驅動電機及控制系統檢修任務十四電機控制系統綜合故障檢修任務導入場景：新能源汽車售后維修中心人物：維修技師小劉、客戶王先生情節：王先生的新能源汽車在行駛過程中，儀表盤驅動電機系統故障信號裝置、驅動電機溫度故障信號裝置點亮，車輛被降功率行駛。王先生聯系維修技師小劉幫助他查找并修復故障，如果你是小劉，你應該怎么幫助王先生？提出問題如何檢修驅動電機系統綜合故障?任務目標教學內容驅動電機冷卻系統定義、作用驅動電機冷卻系統類型與結構常見故障分析電動水泵檢測任務目標能根據電機控制器工作原理，結合數據流信息，分析判斷電機控制器工作狀態及故障原因。能結合車輛故障現象，使用專用工具，規范完成驅動電機系統故障檢修作業。任務實施——驅動電機系統工作狀態分析知識講解電機控制器工作模式初始化模式

低上電后，電機控制器進行初始化處理，控制所有輸出設置成安全狀態，復位相關故障，完成CAN驅動初始化工作以及傳感器零漂標定工作等。電機控制器的工作模式主要有初始化、等待、高壓預充、轉速控制模式、轉矩控制模式、主動放電、以及故障模式。任務實施——驅動電機系統工作狀態分析知識講解電機控制器工作模式等待模式

初始化完成后，在未收到整車控制器請求模式高壓預充前，電機控制器反饋等待模式，表示低壓工作正常。高壓預充模式

在等待模式下，整車控制器控制電池管理系統進行預充，主繼電器吸合后，整車控制器向電機控制器發送高壓預充信號，此時電機控制器檢測母線電壓是否滿足最低電壓需求，如達到最低工作電壓，電機控制器向整車控制器反饋高壓預充信號，完成高壓上電過程。任務實施——驅動電機系統工作狀態分析知識講解電機控制器工作模式轉速控制模式

當整車需求指令為轉速控制模式，且整車無嚴重故障時，電機控制器進入轉速控制模式。根據整車控制器請求轉速進行調節，默認正轉速請求時，觀察電機輸出軸端，逆時針旋轉為正方向。當整車有嚴重故障時，電機控制器從轉速控制模式自動轉換至高壓預充模式并關閉IGBT使能。任務實施——驅動電機系統工作狀態分析知識講解電機控制器工作模式轉矩控制模式

當整車需求指令為轉矩控制模式，且整車無嚴重故障時，電機控制器進入轉矩控制模式。根據整車控制器請求轉矩進行調節，正轉矩為驅動模式，負轉矩為制動發電（能量回饋）模式。當整車有嚴重故障時，電機控制器從轉矩控制模式自動轉換至高壓預充模式并關閉IGBT使能。任務實施——驅動電機系統工作狀態分析知識講解電機控制器工作模式主動放電模式

當整車需求指令為快速放電模式，整車無嚴重故障，且電機控制器檢測電機轉速低于一定轉速時，電機控制器可進入主動放電模式，該模式的執行類同轉矩控制模式，使用電機繞組進行放電，控制放電電流，在規定時間內將控制器內部殘余電量釋放完成（放電過程不檢測欠電壓故障），如超時未完成，電機控制器自行停止放電并上報故障。任務實施——驅動電機系統工作狀態分析知識講解電機控制器工作模式故障模式故障模式主要用于電機端故障處理，當電機控制器檢測到故障時會進入該模式。根據整車控制器需求，故障發生時需要進行重新上下弱電進行復位，在故障模式下只能執行被動放電。任務實施——驅動電機系統工作狀態分析知識講解電機控制器功能實現轉矩控制轉矩控制原理框圖任務實施——驅動電機系統工作狀態分析知識講解電機控制器功能實現MTPA控制MTPA曲線在低速下，以恒定步長增加電流矢量的幅值，在定幅值情況下給定不同的電流角，并形成電流閉環控制，通過功率分析儀記錄電機的輸出轉矩。后期對所有數據進行分析，尋找相同電流矢量幅值下輸出轉矩最大的點，最終形成MTPA曲線并制成表格。任務實施——驅動電機系統工作狀態分析知識講解電機控制器功能實現弱磁控制弱磁控制區域在弱磁區域，使電壓矢量的幅值保持不變（等于SVPWM的內切圓），在不同轉速下進行電壓掃描實驗，并通過功率分析儀記錄數據，最終制成表格。任務實施——驅動電機系統工作狀態分析知識講解電機控制器功能實現轉速控制轉速控制原理框圖轉速控制是指電機控制器在接收到整車控制器轉速控制模式請求和指令轉速值后，根據實時轉速進行閉環調節，最終達到和指令轉速一致的轉速。任務實施——驅動電機系統工作狀態分析知識講解電機控制器功能實現電壓控制電壓控制原理框圖電壓控制是指電機控制器在接收到整車控制器電壓控制模式請求后，根據實時母線電壓進行閉環調節，以發電的方式將母線電壓穩定在某個固定的電壓值。任務實施——驅動電機系統工作狀態分析知識講解電機控制器功能實現轉子位置處理旋變軟件解碼原理圖

先將旋變正、余弦信號原始波形分別采樣，通過一系列的信號處理算法計算出正、余弦信號的包絡線。對包格線上的sin值和cos值求正切，通過正切值和正、余弦值的符號查表可得到電機的當前角度值。同時為了增加旋變軟件解碼的抗干擾性能，對軟件解碼增加一個鎖相處理環節。任務實施——驅動電機系統工作狀態分析知識講解電機控制器功能實現上下電過程及快速放電控制電機控制器上電過程首先電機控制器進行自檢，自檢有問題將會自動重啟。自檢完成無故障狀態后，進行絕緣檢測電機控制器下電過程下電過程通過控制器的自鎖電路，保證在有高壓的時候，低壓電不能斷開。當高壓電的主繼電器斷開，且母線電壓下降到36V以下后，低壓電自動斷開，電機控制器實現完全斷電。快速放電控制電機控制器電容中的電量有兩種釋放方式：一是被動放電，通過電機控制器的放電電阻進行放電；二是主動放電，動力蓄電池主繼電器斷開后，在不產生力的前提下通過d軸電流發熱消耗電量。任務實施——驅動電機系統工作狀態分析知識講解電機控制器功能實現通信控制CAN初始化主要完成CAN模塊的RX和TX引腳配置，設置CAN通信波特率及采樣點，配置CAN接收和發送郵箱，設置CAN接收郵箱的ID濾波方式。CAN報文接收處理CAN報文可以以周期輪詢的方式接收，也可以通過中斷的方式實時接收CAN總線上的報文。在以輪詢方式處理時，需要合理設計輪詢周期確保不會出現報文丟幀，中斷方式可以實現較高的實時性。CAN報文發送處理CAN的發送報文一般分為兩種：一種是周期報文，以固定周期或可變周期發送，設計時放在周期性的TASK任務中處理；另一種是事件觸發型報文，需要設計單獨的發送函數來處理，按照實際發生時刻觸發。技能操作操作準備任務實施——驅動電機系統工作狀態分析新能源教學整車高壓安全防護用品、絕緣工具、絕緣扭力扳手、舉升機、冷卻液回收裝置、減速器齒輪油回收裝置、制冷劑回收裝置、LN虛擬實驗系統、驅動電機實驗卡工具技能操作根據操作過程及結果，填寫工作頁驅動電機系統工作狀態分析安全第一操作規范7S管理40分鐘任務項目要求安全注意事項時間技能操作任務實施——驅動電機系統工作狀態分析任務實施——驅動電機系統綜合故障檢修知識講解驅動電機系統常見故障損壞型故障序號故障類型定義示例1斷裂具有有限面積的幾何表面分離電機控制器的殼體、電機機座、端蓋等2碎裂零部件變成許多不規則形狀的碎塊的現象軸承、轉子花鍵等3裂紋在零部件表面或內部產生的微小的裂紋電機控制器的殼體、電機機座、端蓋等4開裂焊接處、鈑金件、非金屬件產生的可見裂紋絕緣板、接線板、電纜線等5點蝕零部件表面產生的點狀剝蝕電機花鍵6燒蝕零部件表面因局部熔化而發生的損壞繼電器任務實施——驅動電機系統綜合故障檢修知識講解驅動電機系統常見故障損壞型故障序號故障類型定義示例7擊穿絕緣體喪失絕緣，出現放電現象，造成損壞電機繞組、電容、功率器件等8變形零部件在外力作用下改變原有的形狀的現象電機轉軸的彎曲或扭轉變形，控制器外殼的變形等9壓痕零部件表面產生的凹狀痕跡轉子花鍵表面的壓痕10燒損由于運行溫度超過零部件的允許溫度，且持續一定時間，造成全部或部分功能失效定子繞組、功率器件、電容、電路板等11磨損由于摩擦使相互配合零件表面磨蝕嚴重而影響該對零部件正常工作的物理現象，電纜線、連接線等12短路電路中不同電位之間由于絕緣損壞發生線路短路定子繞組、旋變繞組、連接線路等任務實施——驅動電機系統綜合故障檢修知識講解驅動電機系統常見故障退化型故障序號故障類型定義1老化非金屬零部件隨使用時間的增長或周圍環境的影響，性能衰退的現象。如絕緣板、密封墊、密封圈等的老化。2剝離金屬、非金屬或油漆層以薄片狀與原表面分離的現象。3異常磨損運動零部件表面產生的過快的非正常磨損。如轉子花鍵的磨損。4腐蝕外殼、電連接器、電路板的氧化、銹蝕。5退磁永磁體轉子退磁。任務實施——驅動電機系統綜合故障檢修知識講解驅動電機系統常見故障松脫型故障序號故障類型定義1松動連接件喪失應具有的緊固力或過盈失效。如連接螺栓、軸承、轉子鐵心等。2脫落連接件喪失連接而造成的零部件分離的現象。如懸掛點的連接等。任務實施——驅動電機系統綜合故障檢修知識講解驅動電機系統常見故障失調型故障序號故障類型定義1間隙超差觸點間隙或配合間隙超出規定值而影響功能的現象。如接觸器、軸承等的間隙超差。2干涉運動部件之間發生相碰或不正常摩擦的現象。如電機定子與轉子之間的干涉等。3性能失調關鍵輸出量不穩定。如輸出轉矩、轉速的振蕩、不穩定等。任務實施——驅動電機系統綜合故障檢修知識講解驅動電機系統常見故障堵塞與滲漏型故障序號故障類型定義1堵塞在管路中流體流動不暢或不能流動的現象。如：液冷電機和控制器的管路。2漏水在密閉的管道及容器系統中，有液體成滴或成流泄出的現象。3滲水在水密閉的管道及容器系統中，有液體痕跡，但不滴落的現象。任務實施——驅動電機系統綜合故障檢修知識講解驅動電機系統常見故障性能衰退或功能失效型故障序號故障類型定義1性能衰退在規定的行駛里程或使用壽命內，電機及控制器的性能低于技術條件規定的指標的現象。如最大輸出轉矩、功率出現明顯下降造成整車動力性能下降。2功能失效由于某一局部故障導致電機或控制器某些功能完全喪失的現象。3公害限值超標產品的噪聲超過規定的限值。4異響電機或控制器工作時發出非正常的聲響。5過熱電機或控制器的整體或局部的溫度超過規定值。任務實施——驅動電機系統綜合故障檢修知識講解驅動電機系統常見故障故障等級故障等級故障類型故障特性描述故障示例1級致命故障危及人身安全影響行車安全對周圍環境造成嚴重危害造成車輛在故障發生地不能行駛主要零部件功能失效引起整車其他相關主要零部件嚴重損壞電機定子繞組燒損、擊穿、短路、斷路等旋變功能失效轉子花鍵、軸承等斷裂、碎裂電機控制器電路板、電容、功率器件、電流傳感器等燒損、擊穿電機控制器軟件功能失效，控制、通信等失效……2級嚴重故障造成車輛不能正常行駛，但可以從發生故障地點移動到路邊，等待救援性能發生較明顯的衰退電機永磁體性能衰退（整車動力性能下降）冷卻水泵故障、冷卻管路堵塞或漏液電機軸承異常磨損溫度傳感器擊穿電機異響……任務實施——驅動電機系統綜合故障檢修知識講解驅動電機系統常見故障故障等級故障等級故障類型故障特性描述故障示例3級一般故障非主要零部件故障，可以從發生故障地點非正常開到停車場；非主要零部件故障，能用易損備件和隨車工具在短時間內排除電機定子繞組溫度過高電機、控制器等連接螺栓松動冷卻管路滲漏連接線磨損溫度傳感器燒損……4級輕微故障不需更換零部件，車輛仍能正常運行；不需更換零部件，可用隨車工具在短時間內排除個別螺栓、固定件等松動外殼腐蝕、剝離、脫落等可恢復性故障保護（可通過關閉電源后重啟等方式自動回復）任務實施——驅動電機系統綜合故障檢修知識講解驅動電機系統故障檢修流程技能操作操作準備任務實施——驅動電機系統綜合故障檢修新能源教學整車高壓安全防護用品、絕緣工具、絕緣扭力扳手、舉升機、冷卻液回收裝置、減速器齒輪油回收裝置、制