电动汽车轮毂电机故障诊断与维修

陆展

摘 要：该案例中故障点主要集中在电机供电线路损坏以及电机传感器损坏两方面，这一案例在电动汽车驱动系统故障当中属于典型案例，笔者希望通过本文的分析可为维修人员提供一定的参考。

关键词：电机供电线路；傳感器；驱动系统故障

1 故障现象

一辆教研用轮毂电机驱动式纯电动汽车行驶时突然动力下降，动力不足，无法满足紧急加速以及爬坡的需要。

2 检查分析

使用举升机举起车辆后，先后挂前进挡和倒挡，脚踩加速踏板，操作后发现车辆的两个后轮当中右轮不转，对此初步诊断为右轮动力系统故障。一般而言，驱动系统主要由两部分组成，分别是控制器和电机。车辆当中设有2个独立控制器，其可有效控制后轴的2个驱动轮毂。车辆左轮驱动正常，因此笔者将左后轮控制器与右后轮控制器调位，用左后轮控制器控制右后电机，结果依然没有排除故障，故而我们将故障锁定到右后轮毂电机自身问题。

电机为直流无刷电动机，电机定子中有三组线圈，线圈采取星状连接方式。稀土永磁材料制作成的磁块粘贴在了电机转子内圈当中，主要由三组霍尔传感器完成转子磁场变换检测，并将信号传输到控制器当中。控制器以信号为依据，控制定子电流的大小和方向，让电机带动车轮转动。在回收制动能量过程中，车轮会带动电机旋转，且永磁体运动产生的磁场会不断运动，进而在定子线圈中产生感应电动势，这时电动机可替代发电机。

另外，断开点火开关时，控制器会立即停止运转，定子线圈处于断路状态，这种情况下，感应电动势无法形成回路，定子线圈当中无法获得感应电流，不能形成反力矩，这种状态下驱动轮转动的阻力较小。下面为烧蚀的电机外部线束图，见图1。

断开点火开关时，转动2个后轮，左侧的阻力较小而右侧阻力较大，证明后轮电机定子线圈当中产生了感应电流并形成回路。控制器可正常运转，故而电机定子线圈线束短路是引起这一故障的主要原因。

利用万能表测电机定子线圈引出线黄、绿蓝三个端子间的电阻值发现，黄绿端子以及绿蓝端子之间的阻值相同，均为0.4Ω，黄蓝端子之间的电阻值接近于0，判断出黄蓝线束之间出现了短路。在检查右后轮毂电机线束后发现，线束的绝缘保护层有破损和熔化迹象，将绝缘套剖开检查，发现线圈连接线与传感器线束缠在一起，电机内线束可能存在故障，所以拆解轮毂电机，拆开后发现电机内部线圈连接线发生损坏，但是定子线圈无熔蚀现象。

对此笔者分析出，车辆运行时间较长，电机供电线受到布线因素的影响而阻碍了线路的散热，因而出现绝缘层熔化的问题，最后引发供电线路短路。电机定子线圈线束出现短路后，控制器起到了保护电机的作用，其无法为后轮毂电机正常供电，右后轮毂无法正常运转。

整理包裹熔蚀的线束，测量电机定子线圈端子间的电阻值，黄蓝端子、黄绿端子和绿蓝端子间的电阻值均为0.4Ω，且三个端子与铁芯不导电，线圈本身具有良好的绝缘效果，据此判断，故障已顺利排除。下面为烧蚀的电机内部线束图，见图2。

装配电机后进行装车测试，右轮电机依然无法正常运转，但是可手动轻轻转动右后轮，证明电机定子线圈中已不存在故障。因为电机控制器借助霍尔传感器传递信号，接收到信号后可为电机定子线圈提供电压，若霍尔传感器出现故障，则控制器无法平稳运行，因此笔者对右后轮电机的霍尔传感器进行检测，点火开关开启后举起车辆，手动转动车轮，利用示波器测量霍尔传感器信号输出端的波形，在检测中没有发现输出信号，可以确定右后轮霍尔传感器出现损坏。

该电机的3个霍尔传感器电源电压为4.5-24V，正常工作温度为-40-150℃，设有3个针脚，分别为5V供电、搭铁和信号端。传感器连接时共设5根线，红色为5V供电线，黑色的为搭铁线，其余线路为信号线。由于传感器组的5根线与电机的供电线包裹在一起，霍尔传感器组的供电线绝缘层由于受到高温因素的影响，而出现熔化现象，导致5V供电线以及电机120V供电线路出现短路故障，霍尔传感器无法正常运转，见图3。

3 故障排除

更换霍尔传感器，重新组装并安装电机，利用示波器测量电机霍尔传感器信号，信号可正常显示，如图3所示，踩住加速踏板后，右侧电机可正常运转。

4 结语

综上，新能源汽车在汽车市场所占份额不断上升。但是传统汽车维修人员无法全面了解新能源汽车的维修。电动汽车维修中，维修人员应在传统维修技术的基础上，积极学习汽车电工电子方面的技术，利用多种诊断设备做出正确的故障诊断。

基金项目：中职汽车专业新能源汽车校本教材开发研究与实践。

参考文献：

[1]郑丹凤.纯电动汽车轮毂电机关键技术综述[J].汽车与驾驶维修（维修版），2018（1）.

[2]陈丹，刘良，刘福华.纯电动汽车轮毂电机故障诊断与维修分析[J].汽车与驾驶维修（维修版），2017（5）.