摘要
发电机作为车辆的心脏就显得特别关键,因为它是保证车辆使用性能和安全驾驶的关键部分。而对于清洁燃料汽车的发动机而言,维修和养护工作同样是缺一不可的,对驱动电器的基本结构与原理的系统性认识,既是汽车工作人员开展维修保养与基本故障修理工作的前提条件,也能够帮助车主在缺乏专门技术的状况下,开展基本排障维修。对新能源车的驱动器电器实行定期的维修保养,能够增长驱动器电器的寿命;而对驱动电机的常见故障加以系统地认识,有利于实现故障修复。本文主要是在全面认识驱动电机结构与机理的基础上,具体分析了如何实施维修保养与故障修复工作,以适应日益增长的新能源车使用的需求。
关键词：驱动电机；诊断；维护；保养；新能源
一、新能源混合动力汽车动力系统的分类
新能源混合动力汽车动力系统的分类方式一般通过能量流配置的路径和能量搭配比例进行分类，根据维护的系统性，本文将以前者分类的方式进行论述。
（一）串联式混合动力电动汽车
汽车引擎直接牵引汽轮机发电,所需要产生的电能首先经由电动机械控制器供应给发电厂,然后再由电机驱动汽车。而力量燃料电池则在发电厂所需要产生的能源与电机控制所需的能源中间加以调整,满足了汽车在各运转工况下的功率需求。特点是采用电子方式进行动能耦合,而电动机系统控制器结构即为动能耦合装置。在控制系统中使用两种供电方式,即力量电池和汽轮机。这二个供电可以透过电动机械控制器并联到电路中,而动能的流向则为并联。适合于大中型汽车,目前大部分使用在市内的公交车,节油效率可以达到20%左右。
其工作模式主要包括以下四个步骤,如图1所显示。（a）发动、常规运行或加速。汽车引擎经过发电机,与蓄电池组共同输出能量并传送给大功率变压器,进而产生驱动发电机,再利用机械传动装置驱动汽车。（b）车辆行驶。发动机所产生的电量超过了汽车所需要电量,将过剩的电能利用发动机为蓄电池充电,直到SOC(动力电池可用容量与额定容量的比例)超过所设定的最大限度。（c）减速或刹车阶段。发电机将驱动轮的电能转换为功率,并利用电力变压器为蓄电池充电。（d）机动车停放充电。发动机利用发电机和功率变压器为蓄电池充电。
（二）并联式混合动力电动汽车
并联式混合动力电动汽车通常由引擎、变速器箱、马达、电机控制器,以及动力电池等构成。有二个单独的动力系统,即传统的引擎和马达。这两个动力系统既可以共同配合工作,又可分别独立上班来驱动车辆。同时工作时,以机械方法进行相互耦合,而能量的输出方式则为并联。适合于多种不同的驾驶工况,特别适合于复杂多变的道路,所以使用较多,在各种车辆上均有运行。具有带传动的引擎或开启一体式电器(BSG)的轿车可节油5%;具有集成启动电机(ISG)的轿车可节油15%;公交车则可节油25%-30%。而这种动力系统又可以用以下四种工况模式分阶段运行,如图2所显示。
（a）起动阶段或在节气阀完全开启时加速。汽车引擎与电动机一起工作,并共同分担着驱使车辆所必须的动能。（b）正常行驶阶段。发电机关闭,仅由发电机供给汽车运转所需动力。（c）制动或减速器。发电机并利用电量转换器为蓄电池充电。（d）在运行中必须为蓄电池充满。因为汽车发动机与发电机都驱使同一条电机驱动器轴线,在汽车轻载时,汽车引擎所产生的电量就能够经由汽车引擎转化为电能,给蓄电池充电。
（三）混联式混合动力电动汽车
混联式混合动力电动汽车由发动机、动力分配机构、发电机、电机控制器、电动机和动力电池组成。发动机和电动机驱动系统各有一套机械变速机构，两套机构或通过齿轮系，或采用行星轮式结构结合在一起。发动机的动力经过动力分配器后分成两部分，一部分直接驱动车辆,形成机械传输通道;另一部分带动发电机发电，所产生的电能通过电机控制器提供给电动机驱动车辆,形成电力传输通道。它是串联式与并联式的综合，低速时驱动系统主要以串联方式工作,高速稳定行驶时主要以并联方式工作。
混联式混合力量的电动汽车一般包括发动机自主型和发电机自主型,当汽车工作时,发动机主动型一般是发动机起功能,而发电机自主型则一般是发电机进行工作。其中发动机为主动型的混联式混合动力电动汽车。有以下六种工作模式,如图3所显示。
（a）启动阶段。汽车起动时,发电机关闭,电瓶工作,供给汽车运行需要的动能。（b）加速阶段。节气门全开,当车辆加快前进时,汽车引擎与电动机一起工作,共同分担车辆前进时所要求的动能。（c）正常行驶阶段。汽车正常运转时,电机关闭,发电机工作,供给汽车需要的动能。（d）减速或刹车阶段。汽车制动或减慢运行时,发动机工作在发动机工作模式,并利用电量转化器为蓄电池补充。（e）运行中为蓄电池充电。汽车在给蓄电池充电时,发电机的部分动力用来驱动汽车,而另部分动力则经电源变压器为蓄电池充电。（f）蓄电池充电。停电时,发电机能够利用发电机为蓄电池充电。
二、新能源汽车发动机的基本结构和常见故障
（一）新能源汽车发动机的基本构成
电力控制系统是清洁能源车辆动力方向的重要源泉,同时也是清洁能源车辆三个关键的核心部件之一。电力驱动系统是清洁能源车辆运行中的重要功能模块,其动力方向的关键性能指标(包括最大转矩、最大输出功率、最高速度等等决定着清洁能源车辆的总体性能以及行驶的舒适程度,所以也是电动车辆内部结构及其关键的部分。清洁能源电动汽车的驱动电机控制系统一般分为个人自主运行控制系统和机械传动部分控制系统,个人自主传控制系统主要是供给动力,而机械传动控制系统则主要是负责把所产生的动力直接输送给车轮,以便于实现稳定行驶。电动机的自转控制系统,一般分为发电机、调节阀、转速传感器、水温感应器、电压超载保护器、功率转换器等部分。在维护和保修的过程中,由于这些部分都是以各自整体为单元的,如果其中部分出现了无法维修的问题,则无法对其再作进一步维修,而不得不进行更新措施。
驱动电机的动力源所依靠的物理原理就是电磁传感器原理(也叫法拉第原理)。由于运动的自旋电磁机械构造,完成了从电能向动势能的转化。在工作时从供电系统吸收电功率,将能量传递给机械系统,在机械系统上将能量转化成机械能。电机的控制器主要是承担对电机工作状况的管理,包括工作参数、运转温度运行电流、工作温度等,同时兼具控制与安全保护二大功能。
（二）新能源汽车常见故障
1、纯电动新能源汽车常见故障
纯电力的新能源车辆主要以电能为动力源,再把电能贮存于动力电池中,然后利用动力电池释能来给车辆提供动能,所以虽然这一流程已经达到了绿色零排放,但是还是对动力电池的品质有着相当高的要求。从近年来的纯电动清洁能源车辆发动机故障测试可以知道,目前市场中的不少纯电动汽车均存在着电池能量过量释放以及电池释能效果不良等现象,这主要由于当前市场中的车辆所使用动力电池品质普遍难以达到相关标准,所以纯电动清洁能源车辆的动力电池使用寿命相对较短,这对纯电动汽车的发展前景和市场竞争来说显然是不好的,甚至也是造成目前纯电动汽车销售情况并不理想的主要因素所在。
2、油电混合汽车故障问题
相比于传统纯电动汽车,油电混合型新能源车辆在行驶过程中仍然以汽车燃料为主,而在这一阶段由于电力系统还可以加入到车辆发动机中运行,也就是通过发电辅助系统运作,可以大幅度节省了汽油消耗量,同时通过发电辅助系统也可以在一定程度上改善发电机的使用寿命,从而降低了发电机工作错误的几率,发动机和电动机共同配合共同支撑的运转模式可以在降低车辆发动机燃料损耗的同时提升了运转效果。但是油电混合的动力车辆也可以发生故障,最常见的故障原因有如下:①蓄电池。油电混合发动机车辆在运转初期阶段把动力电池当做主能源,当车辆运转到达一定转速后便会转移至辅助系统工作,发动机为主动力保障车辆的运转,但当运转初期时车辆的运转转速不平稳,动能传递也产生起伏,,便有可能会是电瓶问题;②点火系统。混合动力车辆如果发生了无法点火的现象,则大多是由于点火系统故障所致,因此必须经常对火花塞进行检查,以找到问题并解决;③发动机问题。在发电机方面,经常出现的故障有点火装置、接地口、油路油箱等,在针对这几个进行排除后便可以判断故障点和故障原因,以便于进行修理。
三、新能源汽车发动机维护与维修
（一）新能源汽车驱动电机的维护保养
清洁能源车辆的维护最关键的是通过建立完善的维修保养计划对清洁能源车辆内的元件,(主要是驱动电机)实施定期和不定期保养,以便最大限度地保障清洁能源车辆行驶的安全性。目前针对国产清洁能源车型的养护方法,清洁能源车型一般包括A级养护计划和B级养护计划,两个养护计划需要间接交替实施,另外二个养护计划均包括了对驱动电机的养护与维修。A类养护俗称为整车维护,当新车的累积行驶里程超过七千五百千米甚至一万公里时做最后一期的养护;B级养护也叫非整车养护,一般是指根据服务项目套餐对新能源车辆实行针对性的零部件养护(包括独立完成的电池保养、线路养护、轮胎养护等)。二种养护方法一般都是根据行驶里程为参照依据划分养护期限。针对国内部分地区的极端环境状况,例如中国东北地区极点温度,或是海南地区在极端高温环境下运行的汽车等,还必须加以不定期维护。
（二）新能源汽车常见故障维修
1、机械类故障维修
①异响故障。比如发电机在正常运转或者检查过程中,突然出现了异响,很大的概率原因是转子位移造成的扫膛和轴承老化损坏。检测转子扫膛故障主要需要利用活塞尺来检测定子与转子之间的缝隙,以检测有没有破损的轴承,若有的话,再进行替换就可以排除。
②顿挫故障。如果在行驶过程中,车辆突然一顿一顿,而所有仪器都显示正常,那么就极有可能是发电机积尘过多或有异物卡住需要清洗。
2、电气类故障维修
电气类故障是由于发动机体系中电气设备老化等问题造成的故障，这一类故障通常不易察觉。
①驱动电机的间歇性速度过快故障维修。如果在行驶过程中,突然出现的转矩值突增或突减,扭矩控制器失灵,也极有可能就是该原因。通常通过调换内部控制器就可以缓解。
②驱动电机的工作温度过高故障检修。工作温度过高也是驱动电器的常见故障,一般原因是由于系统内部电流突然增加而引起的。主要表现为由于电源控制器的电流根据环境温度改变而无法给予必要的调节,从而产生功率忽高忽低,主要的处理方法包括调换控制器和更换驱动电器。
③驱动电机的单转子变压器故障检修。故障原因通常表现为发电机无法起动,或扭矩输出偏小。首先检测控制器和电动机的联系是否正常,如果异常,必须先行检修,如果异常,则必须进行检测解码电路,如果异常,则必须调换旋转变压器。
④驱动电机的缺相故障检修。一般表现为电动机停止、噪声过大、电动机温度过高告警等,其很大几率是由于电动机内的霍尔元件(一般担负控制信号的传递)发生了故障,每部驱动电器都有三相。而这种故障通常都可采用同时替换三种霍尔元件彻底解决。
（三）新能源汽车发动机的维修要点
1、纯电动汽车电动机的维修要点
纯电动汽车发动机的保养就必须做好动能燃料电池维护和保养工作,在保养的准备环节,就必须确保将动能燃料电池放置于合适的地方,同时确保了放置地方对周围环境的安全性,才能避免出现环境不利因素下发生了电池亏电的现状。纯电动汽车发动机电池如果发生亏电现状,不但会使得电动汽车发动机的力量无法有效地充分发挥,进而减少了行驶里程,同时还可能会发生动能燃料电池硫酸钠化的现状,进而形成了硫酸铅晶体,结晶体还会粘附在动能燃料电池周边,使离子通路出现异常,进而减少了动能燃料电池的寿命。就必须尽快和维修部门取得联系,并通过检测动力电池的各种特性能否正常使用,并做好一定的检查保养,如果发生了严重质量问题便必须予以置换,以减少因动力电池系统运行问题而造成的出行隐患。
2、混合动力汽车电动机的维修要点
从发动机的基本构造上来看,由于混合动力汽车的发动机要比传统轿车或纯电动汽车更复杂,所以,在后期的检测与维护上困难也更大。为了保证混合电动汽车的寿命,定期进行维修与养护很是重要。单从发动机来说,混合电动汽车最容易产生的问题就有:
（1）启动错误。因此,应该着重检测汽车点火系统或油路的功能是否正常；（2）如果发电机自身出现异常,则故障报告可能会显示为起动机运转停顿,或运转状态慢等问题,如出现了这一类故障现象便必须对蓄电池的连接部位进行仔细排查,如出现了接线松动或接触不良等问题,就必须进行修复；（3）发动机电量问题,若用电量突然减少或照明系统不正常,也就是说在汽车的行驶过程中灯亮较少或不稳定光束,这就很有可能是由于电瓶的问题而不是照明系统,所以车主就必须加强注意,并对电瓶进行全方位检测,以排除故障问题,从而减少因电瓶故障所造成的麻烦。
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