汽車檢測(cè)與診斷(下冊(cè))-第9章 電動(dòng)汽車故障診斷

第九章電動(dòng)汽車故障診斷第一節(jié)動(dòng)力電池故障診斷第二節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障診斷第三節(jié)控制系統(tǒng)故障診斷第四節(jié)其他常見故障診斷第一節(jié)動(dòng)力電池故障診斷1.鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池的發(fā)展歷史較為長(zhǎng)久，自1859年發(fā)明至今已有一百多年的歷史，鉛酸電池是最成熟的電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池。1881年，世界第一輛電動(dòng)三輪車使用的就是鉛酸電池。鉛酸蓄電池具有價(jià)格低廉、高倍率放電性能良好、高低溫性能良好、電能效率高、易于識(shí)別荷電狀態(tài)等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)也顯而易見：一是比能量低，所占的質(zhì)量和體積太大，且一次充電行駛里程較短；二是使用壽命短；三是鉛重金屬存在污染。鉛酸蓄電池不適合現(xiàn)代電動(dòng)汽車發(fā)展的需要，目前主要用在低速電動(dòng)車上。鉛酸蓄電池一般使用金屬鉛作為負(fù)極，氧化鉛作為正極，放點(diǎn)過程正負(fù)極都會(huì)有硫酸鉛生成，硫酸在電解質(zhì)溶液中既為反映過程中的反應(yīng)物，又為生成物。一、動(dòng)力電池的種類和特性鉛酸蓄電池在充電開始后，端電壓迅速上升，如圖9-1中AB段所示。當(dāng)?shù)竭_(dá)B點(diǎn)后，鉛酸蓄電池活性物質(zhì)表面和微孔內(nèi)的硫酸濃度平緩升高，端電壓的上升也比較緩慢，如圖9-1中BC段所示。隨著充電過程持續(xù)進(jìn)行，達(dá)到充電量的90%左右時(shí)，反應(yīng)的極化增加，端電壓再次明顯上升，如圖9-1中CD段所示。當(dāng)端電壓達(dá)到點(diǎn)D時(shí)，蓄電池的兩級(jí)開始析出大量氣體，端電壓超過D點(diǎn)后，電解過程使蓄電池的端電壓達(dá)到穩(wěn)定值。鉛酸蓄電池開始放電時(shí)，其端電壓隨放電電流增大下降較快，如圖9-2的AB段所示；隨后鉛酸蓄電池活性物質(zhì)表面電解液的濃度變化緩慢，端電壓也隨即保持穩(wěn)定，如圖9-2的BC段所示；電池繼續(xù)放電，電解液和活性物質(zhì)被消耗，端電壓隨之下降，如圖9-2的CD段所示，直至達(dá)到鉛酸蓄電池所規(guī)定的終止電壓（圖9-2中D點(diǎn)）；超過D點(diǎn)后，鉛酸蓄電池呈“過放電”狀態(tài)，“過放電”狀態(tài)將使蓄電池?fù)p壞。2.鎳氫蓄電池鎳氫電池是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的一種新型電池。鎳氫蓄電池具有比功率高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、適合大功率放電、循環(huán)壽命長(zhǎng)、使用溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，且不含鉛、鎘等對(duì)人體有害的金屬，被稱作“綠色電源”。目前研制電動(dòng)汽車用高功率鎳氫電池的公司主要有有日本三洋電機(jī)株式會(huì)社、松下EV電池公司、美國的Cobasys公司、德國的Varta公司和法國的Saft公司等。鎳氫蓄電池的正極活性物質(zhì)主要由鎳制成，負(fù)極活性物質(zhì)主要有儲(chǔ)氫合金制成，是一種堿性蓄電池。鎳氫蓄電池的充電起始階段，其端電壓迅速上升，隨著充電時(shí)間的延長(zhǎng)，端電壓上升減緩。鎳氫蓄電池的容量與蓄電池的端電壓有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖9-3所示。鎳氫蓄電池放電過程中，端電壓會(huì)隨著放電時(shí)間的延續(xù)不斷下降。放電電流越大，蓄電池所能放出的安時(shí)量越小，電池的端電壓越低。溫度對(duì)鎳氫蓄電池的放電特性具有一定的影響，如圖9-4所示。3.鋰離子蓄電池鋰離子蓄電池是1990年由日本索尼公司首先推向市場(chǎng)的新型高能蓄電池，是當(dāng)前最新一代的充電電池。相比于其他種類的蓄電池，鋰離子蓄電池具有電壓高、比能量高、充放電壽命長(zhǎng)、無污染、無記憶效應(yīng)、快速充電、自放電率低、工作溫度范圍寬和安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為電動(dòng)汽車?yán)硐氲膭?dòng)力電源。目前世界范圍內(nèi)動(dòng)力電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的三個(gè)集中區(qū)域分別位于德國、美國和中日韓所在的東亞地區(qū)，而鋰離子動(dòng)力電池的生產(chǎn)目前主要集中在中日韓三個(gè)國家。中國鋰離子電池行業(yè)正在占據(jù)世界領(lǐng)先地位。國務(wù)院發(fā)布的節(jié)能與新能源汽車國家規(guī)劃（2012—2020），重點(diǎn)支持動(dòng)力電池的產(chǎn)業(yè)化和電池模塊的標(biāo)準(zhǔn)化。3.鋰離子蓄電池在國家“十三五”計(jì)劃中設(shè)立了新能源汽車重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)（2016—2020），提升鋰離子電池的技術(shù)水平，開展新型鋰離子動(dòng)力電池的技術(shù)開發(fā)，開展新體系動(dòng)力電池的技術(shù)開發(fā)。據(jù)《中國鋰電產(chǎn)業(yè)發(fā)展指數(shù)白皮書》，2021年，全球鋰離子電池市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到545GWh，其中，中國鋰離子電池市場(chǎng)規(guī)模約324GWh，約占全球市場(chǎng)的59.4%。常見的鋰離子蓄電池有錳酸鋰離子蓄電池、磷酸鐵鋰離子蓄電池、鎳鈷鋰離子蓄電池等。三類鋰離子蓄電池中，正極物質(zhì)分別以錳酸鋰、磷酸鐵鋰和鎳鈷鋰為主要材料，再加入導(dǎo)電劑、樹脂粘合劑，并涂覆在鋁基體上。3.鋰離子蓄電池鋰離子蓄電池對(duì)充電終止電壓的精度要求很高，過高的終止電壓會(huì)影響鋰離子蓄電池的壽命，對(duì)蓄電池造成永久性的破壞，過低的終止電壓則會(huì)使充電不完全，縮短蓄電池的可用時(shí)間。以20A·h的磷酸鐵鋰（LFP）鋰離子電池為例，其標(biāo)稱電壓為3.2V，充電截止電壓為3.65V。單體鋰離子電池的充電電壓必須嚴(yán)格保持在3.65V以內(nèi)，充電電流通常應(yīng)限制在3C以下。若充電電壓超過4.0V，則可能造成LFP鋰離子電池永久性損壞。鋰離子電池通常都采用恒流轉(zhuǎn)恒壓充電模式，首先用0.3C或1/3C的標(biāo)準(zhǔn)電流充電，在此過程中充電電流穩(wěn)定不變，電池電壓逐漸上升。當(dāng)單體電池的電壓上升到3.65V時(shí)，充電器應(yīng)立即轉(zhuǎn)入恒壓充電。在恒壓充電過程中，充電電流逐漸減小。當(dāng)電池充足電時(shí)，電流下降到涓流充電電流，充電截止電流為1000mA。3.鋰離子蓄電池當(dāng)環(huán)境溫度為25℃時(shí)，該鋰離子電池放電電流通常不應(yīng)超過4C。放電時(shí)單體電池電壓不得低于2.0V。如果電池電壓低于1.5V，就會(huì)造成永久性損壞，因此一般需要在2.0V以上使用。采用0.3C放電速率且單體電池電壓下降到2.0V時(shí)，可放出20.48A·h；采用1C放電速率時(shí)，能夠放出20.15A·h；采用2C放電速率（即放電電流為40A）時(shí)，能夠放出19.98A·h；采用3C放電速率（即放電電流為60A）時(shí)，能夠放出19.93A·h。第一節(jié)動(dòng)力電池故障診斷1.蓄電池漏液（1）故障原因?qū)е滦铍姵爻霈F(xiàn)漏液的主要原因有：上蓋的閥帽老化導(dǎo)致滲酸漏液；極柱滲酸漏液，出現(xiàn)爬酸；蓄電池外殼破裂導(dǎo)致漏液。（2）故障診斷方法首先進(jìn)行外觀檢查，確定出現(xiàn)漏液的具體部位。若上蓋閥帽出現(xiàn)漏液，檢查閥帽結(jié)構(gòu)是否完好，密封性能是否正常；若極柱出現(xiàn)滲酸漏液，需擦干酸液后使用AB膠進(jìn)行密封；若外殼破損導(dǎo)致滲酸漏液，使用塑料焊槍對(duì)破損出進(jìn)行焊接。檢查蓄電池電解液是否充足，必要時(shí)需補(bǔ)充電解液。二、動(dòng)力電池的故障診斷第一節(jié)動(dòng)力電池故障診斷2.蓄電池充不進(jìn)電（1）故障原因?qū)е滦铍姵爻洳贿M(jìn)電的主要原因有：充電機(jī)、充電插頭、插座損壞；蓄電池內(nèi)部缺液、干涸；蓄電池極板不可逆硫酸鹽化等。（2）故障診斷方法檢查充電插頭和插座的結(jié)構(gòu)是否完整，使用萬用表測(cè)量充電插頭的連接是否正常，檢查充電機(jī)有無損壞，測(cè)量充電機(jī)的輸出電壓。檢查蓄電池內(nèi)部電解液的容量，缺液需及時(shí)補(bǔ)充，避免干涸。對(duì)于鉛酸蓄電池，可通過測(cè)量充放電過程端電壓的變化檢查蓄電池極板是否存在不可逆硫酸鹽化，可用蓄電池修復(fù)儀對(duì)硫化的蓄電池進(jìn)行修復(fù)。二、動(dòng)力電池的故障診斷第一節(jié)動(dòng)力電池故障診斷3.蓄電池自放電過快（1）故障原因?qū)е滦铍姵刈苑烹娺^快的主要原因有：隔板破裂，造成局部短路放電；極板活性物質(zhì)脫落，使極板短路造成放電；極板材料或電解液中有雜質(zhì)，使蓄電池放電；蓄電池蓋上有電解液或水，使正負(fù)極形成通路而放電。（2）故障診斷方法檢查隔板、極板的結(jié)構(gòu)完整性，及時(shí)修復(fù)或更換損壞的隔板或極板；檢查電解液的顏色，更換發(fā)黑的電解液時(shí)，要清楚干凈蓄電池內(nèi)的殘液；檢查蓄電池上蓋是否清潔，是否有水、電解質(zhì)、金屬碎屑等會(huì)導(dǎo)致正負(fù)極形成通路的雜物；對(duì)于長(zhǎng)期存放的鉛酸蓄電池，還需確定是否因電解液中硫酸下沉導(dǎo)致的自行放電。二、動(dòng)力電池的故障診斷第一節(jié)動(dòng)力電池故障診斷4.蓄電池組不均衡（1）故障原因?qū)е滦铍姵亟M不均衡的主要原因是：由于生產(chǎn)工藝、原材料隨機(jī)性、使用環(huán)境的影響，導(dǎo)致蓄電池組中某只蓄電池的故障，造成蓄電池組不均衡而出現(xiàn)電量下降快。（2）故障診斷方法使用萬用表、蓄電池容量表等儀器檢測(cè)蓄電池組，找到出現(xiàn)故障的單只蓄電池。對(duì)于短路、斷路的單只蓄電池報(bào)廢處理，更換新的單只蓄電池；對(duì)于蓄電池容量不平均，用蓄電池修復(fù)儀對(duì)其進(jìn)行一般性的維護(hù)充電，并進(jìn)行修復(fù)。完成單只電池修復(fù)后重新配組蓄電池組。二、動(dòng)力電池的故障診斷第一節(jié)動(dòng)力電池故障診斷5.電池管理系統(tǒng)（BMS）故障（1）故障原因：電池管理系統(tǒng)（BMS）故障的主要原因有：BMS通信線路故障；BMS供電電源電壓過低或過高；（2）故障診斷方法檢查BMS通信線路，通過萬用表測(cè)量確認(rèn)線束連接器端口之間的電阻是否在正常范圍內(nèi)，進(jìn)行P-CAN網(wǎng)絡(luò)完整性檢查；使用萬用表測(cè)量檢查BMS蓄電池電壓，查看熔絲是否熔斷，視情況決定是否需要更換熔絲，檢查BMS電源線路是否正常。二、動(dòng)力電池的故障診斷第二節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障診斷依據(jù)GB/T19596-2017《電動(dòng)汽車術(shù)語》和GB/T18488《電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)》的定義，電機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，具有能夠做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件，是一種依靠電磁感應(yīng)而運(yùn)行的電氣裝置。驅(qū)動(dòng)電機(jī)是指為車輛行駛提供驅(qū)動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能為車輛行駛提供驅(qū)動(dòng)力的電氣裝置，該裝置也可具備機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能的功能。常見的驅(qū)動(dòng)電機(jī)種類有直流電機(jī)、無刷直流電機(jī)、交流感應(yīng)電機(jī)、永磁同步電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)等。一、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的種類第二節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障診斷1.直流電機(jī)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)即由直流電源供給電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，將直流電源轉(zhuǎn)化為用以驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電量形式，從而將電源能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。早期的電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)多采用直流電機(jī)，如法國雪鐵龍SAXO電動(dòng)轎車和日本大發(fā)HIJET電動(dòng)面包車。這是因?yàn)橹绷麟姍C(jī)具有起動(dòng)加速轉(zhuǎn)矩大、電磁轉(zhuǎn)矩控制特性良好、調(diào)速比較方便、控制裝置簡(jiǎn)單、控制成本較低等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是有機(jī)械換向器，當(dāng)在高速大負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，換向器表面會(huì)產(chǎn)生火花，所以電機(jī)的轉(zhuǎn)速不能太高，且電刷需要定期維護(hù)，這也在一定程度上造成了其使用方面的不便。采用機(jī)械式電刷和換向器的直流電機(jī)，其過載能力、轉(zhuǎn)速范圍、功率體積比、功率重量比、系統(tǒng)效率、使用維護(hù)性均受到限制。第二節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障診斷直流電機(jī)由靜止的定子和可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩大部分組成。定子主要由主磁極、機(jī)座、換向極、電刷裝備等組成，主要作用是產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng)；轉(zhuǎn)子主要由電樞鐵芯、電樞繞組、換向器等組成。直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖如圖9-5所示第二節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障診斷2.無刷直流電機(jī)無刷直流電機(jī)使用電子換向裝置代替了有刷直流電機(jī)的機(jī)械換向裝置，保留了有刷直流電機(jī)寬闊而平滑的優(yōu)良調(diào)速性能，克服了有刷直流電機(jī)機(jī)械換向帶來的一系列缺點(diǎn)。無刷直流電機(jī)體積小、重量輕，易于做成各種體積形狀，且效率高、轉(zhuǎn)矩大，控制精準(zhǔn)方便，是最理想的調(diào)速電機(jī)之一，在電動(dòng)汽車上有著廣泛的應(yīng)用前景。按照工作特性，無刷直流電機(jī)可以分為具有直流電機(jī)特性的無刷直流電機(jī)（又稱矩形波同步電機(jī)）和具有交流電機(jī)特性的無刷直流電機(jī)（又稱正弦波同步電機(jī)）。第二節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障診斷無刷直流電機(jī)主要由電機(jī)本體、電子換向器和轉(zhuǎn)子位置傳感器三部分組成，如圖9-6所示。電機(jī)本體由定子和轉(zhuǎn)子2部分組成，定子是電機(jī)本體的靜止部分，它由導(dǎo)磁的定子鐵芯、到點(diǎn)的電樞繞組及固定鐵芯和繞組用的其他零部件組成，轉(zhuǎn)子是電機(jī)本體的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，是產(chǎn)生磁場(chǎng)的部件。電子換向器由功率變換電路和控制電路組成，主要用來控制定子各繞組通電的順序和時(shí)間。轉(zhuǎn)子位置傳感器在無刷直流電機(jī)中起著檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極位置的作用，為功率開關(guān)提供正確的換向信息。第二節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障診斷3.交流感應(yīng)電機(jī)交流感應(yīng)電機(jī)又稱作異步電機(jī)，是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)電能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量的一種交流電機(jī)。與直流電機(jī)相比，交流感應(yīng)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，從技術(shù)水平來看，感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的理想選擇，尤其是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)功率需求較大的大型電動(dòng)客車。按照轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)劃分，可分為籠型異步電機(jī)和繞線型異步電機(jī)；按照定子繞組相數(shù)劃分，可分為單相異步電機(jī)、兩相異步電機(jī)和三相異步電機(jī)。在電動(dòng)汽車中，三相籠型異步電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。第二節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障診斷三相異步電機(jī)有靜止的定子和可以轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子組成，定子和轉(zhuǎn)子中間留有氣隙，氣隙一般為0.25~2mm，功率越大，轉(zhuǎn)速越高，氣隙的長(zhǎng)度越大。三相異步電機(jī)的基本構(gòu)造如圖9-7所示。三相異步電機(jī)的定子主要由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座三部分組成。定子鐵心一般由表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成，用于放置定子三相繞組；定子繞組由三個(gè)完全相同、且在定子表面對(duì)稱分布的繞組（每個(gè)為一相）根據(jù)需要連接成星形或三角形構(gòu)成的三相對(duì)稱繞組，作用是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和吸收電功率；機(jī)座主要起到固定和支撐作用。第二節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障診斷4.永磁同步電機(jī)永磁同步電機(jī)具有高效、高控制精度、高轉(zhuǎn)矩密度、良好的轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)性以及低振動(dòng)噪聲的特點(diǎn)，通過合理設(shè)計(jì)永磁磁路結(jié)構(gòu)能獲得較高的弱磁性能，在電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)方面具有很高的應(yīng)用價(jià)值。永磁同步電機(jī)分為正弦波驅(qū)動(dòng)電流的永磁同步電機(jī)和方波驅(qū)動(dòng)電流的永磁同步電機(jī)。第二節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障診斷永磁同步電機(jī)是用永磁體取代繞線式同步電機(jī)轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁繞組，省去了勵(lì)磁線圈、集電環(huán)和電刷，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖9-8所示，主要有定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。定子與普通電機(jī)基本相同，由電樞鐵心和電樞繞組構(gòu)成。轉(zhuǎn)子主要有永磁體、轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)軸等組成。相比于普通電機(jī)，永磁同步電機(jī)還必須裝有轉(zhuǎn)子永磁體位置檢測(cè)器，用來檢測(cè)磁極位置，并以此對(duì)電樞電流進(jìn)行控制，達(dá)到對(duì)永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的目的。第二節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障診斷5.開關(guān)磁阻電機(jī)開關(guān)磁阻電機(jī)是一種新開發(fā)的機(jī)電一體化電機(jī)，采用定轉(zhuǎn)子凸極且極數(shù)相接近的大步距磁阻式步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，利用轉(zhuǎn)子位置傳感器通過電子功率開關(guān)控制各相繞組導(dǎo)通使其運(yùn)行的電機(jī)。由于其結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，以及電子器件的發(fā)展，開關(guān)磁阻電機(jī)在近20年備受重視。圖9-9為開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖第二節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障診斷開關(guān)磁阻電機(jī)與磁阻（反應(yīng)）式步進(jìn)電機(jī)一樣，遵循磁通總是要沿著磁導(dǎo)最大路徑閉合的原理，產(chǎn)生磁拉力形成轉(zhuǎn)矩-磁阻性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩。因此，它的結(jié)構(gòu)原則是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)磁路的磁導(dǎo)要有盡可能大的變化，一般采用凸極定子和凸極轉(zhuǎn)子，即雙凸極型結(jié)構(gòu)，并且定子、轉(zhuǎn)子的齒極數(shù)（簡(jiǎn)稱極數(shù)）不相等。圖9-10為常用開關(guān)磁阻電機(jī)的橫截面示意圖。第二節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障診斷根據(jù)QC\T893-2011《電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)故障分類及判斷》，驅(qū)動(dòng)電機(jī)部件的故障模式分為損壞型故障模式、退化型故障模式、松脫型故障模式、失調(diào)型故障模式、堵塞與滲漏型故障模式、性能衰退或功能失效型故障模式等。根據(jù)危害程度，又可以分為致命故障、嚴(yán)重故障、一般故障和輕微故障四級(jí)。二、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的故障診斷第二節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障診斷1.驅(qū)動(dòng)電機(jī)無法正常工作（1）故障原因驅(qū)動(dòng)電機(jī)無法正常工作的主要原因有：電機(jī)控制器因電容器、功率器件等失效導(dǎo)致控制系統(tǒng)無法工作；電機(jī)繞組絕緣擊穿短路或電機(jī)繞組溫度過高燒毀；電機(jī)軸承碎裂；電纜線和連接線短路、接地出現(xiàn)故障；電機(jī)安裝支座破壞或斷裂導(dǎo)致電機(jī)發(fā)生明顯位移。（2）故障診斷方法首先檢查控制系統(tǒng)的各元件，測(cè)試電機(jī)控制系統(tǒng)功能是否正常；檢查測(cè)試是否有繞組和電機(jī)外殼之間、繞組匝間短路的現(xiàn)象，檢查電機(jī)繞組有無因運(yùn)行溫度過高導(dǎo)致的燒毀現(xiàn)象；檢查電機(jī)軸承的襯套、軸徑等部件有無過大裂紋、滾子過大變形等現(xiàn)象；檢查電機(jī)主題、電機(jī)控制系統(tǒng)與汽車其他各系統(tǒng)及接地的電纜線和連接線是否正常；檢查電機(jī)安裝支架、固定螺絲等是否正常，查看電機(jī)的位移是否復(fù)合車輛正常使用的要求。第二節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障診斷2.冷卻性能下降（1）故障原因冷卻性能的主要原因有：冷卻風(fēng)機(jī)因短路或工作溫度過高而燒毀；冷卻風(fēng)機(jī)的風(fēng)罩和葉片發(fā)生干涉；冷卻管路堵塞；冷卻系統(tǒng)漏液、缺液；冷卻系統(tǒng)溫度傳感器失效。（2）故障診斷方法對(duì)上述故障涉及到的部件進(jìn)行檢查。檢查冷卻風(fēng)機(jī)的各部件是否有短路現(xiàn)象及因短路等導(dǎo)致的燒毀現(xiàn)象；檢查冷卻風(fēng)機(jī)的固定安裝位置是否正常，冷卻風(fēng)機(jī)的風(fēng)罩有無因擠壓、碰撞產(chǎn)生的過大形變，避免風(fēng)罩、葉片等部件之間的干涉；檢查冷卻液的存量是否滿足系統(tǒng)工作要求，同時(shí)測(cè)試?yán)鋮s液管路是否出現(xiàn)堵塞、泄露、密封不當(dāng)?shù)葐栴}；測(cè)試?yán)鋮s系統(tǒng)溫度傳感器的靈敏程度、傳感區(qū)間等是否滿足要求。第二節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障診斷3.驅(qū)動(dòng)電機(jī)性能下降（1）故障原因驅(qū)動(dòng)電機(jī)性能下降的主要原因有：電機(jī)永磁體失磁過高導(dǎo)致電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩或最大功率下降明顯；電機(jī)軸承異常磨損；冷卻效率降低導(dǎo)致電機(jī)觸發(fā)保護(hù)；電機(jī)轉(zhuǎn)速/位置傳感器功能失效。（2）故障診斷方法對(duì)上述故障涉及到的部件進(jìn)行檢查。檢查測(cè)試電機(jī)永磁體的剩磁是否符合要求，測(cè)試電機(jī)所能產(chǎn)生最大功率和最大轉(zhuǎn)矩是否較大地低于規(guī)定指標(biāo)，必要時(shí)需返廠；檢查電機(jī)軸承的潤(rùn)滑情況，軸承襯套、轉(zhuǎn)子等部件的形變和表面損壞；檢查冷卻性能是否滿足要求，解除電機(jī)因冷卻不足而產(chǎn)生的保護(hù)；測(cè)試電機(jī)各傳感器的功能是否滿足要求。第二節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障診斷4.驅(qū)動(dòng)電機(jī)異響（1）故障原因驅(qū)動(dòng)電機(jī)異響的主要原因有：電機(jī)連接螺栓、安裝螺栓松動(dòng)；電機(jī)軸承潤(rùn)滑下降或混入異物。（2）故障診斷方法檢查驅(qū)動(dòng)電機(jī)的安裝螺栓和電機(jī)附件的連接螺栓是否松動(dòng)；檢查電機(jī)軸承的潤(rùn)滑油脂是否充足，對(duì)電機(jī)軸承進(jìn)行清洗，必要時(shí)需返廠檢查，甚至更換電機(jī)軸承。第三節(jié)控制系統(tǒng)故障診斷電動(dòng)汽車控制系統(tǒng)主要包括電機(jī)控制器和整車控制器兩大類。依據(jù)GB/T19596-2017《電動(dòng)汽車術(shù)語》，電機(jī)控制器（electricalmachinecontroller）是控制動(dòng)力源與電機(jī)之間能量傳輸?shù)难b置，由控制信號(hào)接口電路、電機(jī)控制電路和驅(qū)動(dòng)電路組成；整車控制器（vehiclecontrolunit）是動(dòng)力總成控制器，采集加速踏板信號(hào)、制動(dòng)踏板信號(hào)及其他部件信號(hào)，并做出相應(yīng)判斷后，控制下層的各部件控制器的動(dòng)作，可實(shí)現(xiàn)整車驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)、能量回收。第三節(jié)控制系統(tǒng)故障診斷1.電機(jī)控制器電機(jī)控制器從整車控制器獲得整車的需求，從動(dòng)力電池獲得電能，經(jīng)調(diào)制后想電機(jī)提供所需的電流和電壓，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩以滿足汽車加減速、停車、制動(dòng)等功能要求。電機(jī)控制機(jī)的功能概括如下：把直流電變成交流電；控制電機(jī)正反向驅(qū)動(dòng)、正反轉(zhuǎn)發(fā)電；控制電機(jī)的動(dòng)力輸出，保護(hù)電機(jī)；通過CAN總線與其他控制模塊通信；制動(dòng)能量加饋控制；自身內(nèi)部故障檢測(cè)；采集擋位信號(hào)和制動(dòng)傳感器信號(hào)。圖9-11為電機(jī)控制器的外形，一般具備兩對(duì)高壓接口和一個(gè)低壓接口。高壓輸入接口用于連接動(dòng)力電池包，高壓輸出接口連接電機(jī)；所有的通信、傳感器、低壓電源通過低壓接頭引出，連接到整車控制器和動(dòng)力電池管理系統(tǒng)。一、電動(dòng)汽車控制系統(tǒng)第三節(jié)控制系統(tǒng)故障診斷第三節(jié)控制系統(tǒng)故障診斷電機(jī)控制器主要依靠電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器等來進(jìn)行電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，其控制方式主要由電壓控制、電流控制、頻率控制、弱磁控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制。電壓控制是通過改變電機(jī)段電壓而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制的控制方式；電流控制是通過改變電機(jī)繞組電流而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制的控制方式；頻率控制是通過改變電機(jī)的電源頻率而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制的控制方式；弱磁控制是通過減弱氣隙磁場(chǎng)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制方式；矢量控制是將交流電機(jī)的定子電流作為矢量，經(jīng)坐標(biāo)變換分解成與直流電機(jī)的勵(lì)磁電流和電樞電流相對(duì)應(yīng)的獨(dú)立控制電流分量，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩控制的方式。直接轉(zhuǎn)矩控制是用空間矢量的分析方法，直接在定子坐標(biāo)系下計(jì)算并控制交流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，采用定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)型，借助于離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)產(chǎn)生PWM信號(hào)，直接對(duì)逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能的控制方式。第三節(jié)控制系統(tǒng)故障診斷2.整車控制器整車控制器是電動(dòng)汽車正常行駛的控制中樞，是整車控制系統(tǒng)的核心部件，是純電動(dòng)汽車的正常行駛、再生制動(dòng)能量回收、故障診斷處理和車輛狀態(tài)監(jiān)視等功能的主要控制部件。電動(dòng)汽車整車控制系統(tǒng)主要分為集中式控制和分布式控制兩種方案。集中式控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是處理集中、響應(yīng)快和成本低，缺點(diǎn)是電路復(fù)雜并且不易散熱。分布式控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是模塊化和復(fù)雜度低，缺點(diǎn)是成本相對(duì)較高。典型分布式整車控制系統(tǒng)示意圖如圖9-12所示，整車控制器是整車控制系統(tǒng)的頂層部件，通過CAN總線接收電機(jī)控制器和電池管理系統(tǒng)的信息，并對(duì)電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)和車載信息顯示系統(tǒng)發(fā)送控制指令。電機(jī)控制器和電池管理系統(tǒng)分別負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和動(dòng)力電池組的監(jiān)控與管理，車載信息顯示系統(tǒng)用于顯示車輛當(dāng)前的狀態(tài)信息等。第三節(jié)控制系統(tǒng)故障診斷整車控制系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控、管理和協(xié)調(diào)，以提高整車的能量利用效率，確保車輛安全性和可靠性。整車控制器采集駕駛員駕駛信號(hào)，通過CAN總線獲得驅(qū)動(dòng)電機(jī)和動(dòng)力電池系統(tǒng)的相關(guān)信息，進(jìn)行分析和運(yùn)算，通過CAN總線給出電機(jī)控制和電池管理指令，實(shí)現(xiàn)整車的驅(qū)動(dòng)控制、能量?jī)?yōu)化控制和制動(dòng)能量回收控制。整車控制器還具有綜合儀表接口功能，可顯示整車狀態(tài)信息；具備完善的故障診斷和處理功能；具有整車網(wǎng)管及網(wǎng)絡(luò)管理功能。第三節(jié)控制系統(tǒng)故障診斷第三節(jié)控制系統(tǒng)故障診斷控制系統(tǒng)的常見故障包括：整車控制系統(tǒng)故障、CAN線（總線）故障、傳感器故障和電源故障等。電動(dòng)汽車具有完善的車載故障自診斷系統(tǒng)OBD（On-BoardDiagnostics），無論是電池控制系統(tǒng)還是整車控制系統(tǒng)柜，都可以通過故障自診斷系統(tǒng)判斷故障。二、控制系統(tǒng)的故障診斷第三節(jié)控制系統(tǒng)故障診斷電控系統(tǒng)故障診斷的一般程序如下：（1）檢查蓄電池電壓是否正常；（2）檢查濾芯及其周圍是否有臟污，必要時(shí)需進(jìn)行更換；（3）檢查真空軟管是否破裂、老化或擠壞，確認(rèn)軟管和其他部件的接頭是否工作正常；（4）檢查控制系統(tǒng)線束的連接情況；（5）檢視每個(gè)傳感器和執(zhí)行器是否有明顯的外部損傷；（6）利用車載故障自診斷系統(tǒng)和故障診斷儀讀取故障碼，確定具體故障部位，并對(duì)具體故障部位進(jìn)行必要的深入診斷和修復(fù)。二、控制系統(tǒng)的故障診斷第三節(jié)控制系統(tǒng)故障診斷二、控制系統(tǒng)