽车减速的过程中,汽车的制动能力可以为电池充电,使能源的利用率得到有效的提升。通过这种调节可以使混合动力电动汽车的排放得到控制,还可以使汽车正常的使用。
  2电机驱动系统故障诊断
  2.1汽车故障诊断技术的含义与发展
  汽车的故障诊断指的是汽车在行驶技术情况变差或者失去了正常运行的功能的时候,对汽车不进行解体或者仅仅拆除小部分零件的前提下对汽车的技术情况以及故障原因进行检测,并且得到检测的结果。汽车的结构变得越来越复杂,汽车故障诊断技术的要求也有所提高,汽车诊断中主要通过人工的方式来进行,人员根据经验对汽车来进行简单的检查。使用万能表等可以使汽车故障的诊断有更加准确的依据,由于汽车具有故障自诊断系统,可以使用故障解码仪对汽车的部分的故障进行检查,使诊断更加的高效。目前,计算机的技术水平逐渐提高,人工智能技术的应用使汽车故障诊断具有更加明确的发展方向。
  2.2电机驱动系统故障诊断的过程
  混合动力电动汽车电机驱动系统的故障诊断的依据需要建立相应的故障数学模型,根据先验信息和输入输出之间的关系进行完善,电机的驱动系统的故障检测需要从可检测和不可检测两方面进行估量,判断系统的故障可能性。故障的估量应在检测到汽车系统故障性质之后对故障的出现的时间以及大小等进行参数的估算,按照混合动力电动汽车驱动系统故障的种类,对故障的严重性进行分析,同时明确故障的影响结果,结合情况的特点采取相应的措施解决问题,其中还包括对系统的重新建立以及保护等内容。
  2.3电机驱动系统故障诊断的作用
  混合动力电动汽车电机控制系统故障检测是为了在汽车系统发生故障的时候及时的进行发现和提醒,电机驱动系统的作用对汽车整体系统有着直接的影响,因此对电机驱动系统故障判断来说更加具有难度。串联混合动力汽车之中,发动机带动发电机进行电能的产生,使电池充电,电动机能够提供车轮全部扭矩。在并联的混合动力汽车中,发动机一般用于燃烧效率较好的状态,通过电动机对发动机和驾驶意图之间出现的扭矩差进行补偿。当汽车处于低速、高速、爬坡等阶段中的时候,电机驱动系统为汽车提供动力,所以对电驱动系统进行高效准确的故障判断有着极其重要的作用。通常来说,不管是什么检测系统都难以完全的检测出系统中的故障问题,因此需要提高系统故障检测的效率,使系统检测故障的错误次数减少,这也是系统故障诊断研究中的重要内容,对混合动力电动汽车的驱动系统的故障诊断的要求为能够准确的分析出电机系统中故障产生的部位,并且判断故障的种类,对故障的大小进行分析,使故障能够在分析中得到有效的解决和修复。
  3混合动力电动汽车电机驱动系统故障诊断
  3.1混合動力电动汽车的诊断程序
  混合动力电动汽车和内燃机汽车相比有着一定的差异,后者具有高压线路,在进行检查之前需要佩戴绝缘手套,汽车进入维修车间之后,和客户询问汽车的相关情况,使用智能测试设备连接到插接口中,测试设备如果显示通信故障,需要检车数据链路的插接口,检查的过程中需要将数据进行详细的记录。当输出和CAN通信系统相关的故障诊断码的时候,需要对CAN进行全面的检查和维修。当故障诊断码清除,如果故障没有出现,需要进行症状模拟,如果出现,需要检查诊断码,对电路进行检查和维修。
  3.2 电机运转不正常的原因分析
  电动机及其控制系统是机械部件与电子部件结合并运行的系统,在混合动力电动汽车驱动系统中,其与电能存储器、电源变换器等的结合使系统变得更加复杂。电机运转不正常的原因较多,可能出现的故障有电机本体故障、电机控制器故障、电机系统供电电源故障或电机系统CAN 通信故障等。电机的定子铁心或绕组出现问题、转子不平衡、轴承带电或震动等将会引起电机本体故障,逆变单元与控制单元故障会造成电机控制器故障,电机系统供电电源故障可能为高压直流电源故障和低压直流电源故障,CAN 传输线路的短路或断路、CAN 传输信号被干扰或信号错误等会引起电机系统 CAN 通信故障。若电机出现运转过温情况,较大的电流流经电机、电机的铁心短路、轴承出现问题或冷却水路不畅等都可能是造成诸多过温故障情况的直接原因。
  3.3 电机驱动系统故障的方法
  模拟仿真软件的发展使得各个领域的研究变得更为直观快捷,目前,一般采用模拟仿真的方法对电机驱动系统进行故障诊断的研究。建立电动机故障诊断的模型(如选用神经元模型),较传统的故障诊断方法而言,基于神经元网络的故障诊断方法更为行之有效。亦可借助LabVIEW(实验室虚拟仪器工作平台)软件,设计故障诊断模块的界面,能够实现电机驱动系统故障的实时仿真
  结语
  随着技术的快速发展,我国的工业化建设水平也有所提高,混合动力电动车的应用范围逐渐扩大,但是由于混合动力电动车和以往的汽车技术存在区别,驱动系统的工作状态较为重要。在使用前需要对系统进行检查,将故障问题进行排除和解决,采取有效的措施,将故障进行全面的处理,使驱动系统能够正常的运行。当驱动系统出现故障的时候,需要及时的进行检测,将故障原因找出,这样可以使汽车的应用更加的安全高效。
  参考文献:
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