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

1、近年來，在我國作為技術(shù)的純的研發(fā)與應(yīng)用取得了突破性發(fā)展。這就客觀要求行業(yè)提升維修 水平，升級故障維修手段，利用有效的電子診斷技術(shù)提升效率。本文以北汽純的具體故障作 為切入點(diǎn)，通過故障分析及其排除過程，對關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的探究。一、故障現(xiàn)象一輛北汽生產(chǎn)的EV 160新能源純，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。二、系統(tǒng)重要作用及其結(jié)構(gòu)原理驅(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

2、（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?nèi)蠛诵牟考?，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I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

3、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VCJ驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的控制中 心，乂稱智能功率模塊，以絕緣柵雙極型晶體管模塊（I

4、GBT）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)健部件結(jié)構(gòu)及其工作原理驅(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，旦自身的運(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)

5、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。3 .旋轉(zhuǎn)變壓器工作原理旋轉(zhuǎn)變壓器乂稱解析器，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。給出余弦信號 ”'輛郴iMWO “2輸出正弦信號圖2旋轉(zhuǎn)變壓器輸入、輸出信號及其波形三、檢修過程參照北汽EV 160純電機(jī)控制器（MCU）

6、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，本人按照以下步驟進(jìn)行故障檢修。溫度 開蓋信號傳感器1旋交信號傳感器集成檄器VCL老機(jī)遑電器溫度傳感器2K JH G L MA B E F C DMCU電機(jī)控制器電機(jī)旋變DC.30高壓動力電機(jī)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/I.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)斷掉負(fù)極并用電工膠布將其金屬部分纏繞，避卑接觸車身。然后切斷設(shè)置在車內(nèi)手套箱 位置的高壓保

7、險(xiǎn)。過5min后，拆卸連接動力電池到高壓盒之間的高壓電纜，使用萬用表測 量高壓電池來電情況，測量結(jié)果顯示為，高壓系統(tǒng)成功下電。3 .檢測電機(jī)控制器在高壓系統(tǒng)斷電后，使用萬用表、兆歐表對電機(jī)控制器UCU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。裊1北汽EV160電機(jī)控制器診斷表IGBF 測量 （二極管 擋位）數(shù)值（V）然表蕪T+T-UVW紅表筆T+XXXXT-0.6120.3410.2650.278L0341T+與T-之間有2個(gè)二板管；T+與T- 與LVW之間為1個(gè)二極管:V0.265XW0.2788結(jié)果：所洌數(shù)據(jù)均符合要求，正常絕緣性 測試數(shù)值（MC）紅表筆T+T-UVW黑

8、表筆搭鐵（一）19.2317.0516.6418.5118.67泅量時(shí)宰新開高壓線束，冷態(tài)時(shí)絕絳阻值筆大于2.5MC結(jié)果：所泅效輾均符合要求,正常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1Q,測量值為。，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133Q左右，測量值為 92C,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 分別接正負(fù)極，萬用表調(diào)節(jié)到200c.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 Q,正常值為小于1C,測量結(jié)

9、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，測量結(jié)果正常。圖4 MCU低壓插件T37 .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 5070C,測量值為Q,測量結(jié)果正常；測量34、35#端子的電阻值，正常值為3070Q, 測量值為Q,測量結(jié)果正常：測量11、12#端子的電阻值，正常值為2040C,測量值為 Q,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。（2）使用萬用表電阻擋測量驅(qū)動電機(jī)旋

10、變插件T19b （見圖5）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。，測量值為。左右，測量結(jié)果正常。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。（4）使用萬用表電阻擋測量端子E與車身搭鐵之間的電阻值，結(jié)果為Qo原來是線束 對地搭鐵。四、故障排除由于旋轉(zhuǎn)變壓器的線束端子E與車身搭鐵短路（即對地短路），導(dǎo)致旋變工作不正常, 電機(jī)控制器MCU無法起動電機(jī)，所以總是有起動趨勢但車輛始終無法運(yùn)轉(zhuǎn)前行并伴隨有沉悶 的電機(jī)起動聲音。征得廠家同意更換低壓線束后試車，車輛運(yùn)轉(zhuǎn)正常。連接解碼儀，刪除歷 史故障碼，再次讀取故障碼，儀器顯示沒有故障碼，證明故障排除。五、總結(jié)面對純故障檢修，要先了解整個(gè)三電系統(tǒng)（電池、