电动观光车驱动系统失效模式与机理分析

(1)电机驱动系统失效模式分类 根据失效原因、性质、机理、程度、产生的速度、发生的时间以及失效产生的后果，可将失效进行不同的分类。电动观光车常见的失效模式可以分为：损坏型、退化型、松脱型、失调型、阻漏型、功能型失效模式和其他失效模式。在此针对系统中导致电机驱动系统失效，影响整车正常运行的元件或部件失效进行分析。

(2)电机驱动系统失效机理分析 针对电机控制器，选取以下几种失效模式进行机理分析。

①过压 一般发生在整车充电工况。电压过高不仅影响器件绝缘，还会造成器件损坏。电动汽车电机系统过压主要集中在直流母线电压上。过压会造成母线电容、功率器件(IGBT)或母排绝缘损坏。主要原因如下。

a．预充电回路未切除 正常预充电结束后，主接触器由于故障未结合，这时响应整车充电指令时，预充电电阻分压，导致母线两端电压过高。

b．误动作 控制器内部的电压检测部分发生故障，检测出的电压信号偏大，导致保护。

②欠压 一般发生在整车电动的工况。电压过低不仅影响系统性能的发挥，而且还会对器件造成损坏。当系统输出相同功率时，电压过低，势必造成电流增加。电流过大，可能会超出器件的工作范围，造成器件损坏。对电机而言，长期欠电压工作，效率低，发热大，时间长会造成电机绕组绝缘降低，导致电机绕组短路或断路。主要原因如下。

a．高压电池电压过低 高压电池系统可能发生漏电或整车系统长时间处于电动运行，缺少充电工况。

b．预充电回路没有切除 正常预充电结束后，预充电回路没有切除。主接触器由于故障没有接合，响应整车电动指令时，预充电电阻分压，导致母线两端电压过低。

c．误动作 控制器内部的电压检测部分发生故障，检测出的电压信号偏小，导致保护。

③过流 电机能够旋转，但运行电流远超过了额定值，这与过载是不同的。过流的基本反映是：电流超过了额定值，但超过的幅度很大，形成大的冲击电流。在车用电机系统中，过流一般发生在直流母线端或三相交流输出端。主要原因如下。

a．直流母线、母排绝缘损坏 绝缘损坏，造成母线正负短接。

b．定子绕组三相不平衡 电机三相绕组发生短路，造成线电流过大。

c．误动作 控制器内部的电流检测部分发生故障，检测出的电流信号过大，导致保护。

④过载 电动机能够旋转，但运行电流超过了额定值，称为过载。过载基本反映是：电流虽然超过了额定值，但超过的幅度不大，一般也不形成较大的冲击电流。输出电流超过反时限特性过载电流额定值，保护功能动作，变频器的容量偏小。主要原因如下。

a．机械负荷过重 主要特征是电动机发热，三相运行电流偏大。控制器PI参数导致动态响应时间过短或电机机械结构卡死。

b．定子绕组三相电压不平衡 三相不平衡引起某相的运行电流过大，导致过载保护，其特点是发热不均衡。

c．误动作 控制器内部的电流检测部分发生故障，检测出的电流信号偏大，导致保护。

⑤过温 温度过高，不仅会影响电机本体的绝缘，而且还会影响电机控制器的功率输出。这是因为电机控制器的核心就是开关器件构成的逆变电路。温度直接影响功率器件的工作范围，功率器件工作受到器件结温（一般为150℃）影响，外界温度的升高，结温给定时，开关损耗必然要减小，这将导致电机控制器不能以全功率输出以及系统性能降低。主要原因如下。

a．长时间处于过载运行状态。

b．电机定子绕组三相不平衡。

c．误动作。

⑥逻辑电压故障 电动汽车电机控制器逻辑电压由车载蓄电池提供，蓄电池电压波动范围较大，对电机控制器低压器件选取提出一个要求，必须满足车载蓄电池电压波动范围。逻辑电压过低，会造成有些器件不工作，或造成电路中逻辑电位紊乱。电压过高，会造成器件损坏。主要原因：车载蓄电池有短路点；误动作。

⑦CAN 通信故障 电动汽车电机系统的指令执行以及系统状态反馈都是通过CAN通信传递的。通信的正常与否直接关系到系统能否正常工作。主要原因：CAN线断线；电磁干扰。