纯电动汽车行驶故障排除与维修技术

(广西玉林农业学校,广西 玉林 537000)

0 引言

随着汽车产业的快速发展,逐渐带来了能源短缺和环境污染等问题,为了解决上述问题,世界各国都制定了相关的战略措施,逐步开始发展新能源汽车[1-3]。目前,新能源汽车主要包括纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车和燃气汽车等[4]。

纯电动汽车(Electric Vehicle,EV),主要是指由可充电电池(如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池)提供动力源的汽车。主要结构组成为电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统,完成既定任务的工作装置等[5-7]。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心,也是区别于内燃机汽车的最大不同点。纯电动汽车内部电路结构较为复杂,与传统汽车维修方法与故障排除方式存在较大差异性,因此,维修人员在传统汽车维修的基础上应掌握相关电池维修技术。

本研究以纯电动汽车行驶故障为研究对象,系统论述了常见的故障排除方法及日常维护技术,研究结果可以为维修人员提供技术参考与借鉴。

1 EV电机系统及工作原理

EV电机系统主要包括驱动电机及其控制装置组成,驱动电机是EV汽车的唯一驱动装置,相当于传统汽车的内燃机,目前,驱动电机主要包括外转子和内转子两大类。

以比亚迪e6纯电动汽车为例,其主要结构和工作原理如图1所示。当汽车电源接通后,汽车ECU控制系统、加速装置和各种传感器等将采集的数据信息传输给电机控制器,控制驱动电机电流,通过变速器、差速器等装置驱动汽车左右前轮转动,进而驱动汽车行驶。在汽车运行过程中,电池组管理系统将电池组的电压、电流、温度等数据信息传递给电源管理装置,防止电池组温度过高或者放电温度过高损坏电池组,当汽车出现漏电状况时,汽车漏电保护器对汽车起到保护作用,当出现紧急情况时,保护装置熔丝熔断保护。

图1 比亚迪e6电动汽车工作原理

EV采用的驱动电机类型较多,如图2所示,目前EV使用的驱动电机主要包括直流电机、感应式交流电机和永磁电机等。

图2 驱动电机类型及特点

2 EV的行驶与控制技术

2.1 EV行驶状态及要求

EV行驶状态主要包括汽车启动、起步、行驶、加速、爬坡、减速、制动、倒车等过程。在EV进行启动和起步时,要求EV驱动电机为汽车提供较大的转矩,低速启动;在汽车正常行驶过程中,要求驱动电机为汽车提供足够的驱动力和速度,同时在汽车行驶过程中保证能耗最低;当汽车加速和爬坡时,要求驱动电机为汽车提供较大的驱动力,并且有较好的超载能力;当汽车减速制动时,要求驱动电机转化为发电机,进行能量回收并且减速制动;当汽车停车时,驱动电机自动停止工作。

2.2 EV工作过程

EV工作过程中,传感器可以将汽车加速信号、制动信号等转换为电信号,并将相关信息传输至汽车中央控制器,经过中央控制器处理后给汽车发出驱动信号,控制逆变器的工作形式与工作状态,进而实现对EV不同工况的控制。

当汽车行驶过程中,蓄电池组输出的电流经过逆变器转换为交流电之后供入电机,电机输出转矩经过汽车传动系统驱动车轮;当汽车处于减速工作状态时,车轮带动电机转动,通过矢量控制电机产生交流电,然后经过逆变器将交流电转化为直流电向蓄电池组充电,提供再生能量。在汽车不同工作状态,EV中央控制器可以通过各种传感器和电流检测器等对动力电池组、逆变器和驱动电机的工作状态进行实时监控。将反馈信息及时通过电流表、电压表等显示装置进行显示。

3 EV行驶无力故障分析

EV行驶无力故障主要是由直流电机引起的,可能存在的原因为电机电枢绕组存在短路断路和接地、励磁线圈局部短路,引起电磁转矩减弱,进而使汽车行驶缓慢无力,也可能是换向器部分灼烧引起损坏、电刷磨损严重或者弹簧弹力不足、控制器失效及电枢轴变形卡滞等问题引起。目前,引起EV行驶无力的主要故障原因及排除方法如表1所示。

表1 EV行驶无力常见故障及排除方法

通常EV使用的为有刷电机,相关故障检测步骤及方法如下。

1)电枢线圈短路、断路和接地检测。使用万用表电阻挡测量电机电枢两个接柱,电阻值应符合相关要求,如果小于规定值,说明内部线圈有短路现象,如果无穷大,则说明线圈断路;最后再检测电枢任一个接柱与壳体的电阻值应为无穷大,说明电枢接地。

2)励磁线圈短路、断路和接地检测。使用万用表电阻挡测量电机励磁线圈两个接柱,电阻值应符合要求,如果小于规定值,说明线圈内部有短路现象,如果是无穷大,则说明线圈内部存在断路;最后检测励磁线圈任一个接柱与壳体的电阻值应无穷大,否则说明励磁线圈接地。

3)换向器检测。在检测EV换向器时,应拆解电动机,首先观察换向器的表面应无凹坑、磨损和烧灼,如果有轻微磨损可以采用砂纸打磨,严重的则需要更换;然后测量凹槽深度是否符合要求,深度不够应使用锯条刮低;最后检查电刷磨损情况,并且加强弹簧弹力,根据实际情况选择修复还是更换。

4)控制器检测。首先用万用表电阻挡检查控制器插头端子,电阻值应符合要求,如果电阻值小于规定值,则说明控制器内部电路故障,如果电阻值无穷大,则说明控制器内部断路。

4 EV电机维护技术

在明确汽车电池组及驱动电机常见故障后,在掌握相关故障排除方法后,应进一步加强专业维护技术,避免故障发生概率。主要维护方法有以下几点。

1)不同汽车类型按照相关使用说明书进行定期维护。

2)及时关注汽车驾驶室内仪表板上相关信息显示及故障警告,当出现不正常时应立刻停车检查。电机及控制器过热警告表示电机温度过高,需要停车并且使电机降温;电机冷却液温度警告灯表示电机冷却液温度过高,需要停车并且使电机降温;当出现DC/DC系统故障警告灯时,表示汽车DC系统出现故障,此时应立刻关闭汽车空调、风扇和收音机等。

3)当汽车在行驶过程中出现振动、异常噪声、车身过热或者行驶无力等现象,应及时停车进行检查并排除故障。

4)在汽车驾驶过程中,严禁超载,避免电机长期过载造成汽车工作部件的损坏。

5)长期不使用EV时,应将其放置在通风、干燥、清洁的场所,避免相关工作部件,尤其是电机和电路受潮损坏。

5 结论

本研究基于纯电动汽车基本工作原理,以纯电动汽车行驶无力为研究目标,系统论述了引起纯电动汽车行驶无力故障类型及排除方法。最后提出纯电动汽车电机维护技术,降低纯电动汽车故障发生概率。研究结果旨在为纯电动汽车的故障维修提供借鉴与参考。