电动观光车驱动系统失效模式与机理分析

发布日期：2020-07-31 14:39:16   发布者：admin    人气： 核心提示：电机驱动系统(system)失效模式分类 根据失效原因、性质、机理、程度、产生的速度、发生的时间以及失效产生的后果，可将失效进行不同的分 电机驱动系统失效模式分类 根据失效原因、性质、机理、程度、产生的速度、发生的时间以及失效产生的后果，可将失效进行不同的分类。电动观光车常见的失效模式可以分为：损坏型、退化型、松脱型、失调型、阻漏型、功能型失效模式和其他失效模式。在此针对系统中导致电机驱动系统失效，影响整车正常运行的元件或部件失效进行分析。(1)电机驱动系统失效模式分类 根据失效原因、性质、机理、程度、产生的速度、发生的时间以及失效产生的后果，可将失效进行不同的分类。电动观光车常见的失效模式可以分为：损坏型、退化型、松脱型、失调型、阻漏型、功能型失效模式和其他失效模式。在此针对系统中导致(cause)电机驱动系统失效，影响(influence)整车正常运行的元件或部件失效进行分析(Analyse)。　　(2)电机驱动系统失效机理分析 针对电机控制（control)器，选取以下几种失效模式进行机理分析。四轮电瓶车行驶由电动机驱动后桥而完成，电机有直流电动机、交流电动机等类型。直流有刷电动机由磁场线圈、电枢线圈、电刷及刷架组成。磁场线圈痛点以后产生磁场，电枢线圈在磁场下受力转动，如果定子线圈和转子线圈串联在一起，即构成串励电机。如果电子线圈和转子线圈并联在一起，即称为并励电机。定子线圈和转子互不相连，定子线圈由另外的电源供电即称为他励电机。　　①过压 一般发生在整车充电工况。电压过高不仅影响(influence)器件绝缘，还会造成器件损坏。电动汽车电机系统(system)过压主要集中在直流母线电压上。过压会造成母线电容、功率（指物体在单位时间内所做的功的多少）器件(IGBT)或母排绝缘损坏。主要原因如下。a．预充电回路未切除 正常预充电结束后，主接触器由于故障未结合，这时响应整车充电指令时，预充电电阻分压，导致母线两端电压过高。b．误动作 控制器内部的电压检测部分发生故障，检测出的电压信号偏大，导致(cause)保护。　　②欠压 一般发生在整车电动的工况。电压过低不仅影响系统性能的发挥，而且还会对器件造成损坏。当系统输出相同功率时，电压过低，势必造成电流增加。电流过大，可能会超出器件的工作范围，造成器件损坏。对电机而言，长期欠电压工作，效率低，发热大，时间长会造成电机绕组绝缘(insulated)降低，导致(cause)电机绕组短路或断路。主要原因如下。a．高压电池电压过低 高压电池系统可能发生漏电或整车系统长时间处于电动运行，缺少充电工况。b．预充电回路没有切除 正常预充电结束后，预充电回路没有切除。主接触器由于故障没有接合，响应整车电动指令时，预充电电阻分压，导致母线两端电压过低。c．误动作 控制器内部的电压检测部分发生故障，检测出的电压信号偏小，导致保护。　　③过流 马达能够旋转，但运行电流(Electron flow)远超过了额定值，这与过载是不同的。过流的基本反映是：电流超过了额定值，但超过的幅度很大，形成大的冲击电流。在车用电机系统(system)中，过流一般发生在直流母线端或三相交流输出端。主要原因如下。a．直流母线、母排绝缘(insulated)损坏 绝缘损坏，造成母线正负短接。b．定子绕组三相不平衡 电机三相绕组发生短路（电流不经用电器，直接连电源两极），造成线电流过大。c．误动作 控制器内部的电流(Electron flow)检测部分发生故障（fault），检测出的电流信号过大，导致保护。　　④过载 电动机能够旋转，但运行电流超过了额定值，称为过载。过载基本反映是：电流虽然超过了额定值，但超过的幅度不大，一般也不形成较大的冲击电流。输出电流超过反时限特性过载电流额定值，保护功能动作，变频（frequency conversion)器的容量偏小。主要原因如下。a．机械负荷过重 主要特征是电动机发热，三相运行电流(Electron flow)偏大。控制器PI参数导致动态响应时间过短或马达机械结构卡死。b．定子绕组三相交流电压不平衡 三相不平衡引起某相的运行电流(Electron flow)过大，导致过载保护，其特点是发热不均衡。c．误动作 控制器内部的电流检测(检查并测试)部分发生故障，检测出的电流信号偏大，导致保护。　　⑤过温 温度过高，不仅会影响马达本体的绝缘(insulated)，而且还会影响电机控制器的功率输出。四轮电瓶车蓄电池达到欠压状态应停止使用，并及早充电，禁止使用蓄电池的回升电压，禁止蓄电池深放电和过放电，最好随用随充，使其始终处于丰电状态。建议至少每天充电一次。这是因为电机控制器的核心就是开关器件构成的逆变电路。温度直接影响功率器件的工作范围，功率器件工作受到器件结温（一般为150℃）影响，外界温度的升高，结温给定时，开关损耗必然要减小，这将导致电机控制器不能以全功率输出以及系统(system)性能降低。主要原因如下。a．长时间处于过载运行状态。四轮电瓶车蓄电池达到欠压状态应停止使用，并及早充电，禁止使用蓄电池的回升电压，禁止蓄电池深放电和过放电，最好随用随充，使其始终处于丰电状态。建议至少每天充电一次。b．电机定子绕组三相不平衡。c．误动作。　　⑥逻辑电压故障（fault） 电动汽车电机控制器逻辑电压由车载蓄电池（Battery）提供，蓄电池电压波动范围较大，对电机控制器低压器件选取提出一个要求，必须满足车载蓄电池电压波动范围。逻辑电压过低，会造成有些器件不工作，或造成电路中逻辑电位紊乱。电压过高，会造成器件损坏。主要原因：车载蓄电池有短路点；误动作。　　⑦CAN 通信故障 电动汽车电机系统的指令执行以及系统状态反馈都是通过(tōng guò)CAN通信传递的。通信的正常与否直接关系到系统能否正常工作。主要原因：CAN线断线；电磁干扰。