電動(dòng)觀光車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)失效模式與機(jī)理分析
電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(shí)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(dòng)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(dòng)系統(tǒng)失效,影響整車正常運(yùn)行的元件或部件失效進(jìn)行分析。
(1)電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(shí)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(dòng)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(dòng)系統(tǒng)失效,影響整車正常運(yùn)行的元件或部件失效進(jìn)行分析。
(2)電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(huì)造成器件損壞。電動(dòng)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(huì)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(shí)響應(yīng)整車充電指令時(shí),預(yù)充電電阻分壓,導(dǎo)致母線兩端電壓過高。
b.誤動(dòng)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(dòng)的工況。電壓過低不僅影響系統(tǒng)性能的發(fā)揮,而且還會(huì)對器件造成損壞。當(dāng)系統(tǒng)輸出相同功率時(shí),電壓過低,勢必造成電流增加。電流過大,可能會(huì)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(shí)間長會(huì)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(shí)間處于電動(dòng)運(yùn)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(dòng)指令時(shí),預(yù)充電電阻分壓,導(dǎo)致母線兩端電壓過低。
c.誤動(dòng)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(yùn)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(dòng)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(dòng)機(jī)能夠旋轉(zhuǎn),但運(yùn)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(shí)限特性過載電流額定值,保護(hù)功能動(dòng)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(dòng)機(jī)發(fā)熱,三相運(yùn)行電流偏大。控制器PI參數(shù)導(dǎo)致動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)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(yùn)行電流過大,導(dǎo)致過載保護(hù),其特點(diǎn)是發(fā)熱不均衡。
c.誤動(dòng)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(huì)影響電機(jī)本體的絕緣,而且還會(huì)影響電機(jī)控制器的功率輸出。這是因?yàn)殡姍C(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(shí),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(shí)間處于過載運(yùn)行狀態(tài)。
b.電機(jī)定子繞組三相不平衡。
c.誤動(dòng)作。
⑥邏輯電壓故障 電動(dòng)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(dòng)范圍較大,對電機(jī)控制器低壓器件選取提出一個(gè)要求,必須滿足車載蓄電池電壓波動(dòng)范圍。邏輯電壓過低,會(huì)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(huì)造成器件損壞。主要原因:車載蓄電池有短路點(diǎn);誤動(dòng)作。
⑦CAN 通信故障 電動(dòng)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。