4-1驅(qū)動電機控制系統(tǒng)故障診斷檢修填寫工作頁（二.引案例）1.填寫車輛基本信息2.車輛出現(xiàn)了什么問題？3.你的工作任務

故障案例故障案例：

王先生有一輛吉利電動車，車輛正常啟動，儀表READY

指示燈可以點亮，但是車輛無法正常行駛。打電話求助，吉利新能源4S店維修技師到現(xiàn)場救援，初步判斷車輛為驅(qū)動電機控制系統(tǒng)故障，需將車輛拖到經(jīng)銷店進一步排查，請你作為維修技師予以解決。掃碼觀看故障案例視頻完成工作頁

驗證故障現(xiàn)象驗證故障現(xiàn)象，方法正確、關(guān)注細節(jié)，培養(yǎng)學生嚴謹、認真的工作態(tài)度。1.實操驗證整車故障現(xiàn)象，

確認儀表顯示、

整車狀態(tài)。2.填寫工作頁預診斷1.讀取故障碼和數(shù)據(jù)流。2.根據(jù)主機廠的標準對數(shù)據(jù)進行分析。3.完成車輛基本檢查。a.做好高壓安全防護和斷電流程。b.實操車輛基本檢查操作，

并注意安全事項。4.填寫任務工作頁。

工作頁收信息學習內(nèi)容知識準備一、

驅(qū)動電機控制系統(tǒng)的原理1.驅(qū)動電機的結(jié)構(gòu)特點

吉利帝豪EV450驅(qū)動電機安裝在整車右前輪胎左邊，與減速器相連如圖4-1

電動汽車由電動機驅(qū)動，

電動機是電動汽車的關(guān)鍵部件。

要使電動汽車具有良好的使用性能，

驅(qū)動電機應具有較寬的調(diào)速范圍及較高的轉(zhuǎn)速、

足夠大的起動轉(zhuǎn)矩，還要具有體積小、

重量輕、

效率高、

動態(tài)制動性強和能量回饋的性能如圖4-2知識準備一、

驅(qū)動電機控制系統(tǒng)的原理新能源汽車的驅(qū)動電機主要有永磁同步電機和交流異步電機兩種。

國內(nèi)主流新能源品牌比亞迪、

吉利、

北汽等新能源汽車所使用的驅(qū)動電機大部分為永磁同步電機，

特斯拉、

蔚來等部分車型使用的驅(qū)動電機為交流異步電機。永磁同步電機主要是由轉(zhuǎn)子、端蓋及定子等各部件組成的。一般來說，永磁同步電機最大的特點是它的定子結(jié)構(gòu)和普通的感應電機結(jié)構(gòu)非常相似主要是區(qū)別于轉(zhuǎn)子的獨特結(jié)構(gòu)與其他電機形成了差別。和常用的異步電機最大的不同則是轉(zhuǎn)子的獨特結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)子上放有高質(zhì)量的永磁體磁極。知識準備一、

驅(qū)動電機控制系統(tǒng)的原理電機的驅(qū)動電路圖如圖4-4所示定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的機理與感應電動機是相同的，

其轉(zhuǎn)子通過永久磁鐵產(chǎn)生磁場，

兩個磁場相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，

定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場，

可看作是一對旋轉(zhuǎn)磁極吸引轉(zhuǎn)子的磁極隨其一起旋轉(zhuǎn)。

永磁同步電機帶負載時，

氣隙磁場是永磁體磁動勢和電樞磁動勢共同建立的，

電樞磁動勢對氣隙磁場有影響，

電樞磁動勢的基波對氣隙磁場的影響稱為電樞反應。2.驅(qū)動電機的工作原理知識準備一、

驅(qū)動電機控制系統(tǒng)的原理永磁同步電機的工作原理圖如圖4-5所示，

圖中Θ為功率角，

電機的轉(zhuǎn)子是一個永磁體，N,S

極沿圓周方向交替排列，

定子可以看成是一個以速度N旋轉(zhuǎn)的磁場。

電機運行時，

定子存在旋轉(zhuǎn)磁動勢，

轉(zhuǎn)子像磁針在旋轉(zhuǎn)磁場中旋轉(zhuǎn)―樣，

隨著定子的旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)。同步電機轉(zhuǎn)速可表示為2.驅(qū)動電機的工作原理知識準備一、

驅(qū)動電機控制系統(tǒng)的原理電機控制器控制三相交流電分別流入定子線圈中，

即產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)的磁場，

這個旋轉(zhuǎn)的磁場牽引轉(zhuǎn)子內(nèi)部的永磁體，

產(chǎn)生和旋轉(zhuǎn)磁場同步的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，

使用旋轉(zhuǎn)變壓器檢測轉(zhuǎn)子的位置和電流傳感器檢測線圈的電流，

從而控制驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)矩輸出。2.驅(qū)動電機的工作原理知識準備一、

驅(qū)動電機控制系統(tǒng)的原理永磁同步電機的定子是三相對稱繞組，

三相正弦波電壓在定子三相繞組中產(chǎn)生對稱三相正弦波電流，

并在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，

如圖4-5所示，旋轉(zhuǎn)磁極與磁的磁極作用，

帶動轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)，

并力圖使定、

轉(zhuǎn)子磁場軸線對齊。當外加負載轉(zhuǎn)矩以后，

轉(zhuǎn)子磁場軸線將落后定子磁場軸線一個功率角，

負載越大，功率角也越大，

直到一個極限角度，

電機停止。

由此可見，

同步電機在運行中，

轉(zhuǎn)速必須與頻率嚴格成比例旋轉(zhuǎn)，

否則會失步停轉(zhuǎn)。

所以，

它的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步，其靜態(tài)誤差為零。

在負載擾動下，

只是功率角變化，

而不引起轉(zhuǎn)速變化，

它的響應時間是實時的。2.驅(qū)動電機的工作原理知識準備一、

驅(qū)動電機控制系統(tǒng)的原理旋轉(zhuǎn)變壓器又叫作旋變傳感器，

如圖4-7如所示，

旋轉(zhuǎn)變壓器由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。

定子繞組相當于變壓器的一次側(cè)，

輸入勵磁電壓，

勵磁頻率由控制單元控制，轉(zhuǎn)子繞組相當于變壓器的二次側(cè)，

通過電磁感應得到感應電壓。

定子采用三個線圈，

即勵磁線圈A（輸入）、

輸出線圈S（正弦）和輸出線圈C（余弦）。

輸出線圈S、輸出線圈C線兩線圈互成90度安裝。3.旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)知識準備一、

驅(qū)動電機控制系統(tǒng)的原理旋變信號的作用是反映驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子當前的旋轉(zhuǎn)相位,電機控制器再通過旋變信號計算當前的驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速。本車旋轉(zhuǎn)變壓器采用磁阻式,結(jié)構(gòu)如圖4-8所示,旋變轉(zhuǎn)子與驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子同軸連接,隨電機轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。旋變定子內(nèi)側(cè)有感應線圈,安裝在驅(qū)動電機定子上,驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn),帶動旋變轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)變壓器與電機控制器插接器如圖4-8旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)圖4-9所示,EV450電機線束插接器中間通過六根低壓線束連接,兩根是從電機控制器激勵信號,另外四根分別是旋

轉(zhuǎn)變壓器輸出的正弦信號和余弦信號。知識準備一、

驅(qū)動電機控制系統(tǒng)的原理4.電機控制器的結(jié)構(gòu)工作原理國產(chǎn)車前置前驅(qū)電機控制器一般安裝在前艙內(nèi)，圖4-10所示為電機控制器

的安裝位置

，采用CAN通信控制，控制著動力蓄電池組到電機之間能量的傳輸

，同時采集電機位置信號和三相電流檢測信號，精確地控制驅(qū)動電機運行。知識準備一、

驅(qū)動電機控制系統(tǒng)的原理電機控制器的外部結(jié)構(gòu)功能車載充電機直流母線連接車載充電機的高壓線束，在能量回收階段，電機控制器將交流電轉(zhuǎn)換成直流電

，為高壓動力蓄電池充電。三相動力線束

連接驅(qū)動電機的高壓線束，在能量消耗階段，電機控制器將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，以驅(qū)動電機。DC/DC變換器將電池的高壓電轉(zhuǎn)換成低壓電，提供整車低壓系統(tǒng)供電。低壓線束插接器連接控制器通信電源、傳感器信號線束

。冷卻液循環(huán)輸入、

輸出管路用于熱管理系統(tǒng)冷卻液的循環(huán)。知識準備一、

驅(qū)動電機控制系統(tǒng)的原理電機控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能

電機控制器控制的電路包括功率電路、驅(qū)動與保護電路、控制電路三大部分

驅(qū)動電機控制器主要依靠電流傳感器

、電

壓傳感器、溫度傳感器、旋轉(zhuǎn)變壓器來進行電機運行狀態(tài)的監(jiān)測，根據(jù)相應參數(shù)進行電壓、電流的調(diào)整控制以及其他控制功能的完成。電流傳感器用于檢測電機工作實際電流

，包括母線電流、三相交流電流。電壓傳感器用于檢測供給電機控制器工

作的實際電壓，包括動力蓄電池電壓、12V蓄電池電壓

知識準備一、

驅(qū)動電機控制系統(tǒng)的原理電機控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能

驅(qū)動電機的輸出動作主要是電機控制器輸出命令

，控制器主要是將輸入的直流

電逆變成電壓

、頻率可調(diào)的三相交流電（

直流電機是直流電），供給配套的驅(qū)動電

機使用

。驅(qū)動電機控制器將動力蓄電池提供的直流電轉(zhuǎn)化為交流電

，然后輸出給電

機

；通過電機的正轉(zhuǎn)來實現(xiàn)整車加速和減速

；通過電機的反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)倒車

；其通過

有效的控制策略

，控制動力總成以最佳方式協(xié)調(diào)工作。知識準備一、

驅(qū)動電機控制系統(tǒng)的原理電機控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能

當車輛處于能量消耗階段

，

電機控制器將動力蓄電池中的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，

以驅(qū)動電機

。當車輛制動或滑行階段

，

電機作為發(fā)電機應用

。它可以完成由車輪旋

轉(zhuǎn)的動能到電能的轉(zhuǎn)換

，給電池充電

。電機控制器還可以將動力蓄電池的高壓電通

過DC/DC變換器轉(zhuǎn)化為低壓電

，為整車低壓系統(tǒng)供電

。吉利帝豪EV450能量傳遞

路線如圖4-13所示。知識準備二

、驅(qū)動電機控制系統(tǒng)的工作模式1.電機控制模式

電機控制模式可以分為轉(zhuǎn)矩控制

、靜態(tài)控制

、主動放電和DC/DC直流轉(zhuǎn)換。(1）

轉(zhuǎn)矩控制模式

電機控制系統(tǒng)控制電機軸向四象限的轉(zhuǎn)矩

。

由于沒有轉(zhuǎn)矩

傳感器

，轉(zhuǎn)矩指令（由整車控制器發(fā)送）

被轉(zhuǎn)換成為電流指令

，并進行閉環(huán)控制。

轉(zhuǎn)矩控制模式只有在獲得正確的初始偏移角度時才能進行。(2）

靜態(tài)控制模式

靜態(tài)控制模式在電機控制器（PEU）

處于被動狀態(tài)（待機

狀態(tài)）

或故障狀態(tài)時被激活（3）

主動放電模式

主動放電模式用于高壓直流端電容的快速放電

。主動放電

指令來自整車控制器的指令或由電機控制器內(nèi)部故障觸發(fā)（4）

DC/DC直流轉(zhuǎn)換模式

電機控制器中的DC/DC變換器將高壓直流端的高

壓轉(zhuǎn)換成指定的直流低壓（12V低壓系統(tǒng)），低壓設定值來自整車控制器指令。知識準備二

、驅(qū)動電機控制系統(tǒng)的工作模式2.驅(qū)動系統(tǒng)的整車控制（1）

整車能量優(yōu)化管理

（2）

充電過程控制

（3）

高壓上下電控制

（4）

防溜車功能控制

（5）

車輛狀態(tài)的實時監(jiān)測和顯示（6）

換檔控制

（7）

行車控制分級知識準備三

、故障處理的控制策略連續(xù)監(jiān)視整車電控系統(tǒng)

，進行故障診斷

，并及時進行相應安全保護處理

。根據(jù)

傳感器的輸入及其他通過CAN總線通信得到的電機

、電池

、充電機等的信息

，對各

種故障進行判斷

、等級分類

、報警顯示

；存儲故障碼

，進行故障診斷

，并及時進行

相應安全保護處理

。根據(jù)傳感器的輸入及其他通過CAN總線通信得到的電機

、電池和踏板等的信息

，對各種故障進行判斷

、等級分類

、報警顯示

；存儲故障碼

，供維修時查看。當故障發(fā)生時

，故障類型見表4-2知識準備三

、故障處理的控制策略（1）

硬件故障類型1）

母線過電壓保護2）

輸出過電流保護3）

輸出短路保護4）

功率模塊故障保護5）

過熱保護6）

低壓電源電壓保護7）

旋轉(zhuǎn)變壓器故障保護知識準備三

、故障處理的控制策略（2）

軟件故障類型1）

過溫限功率2）

過壓限功率3）

欠電壓限功率4）CAN超時故障5）

電機超速保護知識準備三

、故障處理的控制策略當超出保護閾值系統(tǒng)將進入故障保護模式。故障類型有母線過電壓、欠電壓

，電機控制器、驅(qū)動電機、DC/DC過溫，12V欠電

壓、過電壓，電機超速等。當故障保護閾值超出范圍時，系統(tǒng)將進入故障處理模式。（3）

常見故障保護閾值收信息知識準備四

、故障診斷檢修實施當超出保護閾值系統(tǒng)將進入故障保護模式。故障類型有母線過電壓、欠電壓

，電機控制器、驅(qū)動電機、DC/DC過溫，12V欠電

壓、過電壓，電機超速等。當故障保護閾值超出范圍時，系統(tǒng)將進入故障處理模式。（3）

常見故障保護閾值故障診斷檢修實施四

、故障診斷檢修實施1.

驗證癥狀1）

首先通過向車主問診該車的故障癥狀

，了解之前車輛是否出現(xiàn)過事故

，

了

解車主的駕駛習慣

。在吉利維修服務系統(tǒng)中

，調(diào)取該車的維修維護記錄

，調(diào)取出現(xiàn)

故障時間段的數(shù)據(jù)。2）

采取故障再現(xiàn)的方法驗證故障現(xiàn)象：

操縱車輛

，確認車輛可否READY，儀

表有無其他異常顯示

，檢查換檔位是否正常

、車輛是否可以行駛

，故障現(xiàn)象是否再

現(xiàn)

。如果再現(xiàn)

，正確分辨是否是真的故障現(xiàn)象。3）啟動車輛

，該車儀表顯示無異常

，READY指示燈點亮

，可

以完成換檔

，正常解除駐車制動

，踩下加速踏板車輛無移動趨勢

，車輛READY指

示燈正常

，無其他故障燈指示

，車輛無法行駛

。關(guān)閉起動開關(guān)

，滅車

，重新啟動車

輛

，和上述現(xiàn)象一致

。該車輛存在無法驅(qū)動的故障現(xiàn)象。故障診斷檢修實施四

、故障診斷檢修實施2.故障預診1）

預診故障

。正確規(guī)范使用專用故障診斷儀進行讀取故障信息

2）

基本檢查

。查閱車型維修手冊

，檢查故障碼信息，整車控制器和電機控制器分別報送歷史及當前故障碼

，顯

示為電機控制系統(tǒng)相關(guān)故障

。檢查電機控制系統(tǒng)高

、低壓線束連接狀況。注意觸碰高壓之前必須高壓斷電

，佩戴絕緣手套再進行檢查

故障診斷檢修實施四

、故障診斷檢修實施3.故障分析（1）

故障產(chǎn)生的可能原因

根據(jù)故障碼查詢維修手冊

，獲取故障發(fā)生的條件和

參考故障信息為電機控制器2級故障

、驅(qū)動電機旋變信號相關(guān)故障

?？赡艿墓收显?/p>

因為電機控制

、旋變信號

、驅(qū)動電機引起的故障。故障診斷檢修實施四

、故障診斷檢修實施3.故障分析（2）

電機控制系統(tǒng)電路分析

如圖4-17和圖4-18所示

，

電機控制系統(tǒng)電路由

電機控制器

、電機

、高壓分線盒

、VCU模塊和診斷接口組成

?？刂葡到y(tǒng)電路由電機

控制器電源

、搭鐵和數(shù)據(jù)線構(gòu)成。故障診斷檢修實施四

、故障診斷檢修實施3.故障分析（2）

電機控制系統(tǒng)電路分析1）BV12/1B+為DC/DC電源輸出

，

電路電流從蓄電池B+端蓄電池正極樁頭→150A熔絲→BV12/1，

電路異常時將導致DC/DC低壓電源失效。2）BV11/26為IPU常電電源

，

電路路徑從前艙熔絲繼電器盒B+→EF32熔絲

（7.5A）→CA58/27→BV01/27→BV11/26（KL30），該電路異常時IPU將工作異常。

導致高壓無法上電

，車輛行駛異常。

故障診斷檢修實施3）BV11/25為PEPS控制IG2繼電器

，

電流路徑IG2→IF18熔絲（10A）→IP02a→CA01a→CA58/28→BV01/28→BV11/25Ignition。該電路異常時

，IPU將工作

異常

。導致高壓無法上電

，車輛行駛異常。4）BV11/4、BV11/1為高壓互鎖控制電路

，BV11/4為HVILOUT輸出端連接

車載充電機

、BV11/1為HVILIN輸入端連接VCU，高壓互鎖系統(tǒng)正常時

，互鎖節(jié)

點中的信號為占空比信號

，

電壓平均值約為5V。當高壓互鎖信號監(jiān)測異常時

，導致

高壓無法上電

，車輛行駛異常。故障診斷檢修實施5）BV11/20CAN-H、BV11/21CAN-L為動力CAN總線

，

與總線通信系統(tǒng)P-CAN相連

，

當總線異常時

，導致高壓無法上電

，車輛行駛異常。6）BV11/27CAN-H、BV11/28CAN-L為動力CAN總線與診斷接

口IP19-2/IP19-1相連接

，

當兩總線同時異常時

，可能會影響讀取電機控制器信息。7）BV11/11GND為電機控制器搭鐵與G18相連

，BV34/1為B—搭鐵與G41相

連

。當該電路異常時

，系統(tǒng)未見明顯異常。故障診斷檢修實施8）BV11/7R1+、BV11/6R1—、BV11/5R2+、BV11/13R2—為溫度傳感器信

號

，分別與電機端BV13/1、BV13/2、BV13/3、BV13/4相連

。當電路出現(xiàn)異常時，IPU報送故障

，可能導致車輛行駛異常。9）BV11/16COS—、BV11/23COS+為旋轉(zhuǎn)變壓器余弦信號

，

分別與電機端BV13/7、BV13/8相連

。當電路或者變壓器本身出現(xiàn)異常時

，高壓無法上電

，車輛

行駛異常。10）BV11/24SIN+、BV11/17SIN—為旋轉(zhuǎn)變壓器正弦信號

，

分別與電機端BV13/10、BV13/9相連

。當電路或者變壓器本身出現(xiàn)異常時

，高壓可以上電

，車輛

行駛異常。故障診斷檢修實施11）BV11/14wakeuP為電機控制器喚醒線

，

電路路徑從VCUCA66/16→CA58→BV11/14，該電路異常時

，

電機控制器將工作異常

。導致高壓無法上電

，

車輛行駛

異常。12）BV11/22REF—、BV11/15REF+為旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁信號

，分別與電機端BV13/11、BV13/12相連

。當電路或者變壓器本身出現(xiàn)異常時

，高壓無法上電

，

車

輛行駛異常。故障診斷檢修實施（3）

可能的原因分析當故障發(fā)生時，軟件根據(jù)故障級別使電機控制器進入安全狀態(tài)或限制狀態(tài)。安全狀態(tài)包括主動短路或Freewheel模式，

限制狀態(tài)包括四

個級別的功率/轉(zhuǎn)矩。輸出限制。1）

母線過電壓保護2）

輸出過電流保護3）

輸出短路保護4）

功率模塊故障保護5）

過熱保護6）

低壓電源電壓保護7）

旋轉(zhuǎn)變壓器故障保護故障診斷檢修實施（4）

故障產(chǎn)生的范圍根據(jù)故障現(xiàn)象和故障碼

、數(shù)據(jù)流綜合分析

，參照電機控制系統(tǒng)電路圖進一步縮小故障范圍

，如圖4-19所示

。故障范圍為旋轉(zhuǎn)變壓器故障和

控制器內(nèi)部旋變解碼電路故障

。故障類型為旋變傳感器自身故障，電路存在斷路、

短路

、虛接故障

，

電機控制器故障。故障診斷檢修實施4.診斷排故（1）

診斷分析

故障診斷是在通過驗證故障現(xiàn)象（基本檢查）

所獲取預診斷數(shù),據(jù)的基礎上

，逐漸尋找故障真正原因的一個反復過程

。基于車輛功能

、結(jié)構(gòu)和運行

系統(tǒng)的各項檢查

，從檢查系統(tǒng)功能開始

，逐漸縮小到檢查單個零部件

。充分利用診

斷儀（所測數(shù)據(jù)有利于診斷分析），該故障是典型的有故障現(xiàn)象

、有故障碼的故障。

故障診斷檢修實施4.診斷排故（2）

診斷流程

診斷流程圖如圖所示。

故障診斷檢修實施4.診斷排故（