北汽EV160 純電動汽車驅動系統異響故障診斷與排除

張春召

（廣東省機械技師學院， 廣東 廣州 510000）

1 故障現象

一輛2014款北汽EV160純電動汽車，已累計行駛里程81250km，車主反映車輛行駛時汽車底盤驅動橋處有異響和振動，車速越高，異響和振動越明顯。

2 故障原因分析

根據該車已經使用6年，行駛里程超8萬公里進行推斷，該故障很可能是驅動電機或電機控制器線路氧化接觸不良或松動、驅動橋內部磨損導致配合間隙過大所致，具體原因主要有以下幾個方面。

1） 電源電路或線路氧化、接觸不良或松動

驅動電機三相線如圖1所示，MCU接口插件如圖2所示。電源電路氧化、接觸不良主要是電機控制器FB10熔斷絲或電機繼電器端子氧化、松動，導致接觸不良，如圖3所示，線路接觸不良主要是電機控制器處的直流高壓接口插件、交流高壓接口插件、低壓接口插件或驅動電機三相線路端子處松動或氧化導致接觸不良，進而引起電機控制器對電機的控制出現間歇性中斷，或驅動電機三相線路間歇性缺相，從而導致驅動電機行駛異響和振動，如圖1和2所示。

2） 電機氣隙異常

電機氣隙是指電機定子與轉子之間的間隙，如圖4所示，電機氣隙異常會導致電機運行時有比較沉悶的低頻電磁聲，且隨電機電壓升高而升高，嚴重時還會同時伴隨有振動異響、電機溫度異常升高等故障現象。

電機氣隙需要考慮以下因素：為降低勵磁電流，改善功率因數，氣隙應盡量小；氣隙小，諧波磁場及諧波漏抗增大，使起動轉矩降低，雜散損耗增加，溫升可能升高。為保證電機運行可靠性，避免氣隙不均勻而引起定、轉子相擦，氣隙不能太小。

圖1 驅動電機三相線

圖2 MCU接口插件圖

圖3 FB10熔斷絲或電機繼電器位置

圖4 電機氣隙

異步電機或同步電機理論上是均勻氣隙，實際上定子與轉子之間的間隙是不均勻的，中小型電機氣隙一般為0.2～1.5mm，且最大氣隙Δmax-最小氣隙Δmin小于0.7mm才屬正常。

3） 驅動電機轉子軸承損壞或轉子軸向間隙過大

軸承損壞或間隙過大往往會造成高速運轉時機械異響，所以造成電機驅動橋異響是顯而易見的。

4） 驅動橋內主減差速器齒輪磨損或損壞

齒輪磨損或損壞往往也會造成運動零件的機械異響，尤其是安裝在電機驅動橋內主減差速器齒輪這樣高速旋轉的零件，很容易造成電機驅動橋的異響。

3 故障檢查

根據先外后內、先簡后繁的原則，檢查電機需要對電機進行就車拆裝和分解，難度很大，所以應先對驅動電機和電機控制器外圍電路進行檢查。

3.1 驅動電機和電機控制器外圍電路的檢查

首先用故障珍斷儀讀取故障碼，無故障碼，接著檢查電機控制器FB10熔斷絲或電機繼電器，該部件位于引擎蓋右下方，如圖3所示。檢查發現FB10熔斷絲和電機繼電器并未松動，然后拆下并檢查FB10熔斷絲和電機繼電器端子，檢查發現均有較為嚴重的氧化，氧化會造成電機控制器供電電壓不足，致使控制異常，為了排除是否是該原因引起的故障，于是更換了新FB10熔斷絲或電機繼電器。

接著斷開維修開關，拆卸蓄電池負極，等待15min，佩戴高壓絕緣手套，對電機控制器處的直流高壓接口插件、交流高壓接口插件、低壓接口插件或驅動電機三相線路端子處進行檢查，經檢查未發現松動，端子接口也無氧化或損壞。

經過對驅動電機外圍電路的檢查，除FB10熔斷絲或電機繼電器端子嚴重氧化外并無其它故障，為了確定該故障是否是FB10熔斷絲或電機繼電器端子嚴重氧化所致，于是在所有零件復位后試車，故障現象依然存在。

根據上述的檢查，可以確定該故障原因與驅動電機和電機控制器外圍電路無關，故障根源應在電機內部。

3.2 驅動電機和主減差速器的拆裝與檢查

3.2.1 驅動電機轉子軸承和轉子軸向間隙的檢查1） 驅動電機轉子軸承的檢查

就車拆卸驅動電機總成，轉動電機軸，轉動靈活無卡滯、無異響，上下拉并左右搖動電機軸并無任何松動，說明電機軸承正常。

2） 驅動電機轉子軸向間隙的檢查

由于驅動電機轉子軸向間隙極小，一般在0.25～0.35mm之間，所以必須用磁性百分表進行檢查，檢查方法如圖5所示，經檢測該電機軸軸向間隙為0.30mm，屬于正常范圍。

圖5 驅動電機轉子軸軸向間隙的檢查

3.2.2 電機氣隙和減速器齒輪的檢查1） 電機氣隙的檢查

拆卸驅動電機后端蓋，用塞尺檢查電機氣隙，驅動電機氣隙檢查結果如下：最大氣隙為1.12mm，最小氣隙為0.75mm，最大氣隙Δmax-最小氣隙Δmin=0.37mm，小于0.7mm，均在標準氣隙范圍內。

2） 主減差速器齒輪的檢查

就車拆卸主減差速器總成，主減差速器總成結構如圖6所示，拆下端蓋，仔細觀察輸入軸齒輪、中間軸齒輪1、中間軸齒輪2、差速器齒輪狀況，經檢查并無任何磨損或損壞狀況。

圖6 驅動電機傳遞路線和主減差速器結構

3.2.3 驅動電機動力傳遞路線分析

由于驅動電機和主減差速器并未發現任何故障，故障排除進入的困惑與迷惘之中，于是只能對驅動橋的動力傳遞過程進行重新分析，以便能找些靈感。

1） 驅動橋動力傳遞路線分析

驅動橋動力傳遞路線如圖6所示，驅動電機→輸入軸→輸入軸齒輪→中間軸齒輪1→中間軸齒輪2→差速器齒輪→差速器→左右半軸→左右車輪。

2） 主減差速器結構分析

通過對驅動橋動力傳遞路線分析發現，動力從驅動電機傳遞到車輪必須經過主減差速器的3個軸，即輸入軸、中間軸和輸出軸，這3個軸處均有兩個軸承，通過查詢維修手冊發現，輸出軸軸承與后端蓋之間存在一個裝配的軸向間隙，若此處軸向間隙過大時，就會引起行駛異響和振動，此時可以通過調整墊片進行調整，為了驗證猜測，需要對該間隙進行測量和計算，以判斷是否已經超過正常間隙范圍。

3.2.4 主減差速器輸出軸軸向間隙的檢查

1） 輸出軸軸承至前端蓋的高度測量

輸出軸軸承至前端蓋的高度如圖7所示，該高度通過高度尺進行測量，測量方法如圖8所示。首先將基準尺放置在后端蓋上，高度尺放置在基準尺上，測量結果如表1所示。

圖7 輸出軸軸承至前端蓋的高度

圖8 輸出軸軸承至前端蓋的高度測量

表1 輸出軸軸承至前端蓋的高度測量結果

圖9 后端蓋至輸出軸軸承座深度測量

2） 后端蓋至輸出軸軸承座深度的測量

后端蓋至輸出軸軸承座的深度可通過深度尺進行測量，測量方法如圖9所示，首先將基準尺放置在后端蓋上，深度尺放置在基準尺上，測量結果如表2所示。

注意：由于軸承座是通過墊片來調整軸承間隙的，而墊片位于軸承座的外圈，所以測量深度時要測量軸承座外圈。

3） 輸出軸軸向間隙的計算

輸出軸軸向間隙的計算方法如圖10所示。差速器齒輪輸出軸軸向間隙=輸出軸軸承至前端蓋的高度-后端蓋至輸出軸軸承座的深度。根據表1和表2測量的結果，輸出軸軸承至前端蓋的高度為50.55mm，后端蓋至輸出軸軸承座的深度為51.96mm，差速器齒輪輸出軸軸向間隙為：51.96mm-50.55mm=1.41mm。

表2 后端蓋至輸出軸軸承座深度的測量結果

圖10 輸出軸軸向間隙進行計算

4） 主減差速器輸出軸軸向間隙數據對比分析

根據廠家的技術要求，墊片厚度最小為0.5mm，最大為1.2mm，主減差速器輸出軸軸向間隙數據對比分析如表3所示，可以調整的軸向間隙范圍為0.50～1.20mm，該主減差速器輸出軸軸向間隙為1.41mm，已經超出了技術規格，不在可維修的范圍內，已經達到了報廢標準，必須更換主減差速器總成，所以驅動系統產生異響和振動的原因也在于此。

表3 主減差速器輸出軸軸向間隙數據對比分析

4 維修總結

更換主減差速器總成，重新試車，故障現象消失。

1） 在排除復雜故障，維修思路出現困惑和迷惘時，重新查看維修手冊，對結構原理進行細致分析，往往會發現意想不到的新思路。

2） 汽車維修必須用數據來說話，尤其是異響故障的排除，只有根據廠家提供的準確數據進行對比分析，才能準確找到故障的根源。