低速電動汽車的工作原理及常見故障分析

陳維金

（柳州延龍新能源汽車有限公司，廣西 柳州545006）

?

低速電動汽車的工作原理及常見故障分析

陳維金

（柳州延龍新能源汽車有限公司，廣西 柳州545006）

摘要：講述了低速電動汽車的基本原理，分析了低速電動汽車常見故障的原因，有效地提高了人們對低速電動汽車行駛安全的意識并為常見故障的排除提供了指導。

關鍵詞：低速電動汽車；工作原理；故障分析

電動汽車每年的銷量相比傳統汽油車還有很大的差距，但隨著國家及地方的優惠政策和資金的支持，電動汽車的產銷也逐年提高。按照法規，純電動汽車要達到“雙80”或“雙100”的要求，但這類純電動汽車成本較高，離普及還有很長一段距離。低速電動汽車尚無相關法律法規的指導，但它憑借著低成本、外觀小巧的優勢在不少地區已形成銷售規模[1]。低速電動汽車其實更接近于場（廠）內的電動車，如高爾夫球車，觀光車，打獵車等，只是外形上更接近傳統的轎車，驅動原理也相同。本文針對低速電動汽車的工作原理及常見故障分析，以期對低速電動汽車的控制技術及故障有系統的了解。

1　低速電動汽車工作的基本原理

低速電動汽車的主要部件是電池、電機、電機控制器、整車控制器、DC/DC，充電器。以三相異步電機的控制為例，各部件的連接如圖1所示。

圖1　主要部件連接示意圖

1.1連接原理

電池組通過斷電開關、保險后正負極與控制器輸入B+、B-相接；控制器輸出端U、V、W與三相電機的U、V、W對應相連；電機編碼器、點火開關、換擋手柄、電門踏板等主要部件通過接插件與控制器信號端連接。儀表通過CAN通信與控制器相連，顯示電機轉速、電流、電量等行車信息。

1.2工作過程

（1）按下斷電開關，電池組與控制器接通。

（2）打開點火開關，控制器、DC/DC工作，DC/DC 為12 V蓄電池充電并為整車12 V電器設備供電。儀表顯示電量、有無故障等信息。

（3）駕駛員通過操作控擋手柄，電門踏板等部件，為控制器提供信號，控制器采用DSP變頻矢量控制技術，控制電機的工作。

（4）電機驅動車輛行駛。

（5）電池組電量將用完時，通過充電器對電池組進行充電。

1.3控制技術原理

整車控制器是整個電動汽車的核心控制部件之一，其各模塊如圖2中所示。

圖2　整車控制器技術原理示意圖

整車控制器通過采集加速踏板信號、制動踏板信號、車速信號、電源模塊及其它部件的信號，并通過以上信號判斷車輛的運行狀態，采用適當的控制策略，通過CAN總線對網絡信息進行管理、調試、分析和運算后，CAN總線對電機控制器發出控制命令[2]。整車控制策略包括司機行為解釋、電機的智能預測和協調控制、智能故障分類檢測處理技術、電磁兼容及安全保障技術、故障分析與監測技術。

2　低速電動汽車常見故障分析

低速電動汽車出于成本的考慮，零部件的性能、精度普遍不高，長期使用難免出現各種故障，其中剎車系統、驅動電機、控制器等器件故障率較高。下面就一些常見的故障進行分析。

2.1電動汽車真空助力制動系統故障

故障表現：踩剎車踏板時費力，剎車效果不理想。

故障分析：真空助力制動系統由真空泵、真空泵控制器、真空罐、真空管路組成，真空控制器跟據真空罐內的真空度（一般真空度達到0.08 MPa）數據控制真空泵的工作。因此，導致真空助力制動系統制動失效的原因如下：

（1）真空度傳感器失效，導致真空泵不工作。

（2）真空管路密封不嚴，即使真空泵工作，也無法達到相應真空度。

（3）真空泵損壞，無法抽真空。

故障防范與解決：因真空助力系統失效后，制動效果會急劇下降。為了防止事故發生，應定期檢查真空管路是否老化、接頭是否漏氣，真空泵、真空泵控制器工作是否正常。如出現故障，應停止車輛的運行，及時讓專業人員對真空度傳感器、真空泵、管路等進行檢修。

2.2電機故障

故障表現：電機不工作或工作時出現異常現象（轉動緩慢、頓挫等）。

故障分析：電機的工作由控制器控制，控制器跟據電機編碼器的信號返饋進行閉環控制。因此，電機不工作或工作出現異常的原因如下：

（1）控制器故障，無法控制電機。控制器一般都設置有故障報警功能，通過控制器本身的閃燈或蜂鳴器發聲進行提示，也可在儀表中出現相應故障代碼，因此這種情況較好判斷。

（2）控制器控制程序錯亂，可重新進行程序燒寫，看故障是否消失進行判斷。

（3）電機編碼器接插件松動或編碼器損壞。

故障防范與解決：因電機安裝于車輛底盤下面，長期暴露在外，無法避免被碰撞、泥水等侵蝕及其它復雜工況的影響，時間長了必然會出現線路老化等異常。故平時應及時清理電機上的泥土，保持各信號插接件接頭的整潔。如出現故障，可跟據故障代碼進行排查解決。

2.3控制器故障

故障表現：控制器不工作或有故障提示（閃燈、蜂鳴器響等）。

故障分析：控制器通過采集車上各元器件（換擋、油門、制動等）的信號，進而做出相應判斷，控制電機的工作。因此，控制器故障的原因如下：

（1）某個元器件的傳感器出現故障或報警。例如制動液液面過底時，導致傳感器報警，控制器判斷為故障，為了行車安全而停止工作。

（2）控制器輸入線松動，導致控制器元法工作。（3）控制器輸入電壓過低，控制器無法起動。

故障防范與解決：控制器內部集成了各種大功率電子原器件，不可避免部分原器件長期使用或相互電磁干擾而失效，人為控制不易。但應定期檢查控制器上的高壓線接頭是否松動，避免松動發生線路燒毀等情況的發生。如控制器出現故障，可跟據故障代碼進行排查解決。

2.4DC/DC故障

故障表現：12 V蓄電池虧電、車輛無法啟動或用電設備工作不正常。

故障分析：在汽車正常起動后，通過DC/DC把電池組的直流高壓轉換為12 V的直流低壓給整車電子設備供電，并給12 V蓄電池供電。若DC/DC工作不正常，則會出現12 V蓄電池虧電、車輛無法啟動或用電設備工作不正常的故障現象。

故障防范與解決：DC/DC主要用于低壓設備的供電，因此所有低壓設備的總功率要比DC/DC的最大功率要低，應避免加裝功率較大的電器設備，以免因過載而燒毀。

2.5電池組故障

故障表現：電池組無法充電。

故障分析：目前低速電動汽車上的電池一般是鉛酸電池或鋰離子電池，鋰離子電池比鉛酸電池成本更高，但鋰離子電池效率高、壽命長[3]。車輛放置一段時間后，會有部分電量損耗，導致電壓降低。或當電池的充放次數達到一定次數后，容量也會下降，同樣導致電壓降低。

故障防范與解決：充電機一般會設置有電壓保護功能，當電池組總電壓低到一定程度時，充電機將無法起動，以致無法給電池組充電。故平時用車后應及時給組電池組充電，若電池出現變形、起鼓等，應及時更換電池組。

3　結束語

綜上所述，本文對低速電動汽車的基本原理進行了描述，并對常見故障現象及原因進行了具體的分析，提高了人們對低速電動汽車驅動原理的認識，并對日常的安全駕駛、常見故障的排除提供了指導。

參考文獻：

[1]張雷，方海峰.我國低速電動汽車行業的現狀與發展思路探析[J].汽車工業研究，2013，（1）：24-26.

[2]吳正斌，胡堅耀，李程宇.低速電動汽車的性能研究[J].集成技術，2015，（1）：8-15.

[3]何洪文，等.電動汽車原理與構造[M].北京：機械工業出版社，2012：15-20.

中圖分類號：U472.9

文獻標識碼：B

文章編號：1672-545X（2016）04-0175-03

收稿日期：2016-01-15

作者簡介：陳維金（1986-），男，廣西靈山人，助理工程師，本科，主要從事汽車設計開發。

Working Principle and Common Fault Analysis of Low-Speed Electric Vehicle

CHEN Wei-jin
（Liuzhou Yanlong New Energy Motor Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545006，China）

Abstract:This paper describes the low-speed electric vehicles the basic principle，analyzes the causes of common faults in low-speed electric vehicles，effectively improve the people of low-speed electric vehicle driving safety awareness and common fault exclusion provides guidance.

Key words:low speed electric vehicle；working principle；fault analysis