陳維金

（柳州延龍新能源汽車(chē)有限公司，廣西 柳州545006）

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低速電動(dòng)汽車(chē)的工作原理及常見(jiàn)故障分析

陳維金

（柳州延龍新能源汽車(chē)有限公司，廣西 柳州545006）

摘要：講述了低速電動(dòng)汽車(chē)的基本原理，分析了低速電動(dòng)汽車(chē)常見(jiàn)故障的原因，有效地提高了人們對(duì)低速電動(dòng)汽車(chē)行駛安全的意識(shí)并為常見(jiàn)故障的排除提供了指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：低速電動(dòng)汽車(chē)；工作原理；故障分析

電動(dòng)汽車(chē)每年的銷(xiāo)量相比傳統(tǒng)汽油車(chē)還有很大的差距，但隨著國(guó)家及地方的優(yōu)惠政策和資金的支持，電動(dòng)汽車(chē)的產(chǎn)銷(xiāo)也逐年提高。按照法規(guī)，純電動(dòng)汽車(chē)要達(dá)到“雙80”或“雙100”的要求，但這類(lèi)純電動(dòng)汽車(chē)成本較高，離普及還有很長(zhǎng)一段距離。低速電動(dòng)汽車(chē)尚無(wú)相關(guān)法律法規(guī)的指導(dǎo)，但它憑借著低成本、外觀(guān)小巧的優(yōu)勢(shì)在不少地區(qū)已形成銷(xiāo)售規(guī)模[1]。低速電動(dòng)汽車(chē)其實(shí)更接近于場(chǎng)（廠(chǎng)）內(nèi)的電動(dòng)車(chē)，如高爾夫球車(chē)，觀(guān)光車(chē)，打獵車(chē)等，只是外形上更接近傳統(tǒng)的轎車(chē)，驅(qū)動(dòng)原理也相同。本文針對(duì)低速電動(dòng)汽車(chē)的工作原理及常見(jiàn)故障分析，以期對(duì)低速電動(dòng)汽車(chē)的控制技術(shù)及故障有系統(tǒng)的了解。

1　低速電動(dòng)汽車(chē)工作的基本原理

低速電動(dòng)汽車(chē)的主要部件是電池、電機(jī)、電機(jī)控制器、整車(chē)控制器、DC/DC，充電器。以三相異步電機(jī)的控制為例，各部件的連接如圖1所示。

圖1　主要部件連接示意圖

1.1連接原理

電池組通過(guò)斷電開(kāi)關(guān)、保險(xiǎn)后正負(fù)極與控制器輸入B+、B-相接；控制器輸出端U、V、W與三相電機(jī)的U、V、W對(duì)應(yīng)相連；電機(jī)編碼器、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、換擋手柄、電門(mén)踏板等主要部件通過(guò)接插件與控制器信號(hào)端連接。儀表通過(guò)CAN通信與控制器相連，顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速、電流、電量等行車(chē)信息。

1.2工作過(guò)程

（1）按下斷電開(kāi)關(guān)，電池組與控制器接通。

（2）打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，控制器、DC/DC工作，DC/DC 為12 V蓄電池充電并為整車(chē)12 V電器設(shè)備供電。儀表顯示電量、有無(wú)故障等信息。

（3）駕駛員通過(guò)操作控?fù)跏直婇T(mén)踏板等部件，為控制器提供信號(hào)，控制器采用DSP變頻矢量控制技術(shù)，控制電機(jī)的工作。

（4）電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛行駛。

（5）電池組電量將用完時(shí)，通過(guò)充電器對(duì)電池組進(jìn)行充電。

1.3控制技術(shù)原理

整車(chē)控制器是整個(gè)電動(dòng)汽車(chē)的核心控制部件之一，其各模塊如圖2中所示。

圖2　整車(chē)控制器技術(shù)原理示意圖

整車(chē)控制器通過(guò)采集加速踏板信號(hào)、制動(dòng)踏板信號(hào)、車(chē)速信號(hào)、電源模塊及其它部件的信號(hào)，并通過(guò)以上信號(hào)判斷車(chē)輛的運(yùn)行狀態(tài)，采用適當(dāng)?shù)目刂撇呗?，通過(guò)CAN總線(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行管理、調(diào)試、分析和運(yùn)算后，CAN總線(xiàn)對(duì)電機(jī)控制器發(fā)出控制命令[2]。整車(chē)控制策略包括司機(jī)行為解釋、電機(jī)的智能預(yù)測(cè)和協(xié)調(diào)控制、智能故障分類(lèi)檢測(cè)處理技術(shù)、電磁兼容及安全保障技術(shù)、故障分析與監(jiān)測(cè)技術(shù)。

2　低速電動(dòng)汽車(chē)常見(jiàn)故障分析

低速電動(dòng)汽車(chē)出于成本的考慮，零部件的性能、精度普遍不高，長(zhǎng)期使用難免出現(xiàn)各種故障，其中剎車(chē)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、控制器等器件故障率較高。下面就一些常見(jiàn)的故障進(jìn)行分析。

2.1電動(dòng)汽車(chē)真空助力制動(dòng)系統(tǒng)故障

故障表現(xiàn)：踩剎車(chē)踏板時(shí)費(fèi)力，剎車(chē)效果不理想。

故障分析：真空助力制動(dòng)系統(tǒng)由真空泵、真空泵控制器、真空罐、真空管路組成，真空控制器跟據(jù)真空罐內(nèi)的真空度（一般真空度達(dá)到0.08 MPa）數(shù)據(jù)控制真空泵的工作。因此，導(dǎo)致真空助力制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)失效的原因如下：

（1）真空度傳感器失效，導(dǎo)致真空泵不工作。

（2）真空管路密封不嚴(yán)，即使真空泵工作，也無(wú)法達(dá)到相應(yīng)真空度。

（3）真空泵損壞，無(wú)法抽真空。

故障防范與解決：因真空助力系統(tǒng)失效后，制動(dòng)效果會(huì)急劇下降。為了防止事故發(fā)生，應(yīng)定期檢查真空管路是否老化、接頭是否漏氣，真空泵、真空泵控制器工作是否正常。如出現(xiàn)故障，應(yīng)停止車(chē)輛的運(yùn)行，及時(shí)讓專(zhuān)業(yè)人員對(duì)真空度傳感器、真空泵、管路等進(jìn)行檢修。

2.2電機(jī)故障

故障表現(xiàn)：電機(jī)不工作或工作時(shí)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象（轉(zhuǎn)動(dòng)緩慢、頓挫等）。

故障分析：電機(jī)的工作由控制器控制，控制器跟據(jù)電機(jī)編碼器的信號(hào)返饋進(jìn)行閉環(huán)控制。因此，電機(jī)不工作或工作出現(xiàn)異常的原因如下：

（1）控制器故障，無(wú)法控制電機(jī)?？刂破饕话愣荚O(shè)置有故障報(bào)警功能，通過(guò)控制器本身的閃燈或蜂鳴器發(fā)聲進(jìn)行提示，也可在儀表中出現(xiàn)相應(yīng)故障代碼，因此這種情況較好判斷。

（2）控制器控制程序錯(cuò)亂，可重新進(jìn)行程序燒寫(xiě)，看故障是否消失進(jìn)行判斷。

（3）電機(jī)編碼器接插件松動(dòng)或編碼器損壞。

故障防范與解決：因電機(jī)安裝于車(chē)輛底盤(pán)下面，長(zhǎng)期暴露在外，無(wú)法避免被碰撞、泥水等侵蝕及其它復(fù)雜工況的影響，時(shí)間長(zhǎng)了必然會(huì)出現(xiàn)線(xiàn)路老化等異常。故平時(shí)應(yīng)及時(shí)清理電機(jī)上的泥土，保持各信號(hào)插接件接頭的整潔。如出現(xiàn)故障，可跟據(jù)故障代碼進(jìn)行排查解決。

2.3控制器故障

故障表現(xiàn)：控制器不工作或有故障提示（閃燈、蜂鳴器響等）。

故障分析：控制器通過(guò)采集車(chē)上各元器件（換擋、油門(mén)、制動(dòng)等）的信號(hào)，進(jìn)而做出相應(yīng)判斷，控制電機(jī)的工作。因此，控制器故障的原因如下：

（1）某個(gè)元器件的傳感器出現(xiàn)故障或報(bào)警。例如制動(dòng)液液面過(guò)底時(shí)，導(dǎo)致傳感器報(bào)警，控制器判斷為故障，為了行車(chē)安全而停止工作。

（2）控制器輸入線(xiàn)松動(dòng)，導(dǎo)致控制器元法工作。（3）控制器輸入電壓過(guò)低，控制器無(wú)法起動(dòng)。

故障防范與解決：控制器內(nèi)部集成了各種大功率電子原器件，不可避免部分原器件長(zhǎng)期使用或相互電磁干擾而失效，人為控制不易。但應(yīng)定期檢查控制器上的高壓線(xiàn)接頭是否松動(dòng)，避免松動(dòng)發(fā)生線(xiàn)路燒毀等情況的發(fā)生。如控制器出現(xiàn)故障，可跟據(jù)故障代碼進(jìn)行排查解決。

2.4DC/DC故障

故障表現(xiàn)：12 V蓄電池虧電、車(chē)輛無(wú)法啟動(dòng)或用電設(shè)備工作不正常。

故障分析：在汽車(chē)正常起動(dòng)后，通過(guò)DC/DC把電池組的直流高壓轉(zhuǎn)換為12 V的直流低壓給整車(chē)電子設(shè)備供電，并給12 V蓄電池供電。若DC/DC工作不正常，則會(huì)出現(xiàn)12 V蓄電池虧電、車(chē)輛無(wú)法啟動(dòng)或用電設(shè)備工作不正常的故障現(xiàn)象。

故障防范與解決：DC/DC主要用于低壓設(shè)備的供電，因此所有低壓設(shè)備的總功率要比DC/DC的最大功率要低，應(yīng)避免加裝功率較大的電器設(shè)備，以免因過(guò)載而燒毀。

2.5電池組故障

故障表現(xiàn)：電池組無(wú)法充電。

故障分析：目前低速電動(dòng)汽車(chē)上的電池一般是鉛酸電池或鋰離子電池，鋰離子電池比鉛酸電池成本更高，但鋰離子電池效率高、壽命長(zhǎng)[3]。車(chē)輛放置一段時(shí)間后，會(huì)有部分電量損耗，導(dǎo)致電壓降低?；虍?dāng)電池的充放次數(shù)達(dá)到一定次數(shù)后，容量也會(huì)下降，同樣導(dǎo)致電壓降低。

故障防范與解決：充電機(jī)一般會(huì)設(shè)置有電壓保護(hù)功能，當(dāng)電池組總電壓低到一定程度時(shí)，充電機(jī)將無(wú)法起動(dòng)，以致無(wú)法給電池組充電。故平時(shí)用車(chē)后應(yīng)及時(shí)給組電池組充電，若電池出現(xiàn)變形、起鼓等，應(yīng)及時(shí)更換電池組。

3　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文對(duì)低速電動(dòng)汽車(chē)的基本原理進(jìn)行了描述，并對(duì)常見(jiàn)故障現(xiàn)象及原因進(jìn)行了具體的分析，提高了人們對(duì)低速電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)原理的認(rèn)識(shí)，并對(duì)日常的安全駕駛、常見(jiàn)故障的排除提供了指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張雷，方海峰.我國(guó)低速電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展思路探析[J].汽車(chē)工業(yè)研究，2013，（1）：24-26.

[2]吳正斌，胡堅(jiān)耀，李程宇.低速電動(dòng)汽車(chē)的性能研究[J].集成技術(shù)，2015，（1）：8-15.

[3]何洪文，等.電動(dòng)汽車(chē)原理與構(gòu)造[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012：15-20.

中圖分類(lèi)號(hào)：U472.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-545X（2016）04-0175-03

收稿日期：2016-01-15

作者簡(jiǎn)介：陳維金（1986-），男，廣西靈山人，助理工程師，本科，主要從事汽車(chē)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。

Working Principle and Common Fault Analysis of Low-Speed Electric Vehicle

CHEN Wei-jin
（Liuzhou Yanlong New Energy Motor Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545006，China）

Abstract:This paper describes the low-speed electric vehicles the basic principle，analyzes the causes of common faults in low-speed electric vehicles，effectively improve the people of low-speed electric vehicle driving safety awareness and common fault exclusion provides guidance.

Key words:low speed electric vehicle；working principle；fault analysis