北汽新能源纯电动汽车驱动电机控制系统故障维修

1、近年来，在我国作为技术的纯的研发与应用取得了突破性发展。这就客观要求行业提升维修 水平，升级故障维修手段，利用有效的电子诊断技术提升效率。本文以北汽纯的具体故障作 为切入点，通过故障分析及其排除过程，对关键技术进行相应的探究。一、故障现象一辆北汽生产的EV 160新能源纯，整车型号为：BJ7000B3D5-BEV,电机型号为： TZ20S02,电池型号为：29/135/220-80Ah,电池工作电压为320V。该车行驶里程为万km, 出现无法行驶且仪表报警灯常亮、报警音鸣叫的故障：故障发生时电机有沉闷的“咔、咔” 声。二、系统重要作用及其结构原理驱动电机系统由驱动电动机（DM）、驱动电机控制器

2、（MCU）构成，通过高低压线束与 整车其它系统作电气连接。驱动电机系统是纯三大核心部件之一，是车辆行驶的主要执行机 构，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。1 .驱动电机系统工作原理在驱动电机系统中，驱动电机的输出动作主要是执行控制单元给出的命令，即控制器输 出命令。如图1所示，控制器主要是将输入的直流电逆变成电压、频率可调的三相交流电， 供给配套的三相交流永磁同步电机使用。图I驱动电机控制系统工作原理整车控制器（VCU）根据驾驶员意图发出各种指令，电机控制器响应并反馈，实时调整 驱动电机输出，以实现整车的怠速、前行、倒车、停车、能量回收以及驻坡等功能。电

3、机控 制器另一个重要功能是通信和保护，实时进行状态和故障检测，保护驱动电机系统和整车安 全可靠运行。电机控制器（MCU）由逆变器和控制器两部分组成。驱动电机控制器采用三相两电平 电压源型逆变器。逆变器负责将动力电池输送的直流电电能逆变成三相交流电给汽车驱动电 机提供电源：控制器接受驱动电机和其它部件的信号反馈到仪表，当发生制动或者加速行为 时，它能控制频率的升降，从而达到加速或减速的目的。电机控制器是依靠内置旋转变压器、温度传感器、电流传感器、电压传感器等来提供 电机的工作状态信息，并将驱动电机运行状态信息实时发送给VCJ驱动电机系统的控制中 心，乂称智能功率模块，以绝缘栅双极型晶体管模块（I

4、GBT）为核心，辅以驱动集成电路、 主控集成电路，对所有的输入信号进行处理，并将驱动电机控制系统运行状态的信息通过网 络发送给整车控制器，同时也会储存故障码和数据。2 .驱动电机关健部件结构及其工作原理驱动电动机采用永磁同步电机（PMSM）,是动力系统的重要执行机构，是电能与机械能 转化的部件，旦自身的运行状态等信息可以被采集到驱动电机控制器。驱动电动机主要零件 由油封、前端盖及吊环、定子组件、转子组件、后端盖、接线盒组件、接线盒盖、旋变盖板、 悬置支架等部件组成。驱动电机内部安装了一些传感器，这些传感器包括：用以检测电机转子位置的旋转变压 器：解码后可以获知电机转速的控制器：用以检测驱动电机

5、绕组的温度，并将信息提供给电 机控制器，再由电机控制器通过CAN线传给整车控制器（VCU）,进而控制水泵工作、水路 循环、冷却电子扇工作，调节驱动电机的工作温度的温度传感器。3 .旋转变压器工作原理旋转变压器乂称解析器，安装在驱动电机上，用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度, 能够检测电机的位置、转速和方向，通过脉冲磁场计数可以获知电机转子转速，从而控制车 速。旋转变压器的传感器线圈由励磁、正弦和余弦3组线圈组成，输入、输出信号及其波形 如图2所示。给出余弦信号 ”'辆郴iMWO “2输出正弦信号图2旋转变压器输入、输出信号及其波形三、检修过程参照北汽EV 160纯电机控制器（MCU）

6、的电路图如图3所示，对照实物图，识别电机与 电机控制器对应的连接插头，本人按照以下步骤进行故障检修。温度 开盖信号传感器1旋交信号传感器集成檄器VCL老机遑电器温度传感器2K JH G L MA B E F C DMCU电机控制器电机旋变DC.30高压动力电机图3 EV160纯电动汽车电机控制器(MCU)电路图1 .读取故障码连接解码仪，读取故障码为P116016 MCU TGBT驱动电路过流故障(A相/I.相)。诊断 仪器没有明确的故障点或故障原因的指引，现需进一步检修以确认故障原因。2 .检测高压系统断掉负极并用电工胶布将其金属部分缠绕，避卑接触车身。然后切断设置在车内手套箱 位置的高压保

7、险。过5min后，拆卸连接动力电池到高压盒之间的高压电缆，使用万用表测 量高压电池来电情况，测量结果显示为，高压系统成功下电。3 .检测电机控制器在高压系统断电后，使用万用表、兆欧表对电机控制器UCU进行测量并将结果填写在表 1里面。通过与标准值对比，结果正常。袅1北汽EV160电机控制器诊断表IGBF 测量 （二极管 挡位）数值（V）然表芜T+T-UVW红表笔T+XXXXT-0.6120.3410.2650.278L0341T+与T-之间有2个二板管；T+与T- 与LVW之间为1个二极管:V0.265XW0.2788结果：所洌数据均符合要求，正常绝缘性 测试数值（MC）红表笔T+T-UVW黑

8、表笔搭铁（一）19.2317.0516.6418.5118.67泅量时宰新开高压线束，冷态时绝绛阻值笔大于2.5MC结果：所泅效辗均符合要求,正常4 .测量MCU电源保险FB10汽车前舱部分找出保险与继电器盒，检查MCU电源保险FB10,测量保险丝电阻值，正常 值小于1Q,测量值为。，测量结果正常。5 .检测电源继电器测量MCU电源继电器线圈端子2个插脚之间的电阻值，正常值为133Q左右，测量值为 92C,测量结果正常。测量电源继电器开关端子的导通性，将电源继电器线圈端子2个插脚 分别接正负极，万用表调节到200c.电阻挡，测量继电器2个开关端子是否导通，测量值为 Q,正常值为小于1C,测量结

9、果正常。6 .测量MCU低压控制插头1 #脚电压用探针插入MCU低压插件T3 （如图4所示）的1#脚，测量1#脚电压，正常值为12V左 右。测量值为，测量结果正常。图4 MCU低压插件T37 .测量旋转变压器各个绕组阻值及其波形（1）使用万用表电阻挡测量MCU低压插件T35的22、23#端子的电阻值，正常值为 5070C,测量值为Q,测量结果正常；测量34、35#端子的电阻值，正常值为3070Q, 测量值为Q,测量结果正常：测量11、12#端子的电阻值，正常值为2040C,测量值为 Q,测量结果正常。因此，可以判定旋转变压器励磁、正弦和余弦3组线圈阻值正常。（2）使用万用表电阻挡测量驱动电机旋

10、变插件T19b （见图5）的A与MCU低压插件 T35的12#端子、B与11#端子、E与23#端子、F与22#端子、C与35#端子、D与34# 端子的电阻值，正常值为。，测量值为。左右，测量结果正常。图5驱动电机旋变插件T19b（3）使用示波器通过驱动电机旋变插件T19b测量旋转变压器各个绕组波形，发现A 与B端子、C与D端子之间可以调取波形并且经过频率调整后，其波形符合维修手册中所示 标准波形；但是，E与F端子之间无法调取波形。（4）使用万用表电阻挡测量端子E与车身搭铁之间的电阻值，结果为Qo原来是线束 对地搭铁。四、故障排除由于旋转变压器的线束端子E与车身搭铁短路（即对地短路），导致旋变工作不正常, 电机控制器MCU无法起动电机，所以总是有起动趋势但车辆始终无法运转前行并伴随有沉闷 的电机起动声音。征得厂家同意更换低压线束后试车，车辆运转正常。连接解码仪，删除历 史故障码，再次读取故障码，仪器显示没有故障码，证明故障排除。五、总结面对纯故障检修，要先了解整个三电系统（电池、