新能源汽车驱动电机及控制系统检修 课件 任务14 电机控制系统综合故障检修

驱动电机及控制系统检修任务十四电机控制系统综合故障检修任务导入场景：新能源汽车售后维修中心人物：维修技师小刘、客户王先生情节：王先生的新能源汽车在行驶过程中，仪表盘驱动电机系统故障信号装置、驱动电机温度故障信号装置点亮，车辆被降功率行驶。王先生联系维修技师小刘帮助他查找并修复故障，如果你是小刘，你应该怎么帮助王先生？提出问题如何检修驱动电机系统综合故障?任务目标教学内容驱动电机冷却系统定义、作用驱动电机冷却系统类型与结构常见故障分析电动水泵检测任务目标能根据电机控制器工作原理，结合数据流信息，分析判断电机控制器工作状态及故障原因。能结合车辆故障现象，使用专用工具，规范完成驱动电机系统故障检修作业。任务实施——驱动电机系统工作状态分析知识讲解电机控制器工作模式初始化模式

低上电后，电机控制器进行初始化处理，控制所有输出设置成安全状态，复位相关故障，完成CAN驱动初始化工作以及传感器零漂标定工作等。电机控制器的工作模式主要有初始化、等待、高压预充、转速控制模式、转矩控制模式、主动放电、以及故障模式。任务实施——驱动电机系统工作状态分析知识讲解电机控制器工作模式等待模式

初始化完成后，在未收到整车控制器请求模式高压预充前，电机控制器反馈等待模式，表示低压工作正常。高压预充模式

在等待模式下，整车控制器控制电池管理系统进行预充，主继电器吸合后，整车控制器向电机控制器发送高压预充信号，此时电机控制器检测母线电压是否满足最低电压需求，如达到最低工作电压，电机控制器向整车控制器反馈高压预充信号，完成高压上电过程。任务实施——驱动电机系统工作状态分析知识讲解电机控制器工作模式转速控制模式

当整车需求指令为转速控制模式，且整车无严重故障时，电机控制器进入转速控制模式。根据整车控制器请求转速进行调节，默认正转速请求时，观察电机输出轴端，逆时针旋转为正方向。当整车有严重故障时，电机控制器从转速控制模式自动转换至高压预充模式并关闭IGBT使能。任务实施——驱动电机系统工作状态分析知识讲解电机控制器工作模式转矩控制模式

当整车需求指令为转矩控制模式，且整车无严重故障时，电机控制器进入转矩控制模式。根据整车控制器请求转矩进行调节，正转矩为驱动模式，负转矩为制动发电（能量回馈）模式。当整车有严重故障时，电机控制器从转矩控制模式自动转换至高压预充模式并关闭IGBT使能。任务实施——驱动电机系统工作状态分析知识讲解电机控制器工作模式主动放电模式

当整车需求指令为快速放电模式，整车无严重故障，且电机控制器检测电机转速低于一定转速时，电机控制器可进入主动放电模式，该模式的执行类同转矩控制模式，使用电机绕组进行放电，控制放电电流，在规定时间内将控制器内部残余电量释放完成（放电过程不检测欠电压故障），如超时未完成，电机控制器自行停止放电并上报故障。任务实施——驱动电机系统工作状态分析知识讲解电机控制器工作模式故障模式故障模式主要用于电机端故障处理，当电机控制器检测到故障时会进入该模式。根据整车控制器需求，故障发生时需要进行重新上下弱电进行复位，在故障模式下只能执行被动放电。任务实施——驱动电机系统工作状态分析知识讲解电机控制器功能实现转矩控制转矩控制原理框图任务实施——驱动电机系统工作状态分析知识讲解电机控制器功能实现MTPA控制MTPA曲线在低速下，以恒定步长增加电流矢量的幅值，在定幅值情况下给定不同的电流角，并形成电流闭环控制，通过功率分析仪记录电机的输出转矩。后期对所有数据进行分析，寻找相同电流矢量幅值下输出转矩最大的点，最终形成MTPA曲线并制成表格。任务实施——驱动电机系统工作状态分析知识讲解电机控制器功能实现弱磁控制弱磁控制区域在弱磁区域，使电压矢量的幅值保持不变（等于SVPWM的内切圆），在不同转速下进行电压扫描实验，并通过功率分析仪记录数据，最终制成表格。任务实施——驱动电机系统工作状态分析知识讲解电机控制器功能实现转速控制转速控制原理框图转速控制是指电机控制器在接收到整车控制器转速控制模式请求和指令转速值后，根据实时转速进行闭环调节，最终达到和指令转速一致的转速。任务实施——驱动电机系统工作状态分析知识讲解电机控制器功能实现电压控制电压控制原理框图电压控制是指电机控制器在接收到整车控制器电压控制模式请求后，根据实时母线电压进行闭环调节，以发电的方式将母线电压稳定在某个固定的电压值。任务实施——驱动电机系统工作状态分析知识讲解电机控制器功能实现转子位置处理旋变软件解码原理图

先将旋变正、余弦信号原始波形分别采样，通过一系列的信号处理算法计算出正、余弦信号的包络线。对包格线上的sin值和cos值求正切，通过正切值和正、余弦值的符号查表可得到电机的当前角度值。同时为了增加旋变软件解码的抗干扰性能，对软件解码增加一个锁相处理环节。任务实施——驱动电机系统工作状态分析知识讲解电机控制器功能实现上下电过程及快速放电控制电机控制器上电过程首先电机控制器进行自检，自检有问题将会自动重启。自检完成无故障状态后，进行绝缘检测电机控制器下电过程下电过程通过控制器的自锁电路，保证在有高压的时候，低压电不能断开。当高压电的主继电器断开，且母线电压下降到36V以下后，低压电自动断开，电机控制器实现完全断电。快速放电控制电机控制器电容中的电量有两种释放方式：一是被动放电，通过电机控制器的放电电阻进行放电；二是主动放电，动力蓄电池主继电器断开后，在不产生力的前提下通过d轴电流发热消耗电量。任务实施——驱动电机系统工作状态分析知识讲解电机控制器功能实现通信控制CAN初始化主要完成CAN模块的RX和TX引脚配置，设置CAN通信波特率及采样点，配置CAN接收和发送邮箱，设置CAN接收邮箱的ID滤波方式。CAN报文接收处理CAN报文可以以周期轮询的方式接收，也可以通过中断的方式实时接收CAN总线上的报文。在以轮询方式处理时，需要合理设计轮询周期确保不会出现报文丢帧，中断方式可以实现较高的实时性。CAN报文发送处理CAN的发送报文一般分为两种：一种是周期报文，以固定周期或可变周期发送，设计时放在周期性的TASK任务中处理；另一种是事件触发型报文，需要设计单独的发送函数来处理，按照实际发生时刻触发。技能操作操作准备任务实施——驱动电机系统工作状态分析新能源教学整车高压安全防护用品、绝缘工具、绝缘扭力扳手、举升机、冷却液回收装置、减速器齿轮油回收装置、制冷剂回收装置、LN虚拟实验系统、驱动电机实验卡工具技能操作根据操作过程及结果，填写工作页驱动电机系统工作状态分析安全第一操作规范7S管理40分钟任务项目要求安全注意事项时间技能操作任务实施——驱动电机系统工作状态分析任务实施——驱动电机系统综合故障检修知识讲解驱动电机系统常见故障损坏型故障序号故障类型定义示例1断裂具有有限面积的几何表面分离电机控制器的壳体、电机机座、端盖等2碎裂零部件变成许多不规则形状的碎块的现象轴承、转子花键等3裂纹在零部件表面或内部产生的微小的裂纹电机控制器的壳体、电机机座、端盖等4开裂焊接处、钣金件、非金属件产生的可见裂纹绝缘板、接线板、电缆线等5点蚀零部件表面产生的点状剥蚀电机花键6烧蚀零部件表面因局部熔化而发生的损坏继电器任务实施——驱动电机系统综合故障检修知识讲解驱动电机系统常见故障损坏型故障序号故障类型定义示例7击穿绝缘体丧失绝缘，出现放电现象，造成损坏电机绕组、电容、功率器件等8变形零部件在外力作用下改变原有的形状的现象电机转轴的弯曲或扭转变形，控制器外壳的变形等9压痕零部件表面产生的凹状痕迹转子花键表面的压痕10烧损由于运行温度超过零部件的允许温度，且持续一定时间，造成全部或部分功能失效定子绕组、功率器件、电容、电路板等11磨损由于摩擦使相互配合零件表面磨蚀严重而影响该对零部件正常工作的物理现象，电缆线、连接线等12短路电路中不同电位之间由于绝缘损坏发生线路短路定子绕组、旋变绕组、连接线路等任务实施——驱动电机系统综合故障检修知识讲解驱动电机系统常见故障退化型故障序号故障类型定义1老化非金属零部件随使用时间的增长或周围环境的影响，性能衰退的现象。如绝缘板、密封垫、密封圈等的老化。2剥离金属、非金属或油漆层以薄片状与原表面分离的现象。3异常磨损运动零部件表面产生的过快的非正常磨损。如转子花键的磨损。4腐蚀外壳、电连接器、电路板的氧化、锈蚀。5退磁永磁体转子退磁。任务实施——驱动电机系统综合故障检修知识讲解驱动电机系统常见故障松脱型故障序号故障类型定义1松动连接件丧失应具有的紧固力或过盈失效。如连接螺栓、轴承、转子铁心等。2脱落连接件丧失连接而造成的零部件分离的现象。如悬挂点的连接等。任务实施——驱动电机系统综合故障检修知识讲解驱动电机系统常见故障失调型故障序号故障类型定义1间隙超差触点间隙或配合间隙超出规定值而影响功能的现象。如接触器、轴承等的间隙超差。2干涉运动部件之间发生相碰或不正常摩擦的现象。如电机定子与转子之间的干涉等。3性能失调关键输出量不稳定。如输出转矩、转速的振荡、不稳定等。任务实施——驱动电机系统综合故障检修知识讲解驱动电机系统常见故障堵塞与渗漏型故障序号故障类型定义1堵塞在管路中流体流动不畅或不能流动的现象。如：液冷电机和控制器的管路。2漏水在密闭的管道及容器系统中，有液体成滴或成流泄出的现象。3渗水在水密闭的管道及容器系统中，有液体痕迹，但不滴落的现象。任务实施——驱动电机系统综合故障检修知识讲解驱动电机系统常见故障性能衰退或功能失效型故障序号故障类型定义1性能衰退在规定的行驶里程或使用寿命内，电机及控制器的性能低于技术条件规定的指标的现象。如最大输出转矩、功率出现明显下降造成整车动力性能下降。2功能失效由于某一局部故障导致电机或控制器某些功能完全丧失的现象。3公害限值超标产品的噪声超过规定的限值。4异响电机或控制器工作时发出非正常的声响。5过热电机或控制器的整体或局部的温度超过规定值。任务实施——驱动电机系统综合故障检修知识讲解驱动电机系统常见故障故障等级故障等级故障类型故障特性描述故障示例1级致命故障危及人身安全影响行车安全对周围环境造成严重危害造成车辆在故障发生地不能行驶主要零部件功能失效引起整车其他相关主要零部件严重损坏电机定子绕组烧损、击穿、短路、断路等旋变功能失效转子花键、轴承等断裂、碎裂电机控制器电路板、电容、功率器件、电流传感器等烧损、击穿电机控制器软件功能失效，控制、通信等失效……2级严重故障造成车辆不能正常行驶，但可以从发生故障地点移动到路边，等待救援性能发生较明显的衰退电机永磁体性能衰退（整车动力性能下降）冷却水泵故障、冷却管路堵塞或漏液电机轴承异常磨损温度传感器击穿电机异响……任务实施——驱动电机系统综合故障检修知识讲解驱动电机系统常见故障故障等级故障等级故障类型故障特性描述故障示例3级一般故障非主要零部件故障，可以从发生故障地点非正常开到停车场；非主要零部件故障，能用易损备件和随车工具在短时间内排除电机定子绕组温度过高电机、控制器等连接螺栓松动冷却管路渗漏连接线磨损温度传感器烧损……4级轻微故障不需更换零部件，车辆仍能正常运行；不需更换零部件，可用随车工具在短时间内排除个别螺栓、固定件等松动外壳腐蚀、剥离、脱落等可恢复性故障保护（可通过关闭电源后重启等方式自动回复）任务实施——驱动电机系统综合故障检修知识讲解驱动电机系统故障检修流程技能操作操作准备任务实施——驱动电机系统综合故障检修新能源教学整车高压安全防护用品、绝缘工具、绝缘扭力扳手、举升机、冷却液回收装置、减速器齿轮油回收装置、制