0引言
随着可持续发展战略的大力落实与国民综合素质的快速提高,科研工作者将更多的精力投入到节能减排产品的创新研发中,在这种社会发展的大环境下混合动力电动汽车应运而生,而系统故障诊断作为汽车电机控制的核心工作,对混合动力电动汽车的研发与生产至关重要,可以说汽车的电机驱动系统故障诊断是该汽车最高新科学技术的直观体现。由于我国混合动力电动汽车的相关技术发展较晚,在混合动力汽车电机驱动系统故障诊断的问题上还存在诸多困难。本文首先介绍了混合动力电动汽车和电机的基本概念,然后就笔者对混合动力电动汽车电机驱动系统故障诊断的认识进行了分析,最后就混合动力电动汽车电机故障及其驱动系统故障诊断的主要方法进行了讨论和研究。
1混合动力电动汽车及电机的基本认识1.1混合动力电动汽车的含义及特点
混合动力电动汽车是指配置两种或多种不同动力能源的汽车,常见的汽车可装载提供动力的能源有蓄电池、燃料电池、太阳能电池板、内燃机汽车的发电机组等。我国的混合动力电动汽车通常是通过内燃机车发电机辅之以车载蓄电池的电动汽车,在汽车起步、加速、匀速、减速、刹车等工况下两种能源能进行有效的分工合作,减少了燃油消耗并降低尾气排放,从而实现节能减排的最终目标。
现阶段我国的混合动力电动汽车大多使用小排量发动机,较好地控制了燃油的消耗,能够让发动机在行驶过程中常处于高效低排放的工作区域,降低了废气排放量,确保能量转换效率实现最大化,且在交通
拥挤的城市商业区,汽车发动机停止工作,从而实现城市零排放。不仅如
此,电机和内燃机共同驱动极大地提高了车辆动力性。以丰田混合动力汽车为例,该车有燃油发动机和电池两种动力源,在汽车起动及时速低于24公里时,燃油发动机不工作;当汽车行驶时速超过24公里及突然加速时,燃油发动机开始工作;当汽车高速行驶时,电池为空调、音响、尾灯等汽车辅助设施提供能量,从而减少燃油发动机的负荷;而当汽车减速和刹车时,汽车的制动能量为电池充电,最大限度地提高了能源的利用率。
1.2混合动力电动汽车电机驱动系统及电机种类电机驱动技术、能量存储技术以及动力总成技术是混合动力电动汽车的发展关键技术,其中,电机驱动系统包括驱动电动机和驱动控制系统。根据混合动力电动汽车两个或多个能同时与转的单个动力传动系统之间动力联合位置的不同,可分为串联式、并联式和混联式三种形式。串联式系统是指发动机和电动机在一条动力传输路线上,发动机直接带动发电机发电,产生的电能驱动电动机,最后经过传动系统驱动汽车。并联式混合动力有内燃机和电机两套驱动系统,它们既可分开工作,亦可一起协调工作,共同驱动。若在并联模式的基础上加一个发电机就组成了混联模式。
驱动电机是混合动力汽车的驱动源,主要有五种类型。第一种是汽车最早期应用的直流电机,其控制系统简单、调节方便,在早期的电动汽车上使用广泛,但直流电机的效率较低,体积与质量庞大限制天津限牌
了电机性能的进一步提升;第二种亦是较为常见的交流感应电机,有异步电机和同步电机之分,交流电机的效率与功率均高于直流电机;第三种为永磁无刷电机,特点是功率密度与转矩脉动较大,可在高速区进行方便快捷的弱磁调节,提高电机的驱动性能;第四种是开关磁阻电机,制造成本低,控制——————————————————————
—作者简介:岳姗(1990-),女,江苏徐州人,助教,硕士研究生,研
究方向为内燃机节能减排、汽车维修与保养。
浅析混合动力电动汽车电机驱动系统的故障诊断
岳姗
(金肯职业技术学院,南京211156)
摘要:传统内燃机汽车尾气排放对环境造成的污染问题逐渐引起人们的重视,加之石油等不可再生能源日益减少,混合动力电动
汽车以其环境污染小、高效方便、良好的动力性能等特点被广泛关注。混合动力电动汽车的研发意义重大,也是汽车行业未来的发展趋势,但现阶段我国在混合动力电动汽车研发的多个领域还存盲区,
对混合动力电动汽车的检测与诊断技术显得尤为重要,本文针对混合动力电动汽车电机驱动系统故障诊断的相关问题进行了分析和讨论。
关键词:混合动力电动汽车;电机驱动系统;故障诊断
保养工作,如在温度下降时柴油及内部润滑油会出现流
动性下降情况,这种情况下可适时开启柴油机,利用设备运行提高内部油箱温度,避免因温度骤降而引起的暂时性启动困难。
3总结综上所述,柴油机启动困难在柴油机使用过程中发生频率较高,其对柴油机的正常使用造成了不利的影响,柴油系统启动困难主要有燃油系统、润滑系统、启动系统等
各方面因素的影响,而燃油系统故障为主要影响因素,因此在柴油机启动困难时可根据实际情况采取相应的燃油系诊断处理措施,为柴油机的正常运行提供保障。
参考文献:
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Internal Combustion Engine&Parts
系统的设计相对简单,适用于宽范围调速,但能量转换密度偏低、噪声大;第五种是永磁同步电机,为同步工作方式,其结构简单、轻巧便捷、控制性能好、效率高,具有良好的综合性能。
2电机驱动系统故障诊断的概念
2.1汽车故障诊断技术的定义与发展
汽车故障诊断是指当汽车行驶技术状况变差,部分或完全丧失工作能力,在汽车不解体或者仅拆下部分零部件条件下,为确定汽车技术状况、查明故障部位及原因而进行的检测,最终给出分析和判断。
汽车构造随科技发展愈来愈复杂,对汽车故障诊断技术的要求亦越来越高。早期汽车诊断依靠人工诊断,仅凭经验丰富的工人对汽车耳听手摸来寻故障。万用表等专用仪表的使用,为汽车故障诊断提供了一定的依据。汽车带有故障自诊断系统,人们通过故障解码仪读出汽车各个部位的故障,对汽车故障的诊断更加便捷。现在,计算机水平突飞猛进,人工智能的发展促使汽车故障诊断向更智能的方向发展。
2.2电机驱动系统故障诊断的任务
混合动力电动汽车电机驱动系统故障检测与诊断的依据就是要建立系统故障的数学模型,要按照先验信息和输入与输出的关系来建立,电机驱动系统故障检测是从可检测和不可检测的估量中来判断系统是否发生故障。故障的估量,是在检测到故障发生的性质后估算出故障发生的大小程度与发生时间等参数,根据混合动力电动汽车电机驱动系统故障的类别,评估与决策判断出故障的严重程度,以及故障对系统造成的影响,根据不同的状况采取不同的解决措施,其中包括系统重新构建和保护系统的启动等。
2.3电机驱动系统故障诊断的意义
混合动力电动汽车电机控制系统故障检测的主要任务就是当系统发生故障时能够及时发现并且发出警报。电机驱动系统性能的好坏对整个混合驱动系统的影响至关重要,对电机驱动系统故障的诊断则更为棘手。在串联混合动力汽车中,发动机带动发电机产生电能,用于车用蓄电池充电,而电动机提供驱动车轮的全部扭矩。在并联混合动力汽车中,发动机通常工作于燃烧效率最佳的稳定状态,由电动机来补偿发动机与驾驶意图之间所产生的扭矩差。在低速、加速、高速、制动、爬坡等工况下电机驱动系统需提供安全可靠的所需动力,故对电驱动系统及时准确地进行故障诊断十分重要。一般而言,无论是什么样的检测系统都不会百分之百地检测出系统的每一个故障,故能够提高系统故障的检测率及降低系统检测故障的错误率一直是诊断领域和故障检测系统的研究课题,对混动汽车电机驱动系统故障诊断的主要内容是正确分析出电机系统故障所发生的位置,判断出该故障发生的类别,并且预算
出故障发生的大小程度及发生时间,从而进行决策与评价。
3混合动力电动汽车电机驱动系统故障诊断的过程
3.1混合动力电动汽车的诊断流程
与内燃机汽车不同,混合动力电动汽车中有高压线路,在对混合动力电动汽车检查前,要带好绝缘手套。待
车辆驶入维修车间,问询客户关于车辆出现的问题,将
智能测试仪连接到数据链路插接口,若测试仪器显示通
信故障,则检查数据链路插接口。检查同时记录故障诊
断码与定格数据。若输出和CAN通信系统有关故障的故
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障诊断码,那么应先检查并修理CAN通信。将故障诊断
武汉三环线码清除,若故障未出现则进行症状模拟,若故障出现,检
查故障诊断码并查表,进行电路检查、识别故障、调整或
修理。
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
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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。
4结束语
综上所述,汽车保有量逐年增加,能源消耗及环境保护
野马
问题亟待解决,为了更好地响应国家可持续发展的战略号
召,进一步落实节能减排的理念,混合动力电动汽车逐渐走
进了大众视野。而电机作为混合动力电动汽车的“血液”,其
质量及性能直接影响了混合动力电动汽车发展的好坏,因
此,完善电机驱动系统故障诊断技术成为了时下的核心任
务。本文就混合动力电动汽车电机驱动系统故障诊断进行
了浅析,以求电机驱动系统故障诊断得到快速发展,这将对
混合动力电动汽车的研发与生产起到重大的影响。
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