純電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)故障診斷與維修分析

陳丹 劉良 劉福華

(宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院 644000)

純電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)故障診斷與維修分析

陳丹 劉良 劉福華

(宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院 644000)

汽車現(xiàn)在已經(jīng)成為生產(chǎn)生活重要交通設(shè)備，生產(chǎn)制造技術(shù)也在不斷更新，尤其是電動(dòng)汽車生產(chǎn)數(shù)量持續(xù)增加，已經(jīng)由研發(fā)階段進(jìn)入到量化生產(chǎn)階段。為提高電動(dòng)汽車運(yùn)行可靠性，需要對輪轂電機(jī)常見故障原因進(jìn)行分析，應(yīng)用有效技術(shù)進(jìn)行診斷，最終選擇合適措施進(jìn)行維護(hù)，及時(shí)消除故障，避免造成更進(jìn)一步的影響，本文就此進(jìn)行了簡單分析。

電動(dòng)汽車；輪轂電機(jī)；故障診斷

對于純電動(dòng)汽車來講，在輪轂電機(jī)故障診斷與維護(hù)技術(shù)的選擇上，與傳統(tǒng)汽車維修差異較大。為提高維修效果，還需要從專業(yè)角度出發(fā)，結(jié)合純電動(dòng)汽車特點(diǎn)，選擇有效技術(shù)維護(hù)處理，避免故障對汽車運(yùn)行狀態(tài)的影響。

1 純電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分析

輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為新型電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，布置靈活性高，以車輛驅(qū)動(dòng)方式為依據(jù)，可以設(shè)置在汽車兩后輪、兩前輪或者四個(gè)車輪輪轂內(nèi)。與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車以及其他驅(qū)動(dòng)形式電動(dòng)汽車相比，輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)式汽車在底盤結(jié)構(gòu)、動(dòng)力源配置等方面具有更大優(yōu)勢。

例如，電動(dòng)汽車車輪卻動(dòng)力可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制，響應(yīng)速度快，正反轉(zhuǎn)靈活性高，并且可以實(shí)現(xiàn)各輪電氣制動(dòng)、制動(dòng)能量回饋、機(jī)電復(fù)合制動(dòng)等，提高了對整車能源的利用效率。另外，應(yīng)用此種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，整車布局與車身造型設(shè)計(jì)自由性提高，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品多樣化與系列化設(shè)計(jì)，可有效縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期[1]。

2 基于滑模觀測器車輪轂電機(jī)故障診斷

2.1 輪轂電機(jī)故障分析

基于滑模觀測器對車輪轂電機(jī)故障進(jìn)行診斷時(shí)，可以將電機(jī)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)看作為一個(gè)整體，可用控制增益k表示，其定義為如下。

k=T/u

其中T表示電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，u表示控制器遵循駕駛員意圖傳輸給電機(jī)的控制信號。正常狀態(tài)下k為正常值，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩T通過增益k根據(jù)駕駛員意圖變化。如果電機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)異常情況，增益k將會(huì)發(fā)生變化，使得電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩與期望轉(zhuǎn)矩之間產(chǎn)生差異，將其作為電機(jī)故障診斷依據(jù)。

電機(jī)運(yùn)行經(jīng)常會(huì)因?yàn)楦黜?xiàng)因素的影響出現(xiàn)故障，且表現(xiàn)形式不同。當(dāng)其出現(xiàn)磁性減弱、電機(jī)溫度升高以及繞組反向等故障時(shí)，電機(jī)控制增益k值減小，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩小于期望轉(zhuǎn)矩[2]。如果出現(xiàn)電機(jī)定子繞組開路或者匝間短路等故障時(shí)，電機(jī)控制增益k值會(huì)隨著時(shí)間發(fā)生正弦變化，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩也隨時(shí)間發(fā)生正弦變化。如果遇到其他故障，電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)矩和期望轉(zhuǎn)矩之間維持正常差值，或者是會(huì)隨著時(shí)間不斷變化。

2.2 輪轂電機(jī)故障診斷

在故障診斷時(shí)，為避免對任何因素的忽視，獲得包含故障信息的車輛狀態(tài)量，除了要重視駕駛員控制信息的收集外，還需要提高對車輛傳感器實(shí)測車輛狀態(tài)信息的利用，結(jié)合整車模型完成故障診斷。即電機(jī)故障后，實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩與期望轉(zhuǎn)矩差值異常，利用偏差信號特征便可確定電機(jī)是否故障，以及故障類型。

實(shí)際診斷中，需要基于整車模型搭配合適觀測器，將電動(dòng)機(jī)期望輸入轉(zhuǎn)矩、非線性觀測器估計(jì)輪胎縱向摩擦力以及車輪制動(dòng)力矩等作為已知量輸入，將電機(jī)實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩與期望輸出轉(zhuǎn)矩差值作為故障信號，構(gòu)造滑模觀測器判斷輪轂電機(jī)是否存在運(yùn)行故障，確定故障后采取有效措施進(jìn)行維修。

2.3 輪轂電機(jī)故障維修

在完成故障診斷后，需要根據(jù)故障所處位置，分析判斷其原因，有針對性的采取措施處理。例如電機(jī)供電線路短路，需要全面檢查短路位置，對電機(jī)定子線圈引出線端子兩兩間電阻值進(jìn)行測量，根據(jù)線圈絕緣性能，來判斷定子線圈線路短路故障是否排除。

3 結(jié)束語

純電動(dòng)機(jī)車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相比差異較大，對于輪轂電機(jī)故障的診斷維護(hù)研究較少，專業(yè)經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌蚱鸬降淖饔煤苌?，需要基于電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)，選擇合適技術(shù)方法進(jìn)行有效診斷，得到準(zhǔn)確故障信息，為維護(hù)工作提供依據(jù)，提高汽車運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性。

[1]潘漢明,雷良育,王子輝.基于小波分析的電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)永磁體故障診斷[J].中國機(jī)械工程,2016,(11):1488-1492.

[2]常亮.純電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)故障診斷與維修[J].汽車維修,2015,(10):25-26.

U26

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陳丹（1982—），男，助教，本科，研究方向?yàn)槠囯娮印?/p>

劉良（1981—），男，講師，本科，研究方向?yàn)槠囯娍匕l(fā)動(dòng)機(jī)。

劉福華（1971—），男，副教授，本科，研究方向?yàn)槠嚨妆P電控系統(tǒng)。