【課件】3-2 電機(jī)旋變信號電路故障診斷與排除

項目三驅(qū)動電機(jī)及控制系統(tǒng)故障診斷與排除任務(wù)2電機(jī)旋變信號電路故障診斷與排除任務(wù)導(dǎo)入Tasktointroduce王先生購買的秦EV汽車，行駛里程八萬公里，今天早上上班，按壓啟停開關(guān)，高壓不能上電，儀表Ready燈不亮，同時蓄電池故障指示燈及動力系統(tǒng)故障指示燈點(diǎn)亮。經(jīng)過診斷為旋變傳感器故障，你知道旋變傳感器的原理與檢修嗎？

任務(wù)目標(biāo)TaskGoal掌握秦EV的驅(qū)動電機(jī)的組成；掌握秦EV的旋轉(zhuǎn)變壓器的組成；掌握秦EV的旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理；能夠通過示波器查看旋變信號波形并分析；能正確運(yùn)用儀表進(jìn)行旋變傳感器檢測；能利用廠家技術(shù)手冊進(jìn)行旋變信號電路檢測；認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)、積極主動，安全生產(chǎn)，文明施工。與小組成員、同學(xué)之間能合作交流，協(xié)調(diào)工作。獲得分析問題和解決問題的基本方法。積極主動與小組成員交流、討論學(xué)習(xí)成果，取長補(bǔ)短，完成自我提升。目錄CONTENTS驅(qū)動電機(jī)的概述01旋轉(zhuǎn)變壓器的定義02旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)組成03旋轉(zhuǎn)變壓器工作原理04新授PARTONE01驅(qū)動電機(jī)的概述驅(qū)動電機(jī)的定義作為新能源汽車的“動力心臟”，驅(qū)動電機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)化為動能，并用來驅(qū)動其他裝置的電氣設(shè)備，是與汽車加速度、最高車速、爬坡坡度（一般車輛最大的爬坡坡度不超過40%）等重要指標(biāo)及行車體驗(yàn)直接相關(guān)的核心部件。01驅(qū)動電機(jī)的概述永磁同步電機(jī)的組成永磁同步電機(jī)主要由電機(jī)的轉(zhuǎn)子、定子、電機(jī)外殼、旋轉(zhuǎn)變壓器（也稱旋變傳感器，簡稱旋變）、前后轉(zhuǎn)子軸承、電機(jī)前后端蓋以及三相電纜等部件組成，如圖1所示。圖1永磁同步電機(jī)爆炸圖01驅(qū)動電機(jī)的概述永磁同步電機(jī)的組成部件說明旋變定子安裝在后端蓋上，用于檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子位置、轉(zhuǎn)速信號旋變轉(zhuǎn)子安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，與旋變轉(zhuǎn)子總成配合反應(yīng)轉(zhuǎn)子角度位置轉(zhuǎn)子布置在定子內(nèi)部，用于磁能向動能的轉(zhuǎn)換三相繞組安裝在定子鐵芯上，用于接入三相交流電產(chǎn)生磁場定子安裝在殼體內(nèi)部，用于增強(qiáng)通電線圈的磁性永磁同步電機(jī)主要部件安裝位置說明02旋轉(zhuǎn)變壓器的定義定義旋轉(zhuǎn)變壓器的定義旋轉(zhuǎn)變壓器又稱旋變傳感器，部分車型也稱解析器、轉(zhuǎn)角傳感器，是一種位置傳感器，可精確檢測轉(zhuǎn)子的位置，方向、速度，用來對驅(qū)動電機(jī)或發(fā)電機(jī)（回收能量）進(jìn)行方向、轉(zhuǎn)速的檢測。它是一種電磁式傳感器，汽修行業(yè)里的人常常稱它為“旋變”。02旋轉(zhuǎn)變壓器的定義定義正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的定義電動車上的驅(qū)動電機(jī)現(xiàn)多為永磁同步電動機(jī)，這其中“位置傳感器”的作用重大，它通常被用于檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的瞬間準(zhǔn)確位置。在秦EV中，當(dāng)勵磁繞組以一定頻率的交流電壓勵磁時，輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正、余弦函數(shù)關(guān)系，因此這種旋轉(zhuǎn)變壓器又稱為正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器。02旋轉(zhuǎn)變壓器的定義原理在電動汽車中變頻器是由車輛驅(qū)動系統(tǒng)中的控制器控制的，通過對6個IGBT場效應(yīng)管的門控驅(qū)動電路、控制三相交流電的頻率及次序來改變驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，所以變頻器的門控電路是變頻器的核心，如圖2所示。其中輸入ECU的多種信號中，負(fù)責(zé)精準(zhǔn)檢測驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置的信號十分重要，相當(dāng)于發(fā)動機(jī)上的曲軸位置傳感器，如果旋變信號失效或者丟失，車輛將無法啟動。電機(jī)原理示意圖03旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)組成普通變壓器與旋轉(zhuǎn)變壓器普通變壓器普通變壓器的原邊和副邊的線圈是相對固定的，中間有鐵芯進(jìn)行電磁交變，所以輸出與輸入的電壓比是不變值。旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器的原邊、副邊繞組隨轉(zhuǎn)子的角位移發(fā)生相對位置的改變，當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角位置改變時，其副邊繞組輸出電壓的大小會隨轉(zhuǎn)子角位移而發(fā)生變化，輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正弦、余弦的函數(shù)關(guān)系，或保持某一比例關(guān)系，或與轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)轉(zhuǎn)角成線性關(guān)系。03旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)組成磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的特點(diǎn)原邊與副邊的繞組都放在電機(jī)定子的不同槽內(nèi)，且均固定不旋轉(zhuǎn)。原邊繞組屬勵磁繞組通入正弦形的激磁電流，而副邊是由兩相線圈產(chǎn)生輸出信號。采取無刷式結(jié)構(gòu)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性，抗干擾能力較好，更適合車輛對電機(jī)驅(qū)動的多種要求。電動車的驅(qū)動電機(jī)上多使用磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，它是旋轉(zhuǎn)變壓器的一種特殊形式，利用磁阻原理來實(shí)現(xiàn)電信號間的轉(zhuǎn)換。結(jié)構(gòu)簡單、占用空間尺寸極小，且勵磁繞組、正弦繞組和余弦繞組均固裝在定子上03旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)組成磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的特點(diǎn)

秦EV驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器安裝位置

旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)03旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)組成秦EV旋轉(zhuǎn)變壓器的組成旋轉(zhuǎn)變壓器的組成旋轉(zhuǎn)變壓器由旋變定子和旋變轉(zhuǎn)子組成。其定子固定于電機(jī)定子或端蓋上，以檢測和輸出轉(zhuǎn)子位置信號。定子由高性能硅鋼片疊成，上有繞組作為變壓器的原邊接受勵磁電壓，勵磁頻率由控制單元控制，轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于變壓器的副邊，通過電磁耦合在副邊線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電壓；轉(zhuǎn)子也是由多個硅鋼片組成，與電機(jī)同軸，以跟蹤電子轉(zhuǎn)子的位置。轉(zhuǎn)子上有一個盤，它是用透磁通的金屬制成的，這個轉(zhuǎn)子盤的形狀特殊，非圓形，像凸輪盤，如圖4（最右邊圖）所示。03旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)組成秦EV旋轉(zhuǎn)變壓器的組成旋轉(zhuǎn)變壓器線圈環(huán)結(jié)構(gòu)該盤被一個固定在殼體上的電磁繞組環(huán)所包圍著，該電磁線圈環(huán)起著定子作用。該線圈環(huán)由勵磁線圈A、正弦線圈S以及余弦線圈C三個單線圈構(gòu)成，S、C兩線圈互成90°安裝，如圖5所示。其中，勵磁線圈A負(fù)責(zé)輸入，正弦線圈S與余弦線圈C負(fù)責(zé)輸出。旋轉(zhuǎn)變壓器線圈環(huán)結(jié)構(gòu)04旋轉(zhuǎn)變壓器工作原理工作原理如圖6所示，勵磁線圈通入正弦曲線的勵磁電壓后，勵磁線圈周圍產(chǎn)生的交變磁場作用在轉(zhuǎn)子盤上，轉(zhuǎn)子盤將交變磁場的磁通引向接收線圈，接收線圈將感應(yīng)到一個交變電壓，該電壓與轉(zhuǎn)子盤的位置成一定的比例，與勵磁電壓存在相位差，如圖7所示。圖6旋轉(zhuǎn)變壓器原理示意圖04旋轉(zhuǎn)變壓器工作原理旋轉(zhuǎn)變壓器工作時的波形變化04旋轉(zhuǎn)變壓器工作原理旋轉(zhuǎn)變壓器的控制策略當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子一同轉(zhuǎn)動時，旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過定子線圈，改變了定子線圈與轉(zhuǎn)子之間的磁通，使得正弦繞組和余弦繞組收到勵磁繞組感應(yīng)，信號幅值產(chǎn)生一定變化，呈正弦和余弦波形。波形的幅值和相位隨著旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子（與電機(jī)轉(zhuǎn)子同轉(zhuǎn)）的變化而變化，因此可以準(zhǔn)確判斷出電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置、轉(zhuǎn)速以及方向。旋轉(zhuǎn)變壓器的控制策略實(shí)訓(xùn)PARTTWO任務(wù)實(shí)施01安全要求及注意事項步驟1連接診斷儀掃描故障，并讀取故障碼。步驟2確認(rèn)車輛的故障是電池包正負(fù)極接觸器燒結(jié)導(dǎo)致車輛無法上電。將車輛下電，斷開蓄電池負(fù)極，等待3-5min。步驟3斷開電池包的低壓接插件，穿戴好絕緣防護(hù)手套拆下電池包的高壓母線。將低壓接插件和高壓母線做防護(hù)處理，避免異物進(jìn)入導(dǎo)致?lián)p壞。步驟4斷開電池包的進(jìn)出水管（注意做好6S管理）。步驟5將動力電池舉升平臺推入車底，并將舉升平臺升至電池包底部。拆卸動力電池固定螺栓，將電池包落在舉升平臺上。步驟6使用手電鉆、美工刀等工具將動力電池包蓋打開。用鏟刀電池托盤周圍的玻璃膠清理干凈。排查步驟01任務(wù)實(shí)施安全要求及注意事項實(shí)訓(xùn)開始前，提前準(zhǔn)備好需要使用的個人防護(hù)用品，并檢查是否符合使用標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)訓(xùn)開始前，提前做好場地防護(hù)，設(shè)置警告標(biāo)識，操作位置布置好絕緣防護(hù)措施。記錄車輛銘牌信息，做好檢測結(jié)果記錄。檢查實(shí)訓(xùn)場地和設(shè)備設(shè)施是否清潔及存在安全隱患，配電箱、排查是否符合用電需求，如不正常請匯報老師并進(jìn)行處理。實(shí)訓(xùn)結(jié)束后，必須清理場地和設(shè)備，撤除警示標(biāo)識。任務(wù)實(shí)施01旋轉(zhuǎn)變壓器的故障診斷故障現(xiàn)象秦EV汽車，行駛里程八萬公里，按壓啟停開關(guān)，高壓不能上電，儀表OK燈不亮，同時儀表顯示“請檢查動力系統(tǒng)”。圖9儀表顯示任務(wù)實(shí)施01旋轉(zhuǎn)變壓器的故障診斷故障分析電動汽車電機(jī)的旋變信號檢測是上電的必要條件之一，旋變信號類似于傳統(tǒng)車的發(fā)動機(jī)曲軸位置傳感器。旋變傳感器用于檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置、轉(zhuǎn)速以及旋轉(zhuǎn)方向，當(dāng)將信號反饋給電機(jī)控制器，用于控制電機(jī)的驅(qū)動。當(dāng)控制器接收不到此信號時，控制器無法獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子位置等信號，無法判斷電機(jī)通電相位順序，故車輛無法進(jìn)行高壓上電?？赡茉蚴切児收弦话惴譃橛布收?，即旋變傳感器本身線圈繞組及電機(jī)控制器故障，以及旋變傳感器線束或接插件故障任務(wù)實(shí)施01旋轉(zhuǎn)變壓器的故障診斷任務(wù)實(shí)施01旋轉(zhuǎn)變壓器的故障診斷故障排查步驟1車輛基本檢查，檢查前艙接插件線束是否連接到位。步驟2運(yùn)用診斷設(shè)備，連接解碼儀，讀取故障碼，出現(xiàn)動力網(wǎng)-前驅(qū)動電機(jī)控制器報出故障碼：P1BBF00、P1BF200兩個故障碼，如圖11所示。圖12查看解碼器數(shù)據(jù)流任務(wù)實(shí)施01旋轉(zhuǎn)變壓器的故障診斷故障排查步驟3通過故障碼可以非常明確看出是旋變故障，此時需要進(jìn)一步進(jìn)行檢查，并且讀取數(shù)據(jù)流，檢查有無異常。如圖12所示。查看診斷儀前電驅(qū)動控制器數(shù)據(jù)流任務(wù)實(shí)施01旋轉(zhuǎn)變壓器的故障診斷故障排查步驟4關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，斷開低壓蓄電池負(fù)極（等待3min），拆卸前驅(qū)總成的后端蓋。如圖13所示。拆卸前驅(qū)總成的后端蓋任務(wù)實(shí)施01旋轉(zhuǎn)變壓器的故障診斷故障排查步驟5查閱電氣原理圖，找到旋變信號線路針腳號，分別測量正弦、余旋、勵磁的阻值，以下為正常時，測量值。如圖14、圖15、圖16所示。圖14旋變傳感器正弦電阻圖15旋變傳感器余弦電阻圖16旋變傳感器勵磁電阻圖任務(wù)實(shí)施01旋轉(zhuǎn)變壓器的故障診斷故障排除修復(fù)傳感器線束插針，重新啟動汽車，儀表顯示正常，汽車正常上電，故障排除，如圖18所示。儀表顯示任務(wù)實(shí)施01旋轉(zhuǎn)變壓器的故障診斷故障總結(jié)