吴敏

摘要：动力系统及驱动系统是电动汽车最重要的两个部分，本文着重对这两个部分的故障诊断进行详细的分析与阐述。

关键词：电动汽车;动力;驱动;故障

一、动力系统部件故障诊断

动力电源是电动汽车的动力来源，动力电源技术的突破和成熟可以在极大程度推动电动汽车的发展，让越来越多的消费者接受和选择电动汽车。

当前研究开发较多的电动汽车动力电源有铅酸电池、镍金属电池、锂离子电池含动汽车一般选用磷酸铁锂电池作为蓄电池，其具备比容量大、输出效率高、工作温度范围广、自放电率低、安全性能好、循环寿命长、可承受大电流快速充电等优点。其常见故障如下：

（一）电池本身的故障

电池系统本身发生故障时，主要体现在电源电池的过分充电上。由于生产工艺等存在技术问题，因而各个单体之间存在电容量、充放电效率的差别。显而易见，电池组中容量较低、充电速率较快的电池单体更快充满电。动力电源是由一些电池单体通过串并联组成，当发生过分充电时，容易使电池组温度过高超过限度，继而造成电解液泄漏等问题。

（二）电源电压故障

动力电源电压常见故障主要包括电池组/电容总电压过高或过低，电池单体电压过高或过低等。要保证单体电压信号监测准确，可以对每个单体电压进行监测。此法虽然能确保每个单体都被正常监测，但相应的布置和管理难题仍然需要克服。

当出现电池组/电容电压故障时，整车控制器按相应故障等级进行处理，若为严重故障等级，就要确保驾驶员安全，尽快关断电源，防止事故发生。

（三）电源电流故障

电动汽车动力电源电流出现过大或过小的急速变化，是电流故障的主要表现。设置传感器监测电流变化，并且和电压值进行相关性判定。当整车控制器监测到电流异常时，根据故障等级采取相应措施，严重时关断电源。

（四）电源温度异常故障

电源各个单体温度不能保证全部一致，因此容易出现箱体温度不均衡，或是温度过高等故障。电池/电容温度的高低在很大程度上会影响其容量和性能，因此对于相关输电线路和温度传感器信息要实时监测。同样的，若出现了严重故障，整车控制器控制关断电源，保证安全停车。

（五）电源绝缘性故障

动力电源是由许多电池/电容单体串联组成，因而电压较高，一般至少在300V以上，远远超出一般人所能承受的安全极限。电动汽车行驶环境也是复杂多变的，车身震动不可避免，特别是尘土、湿度、高热等环境因素，可能造成车载电源和车身底盘之间的绝缘故障。若是电源与车身之间的绝缘电阻值低于规定的安全值，就容易发生漏电故障，所以电源绝缘性检测必不可少。在动力电源中设置有电压泄漏传感器，用于检测绝缘电阻值大小，发生此故障时，电动汽车电源子系统把信息通过CAN通信网络发送到电动汽车整车控制器进行控制处理。

二、驱动系统故障诊断

电动汽车的驱动系统主要是动力电机及其传动系统，动力电源提供电能驱动动力电动机，所以动力电机被视为电动汽车的心脏。不仅如此，动力电机在电动汽车行驶过程中还有能量回收的关键作用，将车轮制动时的动能转为电能重新存储到动力电源中。一般来看，动力电机及其控制器是故障发生的主要部位。

（一）常见故障

（1）电机出现的故障。

①定子绕组故障：常见的故障主要是匝间或相间短路故障、绕组绝缘失效等。电动汽车采用了永磁同步电机作为动力电动机，当永磁同步电机定子绕组温度升高或是电机震动使得匝间线圈摩擦损坏时，匝间绝缘被破坏，发生短路故障，进一步使绕组局部过热，电机震动和噪声也增大。

②转子失效故障：主要包括转子的不平衡、转子偏心轴发生弯曲、转子断条和转子永磁体失效等。永磁同步电机在工作时转速高，若因震动等因素造成转子质心偏移，高速旋转的离心力会使转子产生周期性的激振力，从而加大电机震动。

③轴承故障：从电机的结构可知，电动机转子通过两端轴承来固定，转子做高速旋转运动，两端轴承需要承受较大载荷。同时电动汽车行驶环境复杂多变，电机可能处在潮湿空气中或尘土较多的环境中，必须保证轴承有良好的润滑，防止杂物进入，否则轴承容易发生磨损，造成点蚀、锈蚀，危害轴承强度。轴承故障一旦发生，电动机定子温度易升高，电机震动增加，甚至使转子也失效，是比较严重的故障。

④电机过热：电动汽车高强度长时间运行，若冷却不佳容易使电机温度升高迅速，耗能增加，能量制动回收效率也下降，使电动汽车续驶里程下降，严重时甚至会烧毁电机。因此，通常采取风冷或水冷来对电机进行冷却。

（2）电机控制器出现的故障。

①电机控制器温度过高：电机控制器包括一些由电子功率元器件组成的逆变电路，温度的高低会显著影响元器件工作效率和状态，若温度过高（大于150℃），元器件性能下降，控制器工作状态不理想，不能使电机合理输出，最终不能满足行驶要求。

②电机控制器电流过大：电机控制器的额定电流有相应设计，若实际电流值超出额定值很多会形成冲击，造成过流故障。综合来看，驱动系统常见故障见表1。

（二）严重故障处理

电机控制子系统ECU和电动汽车整车控制器VCU之间进行诊断通信，当整车控制器VCU分析发现整车驱动电机系统出现严重故障时，控制器会按照既定策略来处理，安全关断电机及其再生制动系统，且保證驾驶员能够安全停车。

（1）电机过热处理策略。对电机过热故障进行处理，需要根据车辆行驶的不同状态采取不同的处理方法。一种情况下，车辆在行驶过程中因散热问题导致电机过热故障，这时要保证驾驶员能安全停车，允许车辆向前行驶，关闭能量再生制动功能，考虑到故障发生在行驶途中，驾驶员很可能仍踩着加速踏板，此刻整车控制器对加速信号进行归零处理，驱动力矩输出值为零，保证车辆安全停止。另一种情况下，车辆处于静止状态，整车控制器禁止整车进行启动和驱动。特别是驱动状态中，加速踏板信号也归零处理，驱动力矩输出值为零。

（2）电机控制器故障处理策略。电机控制器是驱动系统的关键部分，若是发生故障会使电机无法工作。一般情况下，发生轻微故障和一般故障时，整车控制器会容错处理，使车辆运行到修理厂。发生严重故障时，允许车辆向前行驶，但关闭能量再生制动功能，要保证驾驶员能安全停车，并将加速信号归零处理，驱动力矩输出值为零。同理，若车辆处于静止状态，整车控制器禁止整车进行启动和驱动。