試論混合動力電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)的故障診斷

劉曉鳴

摘 要：混合動力電動汽車的應(yīng)用對環(huán)境有著積極的作用，通過對混合動力電動汽車的開發(fā)和完善可以使汽車的質(zhì)量得到提高，但是由于混合動力電動汽車的電機驅(qū)動系統(tǒng)是核心部分，產(chǎn)生故障會使汽車的使用受到影響， 因此需要加強故障診斷的效果，提高汽車的性能。

關(guān)鍵詞：混合動力電動汽車；驅(qū)動系統(tǒng)；故障診斷

引言

隨著可持續(xù)發(fā)展與環(huán)境保護的發(fā)展，研究人員對節(jié)能減排產(chǎn)品的研究越來越重視，在當前的社會背景情況中，混合動力電動汽車的應(yīng)用有著重要的作用。其中對電動汽車的系統(tǒng)故障診斷是控制汽車的重要內(nèi)容，并且對混合動力電動汽車的開發(fā)和生產(chǎn)有著直接的影響，因此汽車的電機驅(qū)動系統(tǒng)故障診斷是發(fā)展汽車技術(shù)的核心工作。我國的混合動力電動汽車的技術(shù)發(fā)展較落后，需要對故障診斷方面進行加強。

1混合動力電動汽車的含義及特征

混合動力電動汽車指的是配有兩種或者多種的動力能源的汽車，一般的汽車可裝載的動力能源包括蓄電池、燃料電池以及內(nèi)燃機汽車發(fā)電機組等。我國的混合動力電動汽車通過內(nèi)燃機車發(fā)電機與蓄電池共同的組合使汽車得到動力能源，分別在汽車起步、加速和減速、剎車等時候發(fā)揮出相應(yīng)的作用，達到分工的程度，使燃油的耗費減少，并且使尾氣的排放得到控制，使節(jié)能減排的效果加強。目前我國使用的混合動力電動汽車一般裝有小排量發(fā)動機，使燃油的消耗得到有效的控制，可以使發(fā)動機在行駛中處于高效低排放的區(qū)域，能夠減少尾氣的排放，使能量的利用率得到提高，在交通比較擁擠的市區(qū)中，發(fā)動機將停止運行，使排放控制達到良好的效果。汽車的電機和內(nèi)燃機的驅(qū)動使汽車的動力性提高，例如豐田混合動力汽車，具有燃油發(fā)動機和電池兩種能源，汽車在起動以及行駛中的速度小于24公里的時候，燃油發(fā)動機不再進行工作。而當汽車的行駛速度大于24公里的時候，燃油發(fā)動機才開始運行，如果汽車處于高速行駛的狀態(tài)，電池能夠為汽車內(nèi)的設(shè)施提供能量，使燃油機的消耗和負荷減少。汽車減速的過程中，汽車的制動能力可以為電池充電，使能源的利用率得到有效的提升。通過這種調(diào)節(jié)可以使混合動力電動汽車的排放得到控制，還可以使汽車正常的使用。

2電機驅(qū)動系統(tǒng)故障診斷

2.1汽車故障診斷技術(shù)的含義與發(fā)展

汽車的故障診斷指的是汽車在行駛技術(shù)情況變差或者失去了正常運行的功能的時候，對汽車不進行解體或者僅僅拆除小部分零件的前提下對汽車的技術(shù)情況以及故障原因進行檢測，并且得到檢測的結(jié)果。汽車的結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜，汽車故障診斷技術(shù)的要求也有所提高，汽車診斷中主要通過人工的方式來進行，人員根據(jù)經(jīng)驗對汽車來進行簡單的檢查。使用萬能表等可以使汽車故障的診斷有更加準確的依據(jù)，由于汽車具有故障自診斷系統(tǒng)，可以使用故障解碼儀對汽車的部分的故障進行檢查，使診斷更加的高效。目前，計算機的技術(shù)水平逐漸提高，人工智能技術(shù)的應(yīng)用使汽車故障診斷具有更加明確的發(fā)展方向。

2.2電機驅(qū)動系統(tǒng)故障診斷的過程

混合動力電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)的故障診斷的依據(jù)需要建立相應(yīng)的故障數(shù)學(xué)模型，根據(jù)先驗信息和輸入輸出之間的關(guān)系進行完善，電機的驅(qū)動系統(tǒng)的故障檢測需要從可檢測和不可檢測兩方面進行估量，判斷系統(tǒng)的故障可能性。故障的估量應(yīng)在檢測到汽車系統(tǒng)故障性質(zhì)之后對故障的出現(xiàn)的時間以及大小等進行參數(shù)的估算，按照混合動力電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)故障的種類，對故障的嚴重性進行分析，同時明確故障的影響結(jié)果，結(jié)合情況的特點采取相應(yīng)的措施解決問題，其中還包括對系統(tǒng)的重新建立以及保護等內(nèi)容。

2.3電機驅(qū)動系統(tǒng)故障診斷的作用

混合動力電動汽車電機控制系統(tǒng)故障檢測是為了在汽車系統(tǒng)發(fā)生故障的時候及時的進行發(fā)現(xiàn)和提醒，電機驅(qū)動系統(tǒng)的作用對汽車整體系統(tǒng)有著直接的影響，因此對電機驅(qū)動系統(tǒng)故障判斷來說更加具有難度。串聯(lián)混合動力汽車之中，發(fā)動機帶動發(fā)電機進行電能的產(chǎn)生，使電池充電，電動機能夠提供車輪全部扭矩。在并聯(lián)的混合動力汽車中，發(fā)動機一般用于燃燒效率較好的狀態(tài)，通過電動機對發(fā)動機和駕駛意圖之間出現(xiàn)的扭矩差進行補償。當汽車處于低速、高速、爬坡等階段中的時候，電機驅(qū)動系統(tǒng)為汽車提供動力，所以對電驅(qū)動系統(tǒng)進行高效準確的故障判斷有著極其重要的作用。通常來說，不管是什么檢測系統(tǒng)都難以完全的檢測出系統(tǒng)中的故障問題，因此需要提高系統(tǒng)故障檢測的效率，使系統(tǒng)檢測故障的錯誤次數(shù)減少，這也是系統(tǒng)故障診斷研究中的重要內(nèi)容，對混合動力電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)的故障診斷的要求為能夠準確的分析出電機系統(tǒng)中故障產(chǎn)生的部位，并且判斷故障的種類，對故障的大小進行分析，使故障能夠在分析中得到有效的解決和修復(fù)。

3混合動力電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)故障診斷

3.1混合動力電動汽車的診斷程序

混合動力電動汽車和內(nèi)燃機汽車相比有著一定的差異，后者具有高壓線路，在進行檢查之前需要佩戴絕緣手套，汽車進入維修車間之后，和客戶詢問汽車的相關(guān)情況，使用智能測試設(shè)備連接到插接口中，測試設(shè)備如果顯示通信故障，需要檢車數(shù)據(jù)鏈路的插接口，檢查的過程中需要將數(shù)據(jù)進行詳細的記錄。當輸出和CAN通信系統(tǒng)相關(guān)的故障診斷碼的時候，需要對CAN進行全面的檢查和維修。當故障診斷碼清除，如果故障沒有出現(xiàn)，需要進行癥狀模擬，如果出現(xiàn)，需要檢查診斷碼，對電路進行檢查和維修。

3.2 電機運轉(zhuǎn)不正常的原因分析

電動機及其控制系統(tǒng)是機械部件與電子部件結(jié)合并運行的系統(tǒng)，在混合動力電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)中，其與電能存儲器、電源變換器等的結(jié)合使系統(tǒng)變得更加復(fù)雜。電機運轉(zhuǎn)不正常的原因較多，可能出現(xiàn)的故障有電機本體故障、電機控制器故障、電機系統(tǒng)供電電源故障或電機系統(tǒng)CAN 通信故障等。電機的定子鐵心或繞組出現(xiàn)問題、轉(zhuǎn)子不平衡、軸承帶電或震動等將會引起電機本體故障，逆變單元與控制單元故障會造成電機控制器故障，電機系統(tǒng)供電電源故障可能為高壓直流電源故障和低壓直流電源故障，CAN 傳輸線路的短路或斷路、CAN 傳輸信號被干擾或信號錯誤等會引起電機系統(tǒng) CAN 通信故障。若電機出現(xiàn)運轉(zhuǎn)過溫情況，較大的電流流經(jīng)電機、電機的鐵心短路、軸承出現(xiàn)問題或冷卻水路不暢等都可能是造成諸多過溫故障情況的直接原因。

3.3 電機驅(qū)動系統(tǒng)故障的方法

模擬仿真軟件的發(fā)展使得各個領(lǐng)域的研究變得更為直觀快捷，目前，一般采用模擬仿真的方法對電機驅(qū)動系統(tǒng)進行故障診斷的研究。建立電動機故障診斷的模型（如選用神經(jīng)元模型），較傳統(tǒng)的故障診斷方法而言，基于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的故障診斷方法更為行之有效。亦可借助LabVIEW（實驗室虛擬儀器工作平臺）軟件，設(shè)計故障診斷模塊的界面，能夠?qū)崿F(xiàn)電機驅(qū)動系統(tǒng)故障的實時仿真

結(jié)語

隨著技術(shù)的快速發(fā)展，我國的工業(yè)化建設(shè)水平也有所提高，混合動力電動車的應(yīng)用范圍逐漸擴大，但是由于混合動力電動車和以往的汽車技術(shù)存在區(qū)別，驅(qū)動系統(tǒng)的工作狀態(tài)較為重要。在使用前需要對系統(tǒng)進行檢查，將故障問題進行排除和解決，采取有效的措施，將故障進行全面的處理，使驅(qū)動系統(tǒng)能夠正常的運行。當驅(qū)動系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候，需要及時的進行檢測，將故障原因找出，這樣可以使汽車的應(yīng)用更加的安全高效。

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