電動觀光車驅(qū)動系統(tǒng)失效模式與機(jī)理分析

(1)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)失效模式分類??根據(jù)失效原因、性質(zhì)、機(jī)理、程度、產(chǎn)生的速度、發(fā)生的時間以及失效產(chǎn)生的后果，可將失效進(jìn)行不同的分類。電動觀光車常見的失效模式可以分為：損壞型、退化型、松脫型、失調(diào)型、阻漏型、功能型失效模式和其他失效模式。在此針對系統(tǒng)中導(dǎo)致電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)失效，影響整車正常運行的元件或部件失效進(jìn)行分析。

(2)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)失效機(jī)理分析??針對電機(jī)控制器，選取以下幾種失效模式進(jìn)行機(jī)理分析。

①過壓 一般發(fā)生在整車充電工況。電壓過高不僅影響器件絕緣，還會造成器件損壞。電動汽車電機(jī)系統(tǒng)過壓主要集中在直流母線電壓上。過壓會造成母線電容、功率器件(IGBT)或母排絕緣損壞。主要原因如下。

a．預(yù)充電回路未切除??正常預(yù)充電結(jié)束后，主接觸器由于故障未結(jié)合，這時響應(yīng)整車充電指令時，預(yù)充電電阻分壓，導(dǎo)致母線兩端電壓過高。

b．誤動作??控制器內(nèi)部的電壓檢測部分發(fā)生故障，檢測出的電壓信號偏大，導(dǎo)致保護(hù)。

②欠壓 一般發(fā)生在整車電動的工況。電壓過低不僅影響系統(tǒng)性能的發(fā)揮，而且還會對器件造成損壞。當(dāng)系統(tǒng)輸出相同功率時，電壓過低，勢必造成電流增加。電流過大，可能會超出器件的工作范圍，造成器件損壞。對電機(jī)而言，長期欠電壓工作，效率低，發(fā)熱大，時間長會造成電機(jī)繞組絕緣降低，導(dǎo)致電機(jī)繞組短路或斷路。主要原因如下。

a．高壓電池電壓過低??高壓電池系統(tǒng)可能發(fā)生漏電或整車系統(tǒng)長時間處于電動運行，缺少充電工況。

b．預(yù)充電回路沒有切除??正常預(yù)充電結(jié)束后，預(yù)充電回路沒有切除。主接觸器由于故障沒有接合，響應(yīng)整車電動指令時，預(yù)充電電阻分壓，導(dǎo)致母線兩端電壓過低。

c．誤動作??控制器內(nèi)部的電壓檢測部分發(fā)生故障，檢測出的電壓信號偏小，導(dǎo)致保護(hù)。

③過流 電機(jī)能夠旋轉(zhuǎn)，但運行電流遠(yuǎn)超過了額定值，這與過載是不同的。過流的基本反映是：電流超過了額定值，但超過的幅度很大，形成大的沖擊電流。在車用電機(jī)系統(tǒng)中，過流一般發(fā)生在直流母線端或三相交流輸出端。主要原因如下。

a．直流母線、母排絕緣損壞??絕緣損壞，造成母線正負(fù)短接。

b．定子繞組三相不平衡??電機(jī)三相繞組發(fā)生短路，造成線電流過大。

c．誤動作??控制器內(nèi)部的電流檢測部分發(fā)生故障，檢測出的電流信號過大，導(dǎo)致保護(hù)。

④過載 電動機(jī)能夠旋轉(zhuǎn)，但運行電流超過了額定值，稱為過載。過載基本反映是：電流雖然超過了額定值，但超過的幅度不大，一般也不形成較大的沖擊電流。輸出電流超過反時限特性過載電流額定值，保護(hù)功能動作，變頻器的容量偏小。主要原因如下。

a．機(jī)械負(fù)荷過重??主要特征是電動機(jī)發(fā)熱，三相運行電流偏大?？刂破鱌I參數(shù)導(dǎo)致動態(tài)響應(yīng)時間過短或電機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)卡死。

b．定子繞組三相電壓不平衡??三相不平衡引起某相的運行電流過大，導(dǎo)致過載保護(hù)，其特點是發(fā)熱不均衡。

c．誤動作??控制器內(nèi)部的電流檢測部分發(fā)生故障，檢測出的電流信號偏大，導(dǎo)致保護(hù)。

⑤過溫 溫度過高，不僅會影響電機(jī)本體的絕緣，而且還會影響電機(jī)控制器的功率輸出。這是因為電機(jī)控制器的核心就是開關(guān)器件構(gòu)成的逆變電路。溫度直接影響功率器件的工作范圍，功率器件工作受到器件結(jié)溫（一般為150℃）影響，外界溫度的升高，結(jié)溫給定時，開關(guān)損耗必然要減小，這將導(dǎo)致電機(jī)控制器不能以全功率輸出以及系統(tǒng)性能降低。主要原因如下。

a．長時間處于過載運行狀態(tài)。

b．電機(jī)定子繞組三相不平衡。

c．誤動作。

⑥邏輯電壓故障 電動汽車電機(jī)控制器邏輯電壓由車載蓄電池提供，蓄電池電壓波動范圍較大，對電機(jī)控制器低壓器件選取提出一個要求，必須滿足車載蓄電池電壓波動范圍。邏輯電壓過低，會造成有些器件不工作，或造成電路中邏輯電位紊亂。電壓過高，會造成器件損壞。主要原因：車載蓄電池有短路點；誤動作。

⑦CAN 通信故障?電動汽車電機(jī)系統(tǒng)的指令執(zhí)行以及系統(tǒng)狀態(tài)反饋都是通過CAN通信傳遞的。通信的正常與否直接關(guān)系到系統(tǒng)能否正常工作。主要原因：CAN線斷線；電磁干擾。