電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力總成驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制器故障

【Abstract】Thisarticle proposes a troubleshooting method based on practical operation for typical faults in the drive motorandcontrollerof theelectricvehicle powertrain.Byclarifying theuse processof inspection tols，breaking down maintenance techniquesstep by step，and documenting typical case repair records，a technical guide that can be directly applied to the maintenance workshop is formed.

【Keywords】 drive motor；controller MCU；troubleshooting；powertrain

1典型故障現(xiàn)象分類(lèi)與快速識(shí)別

1.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)常見(jiàn)故障現(xiàn)象

驅(qū)動(dòng)電機(jī)的典型故障現(xiàn)象主要包括異響振動(dòng)、動(dòng)力驟降及過(guò)熱三類(lèi)。異響振動(dòng)通常由機(jī)械磨損（如軸承磨損）或結(jié)構(gòu)失衡（如轉(zhuǎn)子偏心）引發(fā)，可通過(guò)拆解檢測(cè)軸承游隙或轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡測(cè)試進(jìn)行驗(yàn)證。動(dòng)力驟降則多與繞組短路導(dǎo)致的絕緣碳化、霍爾傳感器失效引發(fā)的扭矩異常相關(guān)，需結(jié)合繞組絕緣層檢查及傳感器信號(hào)監(jiān)測(cè)進(jìn)行診斷。過(guò)熱問(wèn)題常見(jiàn)于冷卻液泄漏中斷散熱或IGBT擊穿導(dǎo)致逆變器短路，需重點(diǎn)排查冷卻系統(tǒng)密封性及功率模塊工作狀態(tài)。

1.2控制器常見(jiàn)故障

控制器故障主要表現(xiàn)為無(wú)法上電、加速抖動(dòng)及故障碼報(bào)錯(cuò)。無(wú)法上電故障通常因預(yù)充電阻燒毀或高壓互鎖斷開(kāi)觸發(fā)系統(tǒng)保護(hù)機(jī)制，需通過(guò)測(cè)量預(yù)充回路電阻及高壓母線電壓進(jìn)行排查。加速抖動(dòng)故障可能源于電流采樣漂移導(dǎo)致的扭矩波動(dòng)或PWM信號(hào)失真引發(fā)的逆變時(shí)序混亂，需結(jié)合電流波形分析及信號(hào)完整性測(cè)試定位問(wèn)題。故障碼報(bào)錯(cuò)故障多與CAN通信中斷（如終端電阻異常、線束破損）或溫度傳感器失效（阻值異常、觸點(diǎn)氧化）相關(guān)，需通過(guò)終端電阻阻值測(cè)試、差分信號(hào)幅值測(cè)量及線束插頭氧化處理進(jìn)行修復(fù)。

2故障快速定位與檢測(cè)流程

2.1硬件檢測(cè)工具清單

故障排查需配備萬(wàn)用表（用于電壓/電阻測(cè)量）、示波器（捕捉信號(hào)波形）、故障診斷儀（讀取故障碼）及熱成像儀（定位過(guò)熱區(qū)域）四類(lèi)核心工具。其中萬(wàn)用表可快速驗(yàn)證電路通斷，示波器用于分析信號(hào)畸變，故障診斷儀提供系統(tǒng)級(jí)診斷信息，熱成像儀則能直觀顯示高溫異常點(diǎn)。

2.2分步驟排查方法

1）電機(jī)異響排查：首先拆解檢測(cè)軸承游隙，使用塞尺測(cè)量軸向與徑向間隙，若超出 0.05～0.1mm 需更換軸承；其次進(jìn)行轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡測(cè)試，通過(guò)平衡機(jī)校正偏心量至殘余不平衡量低于 5g?mm ；最后檢查繞組絕緣層，目視觀察碳化痕跡并配合兆歐表測(cè)試相間絕緣電阻，低于 100MΩ 時(shí)需重新浸漆處理。

2）控制器無(wú)輸出排查：先測(cè)量高壓母線電壓，若未達(dá)到額定值 80% 則檢查預(yù)充回路；接著斷開(kāi)主接觸器測(cè)量預(yù)充電阻阻值，偏差超 10% 需更換；再驗(yàn)證12V電源端子及5V基準(zhǔn)電壓，異常時(shí)排查DC/DC模塊或穩(wěn)壓電路。

3）CAN通信中斷排查：首先測(cè)量總線兩端終端電阻并聯(lián)值，標(biāo)準(zhǔn) 60Ω 偏差超 ±5Ω 需更換；其次用示波器捕捉CAN_H與CAN_L電壓差，低于1.5V時(shí)檢查線束衰減；最后拆卸插頭，用電子清潔劑去除氧化層，涂抹導(dǎo)電脂后重新壓接。

3故障排除操作指南

3.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸承更換實(shí)操

更換驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸承需配備液壓拉馬、軸承加熱器及游隙塞尺。操作前斷開(kāi)高壓電源，拆卸電機(jī)端蓋前需標(biāo)記轉(zhuǎn)子與定子的相對(duì)位置，防止裝配錯(cuò)位。

1）拆卸舊軸承。使用液壓拉馬均勻施力拔出軸承，避免暴力拆卸導(dǎo)致轉(zhuǎn)子軸頸損傷。若軸承與軸配合過(guò)緊，可對(duì)軸承內(nèi)圈局部加熱至 80～100^°C 以降低拆卸阻力。

2）新軸承加熱安裝。將新軸承放入加熱器，溫度控制在 110～120^°C ，持續(xù) 20min 使其內(nèi)徑膨脹。趁熱將軸承套入轉(zhuǎn)子軸，利用重力自然下落至軸肩，禁止敲擊。

3）游隙調(diào)整驗(yàn)證。裝配后使用塞尺測(cè)量軸承軸向游隙，標(biāo)準(zhǔn)值為 0.05～0.1mm 。

3.2 控制器IGBT模塊維修

IGBT模塊維修需遵循規(guī)范流程：首先拆除散熱器并用酒精清除舊導(dǎo)熱硅脂，同時(shí)檢查陶瓷基板是否存在裂紋；接著卸下功率板固定螺絲，使用 260^°C 熱風(fēng)槍均勻加熱驅(qū)動(dòng)板焊點(diǎn)，分離驅(qū)動(dòng)信號(hào)線與IGBT引腳；對(duì)于擊穿的IGBT芯片，需用吸錫器徹底清除焊盤(pán)殘留錫料，防止高溫?fù)p傷相鄰元件。更換時(shí)需嚴(yán)格匹配原型號(hào)參數(shù)，例如InfineonFF600R12ME4模塊要求額定電流600A、耐壓 1200V 。維修完成后需通過(guò)雙脈沖測(cè)試儀加載800V母線電壓進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能驗(yàn)證，若開(kāi)通時(shí)間超過(guò) 3μs 或關(guān)斷損耗高于 50mJ/Ω 脈沖，則判定模塊性能不達(dá)標(biāo)，需重新檢修。

3.3霍爾傳感器校準(zhǔn)

霍爾傳感器校準(zhǔn)需借助磁極定位工裝、高精度示波器及六角扳手等工具，工裝需與電機(jī)極對(duì)數(shù)匹配（如8極電機(jī)對(duì)應(yīng) 45^° 間隔定位槽）。校準(zhǔn)流程包括：先讓電機(jī)空載運(yùn)行，通過(guò)示波器監(jiān)測(cè)三路霍爾信號(hào)波形相位關(guān)系，理想狀態(tài)下各信號(hào)上升沿應(yīng)間隔 120^° 電角度；若波形偏移，需松開(kāi)傳感器固定螺絲，根據(jù)偏移方向調(diào)整安裝位置（例如U相信號(hào)滯后 10^° 時(shí)，按每度 0.12mm 換算，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)支架 ；最后在滿(mǎn)載工況下驗(yàn)證相位一致性，要求三路信號(hào)幅值波動(dòng)小于 5% ，且扭矩輸出平滑無(wú)階躍，確保傳感器精度滿(mǎn)足驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制需求。

4典型案例分析與修復(fù)記錄

4.1 比亞迪e5加速抖動(dòng)案例

車(chē)輛在 60km/h 以上車(chē)速行駛時(shí)，電機(jī)周期性抖動(dòng)（峰值振動(dòng)加速度 3.5g ，超國(guó)標(biāo) 2.0g ），儀表提示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障。

4.1.1 診斷分析

1）動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)。通過(guò)HBMSomatXR系統(tǒng)同步采集電機(jī)三相電流（0＼～1kHz采樣率），U相電流諧波畸變率（THD）達(dá) 15% （V/W相僅 5% ），示波器（TektronixMDO3024）顯示U相霍爾信號(hào)滯后 10^° 電角度，導(dǎo)致FOC算法相位偏差。

2）機(jī)械溯源。拆解電機(jī)（TZ180XS01）發(fā)現(xiàn)霍爾傳感器支架存在 1.5mm 裝配偏差（激光三維掃描驗(yàn)證），磁鋼（N38SH級(jí)）與傳感器感應(yīng)面偏移引發(fā)氣隙磁密偏差 ±12% （高斯計(jì)實(shí)測(cè)）。

4.1.2 修復(fù)方案

1）機(jī)械矯正。五軸數(shù)控機(jī)床（DMGMORICMX50U）重制支架，平面度誤差降至 ±0.2mm（ISO2768- mK 標(biāo)準(zhǔn)），振動(dòng)臺(tái)驗(yàn)證抗共振性。

2）軟件補(bǔ)償。VECTORCANape中注入 10^° 相位偏移，優(yōu)化電流環(huán)PI參數(shù)（ Kp0.8?1.2 ，Ki 0.1）。

驗(yàn)證結(jié)果：路試振動(dòng)加速度降至 1.2g （降幅65.7% ），電流 THD?6% ，MTBF提升至 12000km 。

4.2蔚來(lái)ES8高壓互鎖故障案例

車(chē)輛無(wú)法上電，儀表報(bào)BMS高壓互鎖異常，充電口指示燈 2Hz 閃爍（符合ISO15118-3Level2故障碼）。

4.2.1 診斷分析

1）回路阻抗檢測(cè)。Fluke1587FC測(cè)得HVIL回路阻抗12Ω（超標(biāo)6倍），分段測(cè)試鎖定充電槍?zhuān)℉PC-200）微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)阻抗 9Ω （正常 ?0.5Ω ）。

2）失效機(jī)理。SEM電鏡顯示銅合金觸點(diǎn)氧化層厚度 5～8μm （ CuO/Cu₂O 混合相），接觸電阻隨氧化層指數(shù)上升（ R=9Ω 時(shí)接觸壓力2N，低于設(shè)計(jì)5N）。

4.2.2 修復(fù)方案

1）硬件升級(jí)。更換IP67級(jí)銀鎳合金微動(dòng)開(kāi)關(guān)（接觸電阻 ?0.3Ω ），高壓端子化學(xué)鍍金（ ?0.5μm ASTMB488）并填充DowCorning4號(hào)硅脂。

2）軟件冗余。BMS增設(shè)雙路HVIL信號(hào)交叉驗(yàn)證邏輯。

驗(yàn)證結(jié)果：回路阻抗降至 0.8Ω （降幅 93.3% ），濕熱循環(huán)試驗(yàn) 85^qC/85%RH ， 1000h ）阻抗波動(dòng) ?±5% ，高壓系統(tǒng)故障率下降 72% ○

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（編輯楊凱麟）