北汽新能源纯电动汽车驱动电机控制系统故障维修_国产车_故障自查_汽车领地

近年来，在我国作为新能源技术的纯电动汽车的研发与应用取得了突破性发展。这就客观要求汽车维修行业提升维修水平，升级故障维修手段，利用有效的电子诊断技术提升新能源汽车维修效率。本文以北汽新能源纯电动汽车的具体故障作为切入点，通过故障分析及其排除过程，对新能源汽车维修关键技术进行相应的探究。

检修描述：一辆北汽生产的EV 160新能源纯电动汽车，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0.56万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。

故障检查
一、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（MCU）构成，通过高低压线束与整车其它系统作电气连接。驱动电机系统是纯电动汽车三大核心部件之一，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。

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，它能控制变频器频率的升降，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VCU。驱动电机系统的控制中心，又称智能功率模块，以绝缘栅双极型晶体管模块（IGBT）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CAN2.0网络发送给整车控制器，同时也会储存故障码和数据。

2．驱动电机关键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，且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
旋转变压器又称解析器，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。

二、检修过程
参照北汽新能源EV 160纯电动汽车电机控制器（MCU）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。

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／U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
断掉蓄电池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0.1V，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MCU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。

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lΩ，测量值为0.2Ω，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133Ω,左右，测量值为92Ω，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个插脚分别接蓄电池正负极，万用表调节到200Ω.电阻挡，测量继电器2个开关端子是否导通，测量值为O.1Ω，正常值为小于1Ω，测量结果正常。

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12.4V，测量结果正常。

7．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50～70Ω，测量值为52.2Ω，测量结果正常；测量34、35＃端子的电阻值，正常值为50～70Ω，测量值为50.3Ω，测量结果正常；测量11、12＃端子的电阻值，正常值为20～40Ω，测量值为20.8Ω，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0.2～0.5Ω，测量值为0.37Ω左右，测量结果正常。

（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0.96Ω。原来是线束对地搭铁。

三、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。

四、维修小结
面对新能源纯电动汽车故障检修，要先了解整个三电系统（电池、电机、电控系统）的电气和机械连接关系及其工作原理。在故障排除过程中，根据故障现象和故障码显示确定故障的大致范围，按照线路或实物图形，同时识别电机与电机控制器对应的每一个连接插头，始终向着使驱动电机正常运转的目标，进行综合分析、逐步排查并结合换件验证进行检修。这样就可以比较快速的找到故障点并将其排除，使车辆恢复正常使用性能。