純電動(dòng)汽車電機(jī)位置信號(hào)故障分析與排除

佘翔 潘軍 劉冬梅

摘 要：吉利EV300純電動(dòng)汽車的電機(jī)控制器通過旋轉(zhuǎn)變壓器隨著采集轉(zhuǎn)子位置，控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。旋變信號(hào)若出現(xiàn)故障，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)系統(tǒng)無法啟動(dòng)或轉(zhuǎn)矩輸出偏小等現(xiàn)象。本文以該車型為例，介紹了旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)、工作原理、控制方法和故障診斷思路，對(duì)維修人員從事電動(dòng)汽車旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)故障的檢修具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車;旋轉(zhuǎn)變壓器;檢修

電機(jī)作為純電動(dòng)汽車的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，常見的有永磁同步電機(jī)、交流異步電流、無刷直流電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)四類。其中，吉利EV300純電動(dòng)汽車使用的是永磁同步電機(jī)，在電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)控制器通過旋轉(zhuǎn)變壓器隨著檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。旋變信號(hào)若出現(xiàn)故障，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)系統(tǒng)無法啟動(dòng)或轉(zhuǎn)矩輸出偏小等故障。因此，學(xué)會(huì)其故障檢測(cè)和診斷方法是非常有必要的。

1 旋轉(zhuǎn)變壓的工作原理

旋轉(zhuǎn)變壓器安裝在電機(jī)內(nèi)，它是一種將角位移轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的位移傳感器，由定子和轉(zhuǎn)子組成。其中定子繞組作為變壓器的原邊，接受勵(lì)磁電壓，安裝在殼體上，轉(zhuǎn)子繞組作為變壓器的副邊，安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)子上，通過電磁耦合得到感應(yīng)電壓。具體來說：電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，勵(lì)磁線圈內(nèi)通入交流信號(hào)，副邊線圈輸出的信號(hào)幅值隨位置變化而變化，但頻率不變。在實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)置了兩組輸出線圈，兩者相位差90度，從而可以輸出幅值為SIN與COS變化的兩組信號(hào)，如圖1所示。

2 旋轉(zhuǎn)變壓器的電路圖與故障分析

故障分析要結(jié)合電路圖進(jìn)行，圖2是通過查閱吉利EV300汽車維修資料獲取的旋轉(zhuǎn)變壓器相關(guān)電路圖，旋變?cè)隍?qū)動(dòng)電機(jī)中，通過6根線與電機(jī)控制器相連。其中RFF+和RFF-為勵(lì)磁信號(hào)，SIN+和SIN-為正弦信號(hào)，COS+和COS-為余弦信號(hào)。

電機(jī)控制器通過采集正弦與和余弦信號(hào)判斷電機(jī)位置，若信號(hào)異常，會(huì)生成相應(yīng)的故障代碼，如：sine/cosine 輸入信號(hào)消波故障、sine/cosine 輸入信號(hào)超過電壓閥值、sine/cosine 輸入信號(hào)低于電壓閥值、信號(hào)失配錯(cuò)誤等，點(diǎn)亮儀表上功率限制故障燈（俗稱“烏龜燈”），汽車無法正常行駛。

3 旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)故障的排除

結(jié)合電路圖可知，旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)故障原因可以從傳感器、相關(guān)線路（6根線）、電機(jī)控制器三方面進(jìn)行分析，線路故障又分為短路、斷路、虛接三種情況。診斷方法如下（安全操作不贅述）：

（1）傳感器檢測(cè)：①將電源開關(guān)置于OFF擋，斷開低壓輔助蓄電池負(fù)極，②拆卸驅(qū)動(dòng)電機(jī)低壓線束插頭（EP13），③用萬用表分別測(cè)量勵(lì)磁線圈（EP13/11與EP13/12）、正弦線圈（EP13/9與EP13/10）、余弦線圈（EP13/7與EP13/8）的電阻。正常應(yīng)分別為9.5±1.5Ω、13.5±1.5Ω和14.5±1.5Ω，若不正常，判斷傳感器自身故障，如圖3所示。

（2）線路檢測(cè)：以正弦信號(hào)線路檢測(cè)為例。用萬用表分別測(cè)量線路的導(dǎo)通和絕緣，測(cè)量與結(jié)果判斷方法見表1。

余弦和勵(lì)磁信號(hào)檢測(cè)方法類似。

（3）電機(jī)控制器自身：若線路和傳感器都正常，則說明故障點(diǎn)在電機(jī)控制器內(nèi)部，需更換電機(jī)控制器。

4 小結(jié)

本文以吉利EV300純電動(dòng)車型為例，介紹了旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)、工作原理、控制方法和故障診斷思路，對(duì)維修人員從事電動(dòng)汽車旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)故障的檢修具有一定的借鑒意義。

課題號(hào)： 浙經(jīng)院2018年校級(jí)教學(xué)改革研究：項(xiàng)目混合式教學(xué)模式在汽車專業(yè)技能競(jìng)賽人才培養(yǎng)中的應(yīng)用研究。（課題號(hào)： xjg2019006）

浙江省教育廳2018年度國(guó)內(nèi)訪問工程師培養(yǎng)項(xiàng)目（課題號(hào)：2018訪203）。