NEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车
1 引言
分析新能源汽车可知,其中电机驱动系统控制技术发挥着重要作用,该技术应用质量会直接影响新能源汽车使用效果。目前,新能源汽车作为新生事物,各类技术还尚有不足,电机驱动控制技术仍在不断优化、完善中。对此,本文主要结合实际情况,分析新能源汽车驱动电机及控制技术故障,并出科学有效的处理方法,致力于提高电机驱动控制技术水平,助力新能源汽车稳定运行,持续性发展。2 新能源汽车及优缺点分析
新能源汽车不同于传统汽车运行方式,
其运行动力主要来自电能、太阳能,改变以
往汽车依靠石油等不可再生资源作为运行动
力的局面,减少环境污染。根据新能源汽车
应用实践看,既有优势,也有缺点。其优势
主要体现在,改变以往汽车使用不可再生资
源作为动力的局面,整个汽车在正常行驶过
程中,不会污染环境,并且汽车行驶安全性
能较高,噪音更小。而缺点也非常明显,主
要体现在技术层面,主要是因为当前新能源
汽车各项技术还不成熟,市场也处于起步发
展阶段,特别是电池技术方面,续航能力和
传统燃油汽车相比,明显不足。此外,新能
源汽车中各类电路、电机设备器件,非常复杂,
如果汽车出现故障,会耗费大量时间、精力
检修。
3 新能源汽车驱动电机种类
3.1 异步电动机
异步电动机,分析其工作原理可知,主
要就是利用气隙旋转磁场和转子绕组感应电
黎庆荣
广西交通技师学院 广西南宁市 530001
摘 要:现代社会发展,使得汽车成为人们生产生活重要交通工具,其中新能源汽车的出现与应用,可以很大程度上降低能源消耗,起到保护环境作用。分析新能源汽车可知,为达到节能环保目的,需要多项技术支撑汽车运行,其中电机驱动控制技术是典型代表。对此,文章从新能源汽车及其优缺点出发,明确新能源汽车驱动电机种类,并分析新能源汽车电机驱动控制技术,在此基础上,深入探究了新能源汽车驱动电机控制技术故障,并提出了具体解决方法,希望通过此次探究可以提高电机驱动控制技术水平,保证新能源汽车运行减少此类故障问题。
关键词:新能源汽车 驱动电机 控制技术 故障 处理方法
Fault Analysis and Treatment Exploration of Drive Motor and Control Technology of New Energy Cehicles
Li Qingrong
Abstract: T he development of modern society has made automobiles an important means of transportation for people's production and life, among which the emergence and application of new energy vehicles can greatly reduce energy consumption and protect the environment. Analysis of new energy vehicles shows that in order to achieve the purpose of energy conservation and environmental protection, a number of technologies are required to support vehicle operation, of which motor drive control technology is a typical representative. In this regard, starting from new energy vehicles and their advantages and disadvantages, this paper clarifies the types of new energy vehicle drive motors, and analyzes the motor drive control technology of new energy vehicles. On this basis, the article deeply explores the failure of new energy vehicle drive motor control technology, and puts forward specific solutions, hoping that through this exploration, the level of motor drive control technology can be improved, and the operation of new energy vehicles can be ensured to reduce such faults.
Key words: n ew energy vehicles, drive motors, control technology, faults, treatment methods
新能源汽车驱动电机及控制技术故障分析与处理探索
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流之间的作用力,获得相应的电磁转矩,进而将机电能量进行转换,使之成为机械能量,属于一种交流电动机。异步电动机在实际应用中,不仅坚固耐用、运行可靠,而且结构简单、转矩平稳性较强,具有较高转速,诸多优点使得异步电动机广泛应用于新能源汽车中。
3.2 直流电动机
直流电动机主要利用定子绕组获得相应的磁场,而后将直流电通入到转子绕组中,并在换向装置作用下,改变绕组内电流方向,从而使得转子绕组一直处于固定方向电磁转矩。分析直流电动机应用特点可知,由于具有较好的调速性能,所以能够进行均匀、平滑无极调速,并且在实际应用中,可以启动转矩大,实现简单控制,一般常应用于小型电动车辆的电力驱动系统[1]。
3.3 轮毂电动机
在轮毂电动机中,主要就是轮毂内融合电动机、传动系统、制动系统,属于一种集成技术,也是目前我国新能源汽车电机驱动新技术之一,具有非常广阔的市场应用前景。
3.4 永磁同步电动机
分析永磁同步电动机可知,其定子结构和交流异步电动机存在较大相似之处,二者都是以通入交流电的方式获得旋转磁场,但对比发现,永磁同步电动机的转速和电源频率保持一致,所以,能够运用变压变频(VVVF)完成调速,在实际应用中,为了更降低成本,提高控制效果,变压变频控制方法得到不错发展。可以说,永磁同步电动机已经成为当前市场上驱动电动机研发应用的重点内容。
4 新能源汽车电机驱动控制技术
4.1 电机选择
在新能源汽车研发过程中,深入分析研究电机驱动技术尤为关键。其中最为重要的就是电动机选择,其作为新能源汽车重要零部件之一,若是电动机本身性能、质量不佳,必然会影响到新能源汽车性能。为此,在选择电机时,应当结合具体需求,依照相关原则,选择最佳电动机。
首先,出于新能源汽车绿化、经济性考虑,应当优先考虑性价比高的机型,保证机型与汽车要求相适应。与此同时,也需要考虑到汽车使用者情况,从新能源汽车消费
体、道路状况等角度出发,择选出最为适
宜的电动机。此外,为了满足汽车机构,电
动机的机型选择,应当优先选择重量轻、动
力足、体积小的机型,同时也要保证电动机
汽车电机各方面参数标准符合要求,提高设备精细化
程度,因为体积小的电动机,会为汽车拓宽
使用空间,进而增加用户体验感。其次,在
电动机选择时,还需要考虑到地形,因为地
区不同,对汽车性能要求也不同,为实现汽
车良好驾驶,必须保证电动机功率、动力满
足需求。通常情况下,汽车在平原地区行驶,
并不需要较高电动机功率,但若是在泥地、
山地等区域行驶,则需要较高电动机功率要
求,所以优先考虑高转速电动机,满足不同
地形需求[2]。最后,对于新能源汽车而言,
其最大特点就是环保,可以降低石油、汽油
等能源使用量,但电动机本身具有一定电磁
辐射,而这种电磁辐射也会直接影响环境,
造成环境污染,为此,应当优先考虑电磁辐
射低的电机。若是上述各类电动机参数都符
合标准要求,建议选择其中选择性价比最高
的电动机,从而降低汽车使用成本,进一步
推广新能源汽车。
4.2 电机驱动控制器
在电机驱动系统中,电机驱动控制最为
其中重要部件之一,主要作用就是运行过程
中通过调节永磁同步电动机转速,实现电机
驱动系统正常运转。分析可知,电机驱动控
制器在实际运行过程中,由于三相正弦电流
和永磁同步电动机有效连接,并且连接角一
直处于120°,进而在气隙位置形成旋转磁场。
所以,在分析电机驱动控制技术过程中,应
当关注电机驱动控制器,以此提高系统效用
发挥,更好为新能源汽车运行提供动力支持。
5 新能源汽车驱动电机控制技术故障
分析
5.1 驱动电机出现过热情况
新能源汽车在实际行驶过程中容易产生
大量热量,若是温度大于40℃,甚至超过
60℃,非常容易导致电机漆包线绝缘失效,
出现短路、电机烧坏等情况。分析电动车电
机过热故障原因可知:
其一,电机本身发生内部故障。如果电
机出现发热情况,很有可能和电机匝线故障
有关,主要是因为线圈内部材质问题,引发
电机动力、起热度出现较大差别,匝线粗细
与发热量成负相关,也就是匝线越细,发热
量越大。此外,由于轴承是滚动重要支撑,
如果钢珠存在较大间隙,定子就会摩擦转子,
产生热量,当摩擦力不断增大时,温度也会
随之升高。
其二,控制器发生故障。正常情况下,
控制器会产生一定热量,但若是过热,就必
须提高重视。分析控制器可知,主要工作原
理就是将电能转换为电流,以此来调节电机
速度,若是大电流放电,会直接导致电机温
度升高,引发控制器故障。
其三,制动系统故障。如果汽车刹车簧
发生断裂,很难保证刹车片弹到位,刹车簧
断裂,导致刹车片“合拢”,会影响刹车制
动出现一种滚动阻力,从而造成电机升温,
引发故障[3]。
5.2 电机工作温度监测控制系统
分析旋变温度传感器作用可知,通过预
埋该传感器在电机线圈(定子)中,可以起
到检测电机线圈温度作用,避免电机在工作
温度过高而引发过热情况。在温度传感器作
用下,会实时检测到绕组温度,当发现温度
过高时,电机控制器会和网关控制器完成信
息联动,并且汽车仪表盘上会出现“请检查动
力系统”提示,并且由于功率受限,此时指示
灯处于亮起状态。若是电机绕组温度一直处于
160℃以上,则永磁体会出现磁退情况,进而
造成车辆加速但毫无反应故障。如表1所示,
不同温度下,温度传感器对应的阻值。
表1 温度传感器在不同温度下的阻值
以国产品牌新能源秦EV系列车型为例,
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考虑到我国各地区气温差异较大,为保证汽车可以在-20℃-50℃环境下,能够正常充电、行驶,将电池智能热管理系统应用到该类型车辆中,所谓热管理系统,主要包含了动力电池、驱动电机冷却水泵、前电驱动总成、充配电总成、散热器、散热器风扇,还有PTC、板式交换器、整车控制器等。由于上述部件主要集中在机舱内,并在电池散热系统中运用了制冷剂,以此来达到降温目的。PTC 主要负责为电池加热系统进行加热,而电机、控制器散热系统则通过冷却风扇、散热水箱进行散热。
5.3 新能源汽车旋变信号故障
分析旋转变压器可知,其作为一种信号元件,主要指的就是一种输出电压跟随转子转角变化。电机控制系统接收到来自旋转变压器输出的模拟电信号后,通过解码,实现对车速的改变。在此过程中,旋变传感器主要作用就是对电机转速、旋转方向、电机位置变化情况进行检测。若是旋变信号无效、丢失,会直接影响汽车正常启动。在旋转变压器中,包含了旋变线圈、信号盘。还是以秦EV系列车型为研究对象,发现旋变信号故障后,会导致车辆不能正常高压上电,并且此时仪表灯没有任何变化,仪表盘会显示出“请检查动力系统”提示,汽车不能正常行驶[4]。
6 新能源汽车驱动电机技术故障处理
6.1 设备及安全防护准备
技术人员在处理故障前,需要做好现场设备准备,包括数字万用表、道通MS908E 汽车故障诊断仪、一体化工量具、万用接线盒、个人防护套装。此外,在故障处理操作前,工作人员需要检查好场地、设备设施情况,确保清洁、无安全隐患,同时,插排、配电箱等也必须达到用电需求。为保证安全性,故障处理技术人员必须穿戴绝缘鞋、安全帽,并在周围设置明显的高压安全警示牌。
6.2 电机温度过热故障处理
工作人员启动秦EV新能源汽车后,检查发现仪表盘“OK”灯处于熄灭状态,并提示“请检查动力系统”字样。为此,检修人员可以
按照以下步骤完成故障处理:
首先,需要先进行故障分析。检修人员
应当先检查汽车外部情况,包括冷却液质量、
冷却液位;检查电机控制器外部高低压接插
件松紧情况,观察导线有无破损情况;检修
人员还需要对电机、控制器外部进行检查,
主要查看有无渗液情况,管路接头是否紧固;
而电机外部紧固螺钉也是检查项目之一,检
修人员可以用力拧动,查看其是否出现松动、
异响等情况;检修人员可以观察散热水管运
转情况,查看其是否出现机械干涩、异响等
问题。通过外部检查,进行故障排除。
其次,检修人员需要分析故障原因。对
于电机及控制器温度过热故障,与驱动电机
故障、旋变温度传感器故障、驱动电机控制
器故障、冷却控制线路故障、冷却系统故障
等原因存在直接联系。为出主要原因,检
修人员可以在故障排查中,先进行外部直观
检查,确保不是冷却系统、线路故障后,再
进一步读取故障码,出故障原因。
再次,在故障诊断中,检修人员通过检
查电机冷却液,发现其液位正常;而对于管路、
水泵、风扇运转情况检查,也发现处于正常
状态。在此基础上,检修人员连接解码仪器后,
显示故障码P1BB200,说明前驱动电机一般
过温告警,若是显示P1BB298,则证明是前
驱动电机严重过温告警,而后检修人员查看
数据流电机温度,显示为161℃,此温度已经
超出正常范围。接着,检修人员让车辆下电,
并将低压蓄电池负极断开,为保证正确测量
出电机温度传感器电阻值,需要拆下车辆右
前轮,同时拆卸电机驱动器搭铁,并将驱动
电机后端盖打开,此时,通过测量得到,电
机温度传感器电阻值为0.9kΩ[5],此数值不正
常,说明存在故障。
最后,检修人员需要做好故障排除。这
就需要更换温度传感器,并重新启动测量,
此时检查发现仪表显示正常,并且车辆可以
正常上电,此故障得到解决。
6.3 旋转变压器故障处理
还是以秦EV新能源汽车为研究对象,发
生旋转变压器故障后,检修人员按压启停开
关,发现测量高压无法正常上电,并且仪表
盘“OK”灯无反应,仪表盘提示“请检查动
力系统”字样。
按照同样的故障检修步骤,工作人员发
现,由于旋变故障主要表现为硬件故障,简
单说,就是旋变传感器本身线圈绕组、电机
控制器存在问题,也可能是旋变传感器线束、
接插件无法正常使用。
为此,检修人员在完成车辆基本检查后,
可以使用诊断设备,通过连接解码仪读取故
障码,发现显示出两个故障码:P1BBF00、
P1BF200,由此可以判断为旋变故障。而后检
修人员可以做深入检查,读取数据流、关闭
点火开关,断开低压蓄电池负极,此时等待
三分钟后,将前电驱动总成后端盖拆掉,而
后测量旋变传感器插接件的电阻值无穷大,
并在继续查中,发现电机插头处针脚存在
退针情况。针对此,检修人员可以修复传感
器线束插针排除故障。
7 结语
综上所述,通过本文以秦EV新能源汽车
为例,针对相关故障问题以及处理方法的分
析,希望可以为业内人士提供有效参考。
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