电动汽车绝缘故障(电动汽车绝缘故障严重吗)

大家都知道，要想挑选一辆好的电动汽车，电机是关键。那么怎么选用电动汽车的电机呢？电机常见问题又该怎么处理呢？电动汽车电机方面专家、合普动力股份有限公司总工程师梁昌勇将会为大家讲解相关知识。

　　内容

　　怎么选用电动汽车的电机以及电机常见问题怎么处理，我将所讲的内容罗列四个章节方便大家来看：

　　第一章. 电动汽车电机构造；

　　第二章.电动汽车电机原理；

　　第三章.电动汽车电机选用；

　　第四章. 常见问题及处理

　　第一章 电动汽车电机构造

　　一、电动汽车电机的发展

中低速电动汽车电机，早几年前，通常用的都是有刷直流电动机，有刷直流电动机的优点是控制简单、控制器成本低，对于在我国交流控制技术成本较高的情况下，采用有刷直流电动机是不错的选择，但由于存在电刷和换向器，不但限制了电机过载能力与速度的进一步提高，不适合长时间运行。

另外，由于存在转子铜耗，使得散热困难，限制了电机转矩质量比的进一步提高。所以，在新研制的电动汽车上已基本不采用直流电动机。另一方面，交流控制技术不断改进和完善，控制器成本已经非常低廉，再加上交流电机结构简单，其定子和转子采用硅钢片叠压，整机没有接触的碳刷、换向器，运行可靠，寿命长，与同样功率的直流电动机相比较：效率较高、寿命长、价格低、维修方便等优点。所以，目前中低速采用的驱动电机绝大部分都采用交流感应电动机。

而永磁电机被提上日程，由于效率更高、体积更小，而随着永磁电机和永磁电机控制器成本的下降，未来的电动汽车将逐步以永磁同步电机为主，交流感应电机将被替代。不过，目前的中低速电动汽车电机，还是以感应电机为主。现在只讨论感应电机，永磁电机暂时不讨论

　　二、电动汽车电机结构及部件功能

为了进一步将电机转矩放大，一般都采用减速装置和电机配套使用。根据减速装置可以将电机进一步转矩放大，如果传动比大，放大的倍数就大。这样可以减小电机体积，降低成本，所以，现有的中低速电动汽车基本都是电机+减速装置作为动力输出，下图是电机在车上安装简图，大家可以看到电机是装在减速箱上面，减速箱和电机都是支撑在汽车的架子上，从减速箱输出动力到轮子。

　　三、电动汽车电机结构及部件功能

　　电动汽车电机主要由轴、转子、定子、前后端盖、轴承、速度传感器、温度传感器构成

　　1：轴功能：与减速箱输入轴连接，输出动力，一般为花键结构:

　　2：转子功能：与轴连接，与定子耦合共同作用产生的电磁转矩

　　3：定子功能：绕组通入交流电，产生旋转磁场

　　4：端盖功能：支撑转子并对电机形成防护，达到相应的防护要

　　求，并实现与减速箱连接的功能。:

　　5：速度传感器：电机旋转时，输出脉冲信号，与控制器形成闭环控制，通过控制回路控制电机转速

　　6：温度传感器：实时监控电机内部温度

　　第二章.电动汽车电机原理

　　1、旋转磁场的形成

注解：电机实际上有旋转磁场，如何产生旋转磁场呢，实际上在电机里面通交流电，通入电机的电流，均为交流电，当三相交流电进入三相定子绕组后，在定子腔内便产生一个旋转磁场，，转动前静止不动的转子导体在旋转磁场作用下，相当于转子导体相对地切割磁场的磁力线，从而在转子导体中产生了感应电流。这些带感应电流的转子导体在磁场中被切割了磁力线，便会产生运动。

　　2、极对数的概念

注解：现在我们用的电动汽车电机通常都是4极，也有6极、8极，在50Hz运行时，4极同步转速是1500r/min，6极同步转速是1000r/min，8极同步转速是750r/min，所以，所以，级数愈多，相同转速下，需要的频率就越高。转速、频率、极对数关系如下：

　　从公式知道，转速与频率成正比、与极对数成反比

　　3、旋转磁场的旋转方向

注解：从上图可以看出，电机定子旋转磁场转向取决于三相电流的相序，即只要任意换接其中两相，即可改变电机的旋转方向，相当于旋转方向：取决于三相电流的相序，在电动汽车电机电机中，可以通过接线改变，也可以通过控制器设置改变 。

　　4、转差率

当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转磁场。旋转磁场切割转子导体

转子导体中产生感应电势→转子回路中形成感应电流→电流转子导体切割磁场→转子在电磁转矩的作用下转动→转子受力形成电磁转矩，导致转子转动总滞后于旋转磁场旋转速度，形成转差，转差率随负载变化而变化！

　　第三章、电动汽车电机选用

　　1、电动汽车基本参数

　　选用的电机是否合适，满足电机要求，必须进行动力匹配计算，进行动力匹配计算，必须知道车辆的基本参数：首先要知道

　　l 整备质量

　　l 载重

　　l 迎风面积

　　l 风阻系数

　　l 爬坡度

　　l 滚动摩擦系数

　　l 最高车速

　　l 传动比 轮胎直径

　　l 传动效率

　　2、车辆所需动力指标

　　l 最大车速下电机功率

　　l 最大车速下电机转速

　　l 满载爬坡时电机转矩

　　l 经济车速下电机功率

　　l 经济车速下电机转速

　　l 0-50km的加速度功率 所以就可以确定以下

　　3、计算汽车所需电机参数

　　l 最高车速→电机最高转速→最高转速下的功率

　　l 最大爬坡度→电机最大转矩→爬坡转速下的功率

　　l 经济车速→额定转速→额定功率

　　l 全力加速时间→峰值功率→峰值功率下的转速

例如：下表是18吨公交车的动力匹配计算结果

公交车计算结果（车重+载重=18000Kg，后桥速比5.83）

行驶状态

电机功率kw

电机转速rpm

电机扭矩N.m

平地满载，车速69Km/h

70

2198

304

平地满载，车速60Km/h

58

1911

290

平地满载，车速50Km/h

46

1593

277

平地满载，车速40Km/h

35

1274

300

满载爬15%坡，车速25Km/h

216

796

2590

　　第四章 电动汽车电机常见问题及处理

电动汽车电机故障一般可分为机械故障和电气故障两大类，以下就两种故障类型做说明

　　1、机械故障

　　l 轴承异响

　　判定方法：在电机运行时候，一般可以用耳听可以判定，这个声音是轴承声音还是其他异常机械声音

　　l 转子扫膛

　　判定方法： 会有明显的听到金属摩擦声音，并且很快会感知电机温升异常，凭手就可以判断出来

　　处理方式：如果出现机械故障，一般需要更换电机或者拆卸维修

　　2电气故障

　　l 电流加大、声音沉闷、运转不平稳 一般判定绕组出现了问题

　　判定方法：检查绕组是否内部出现匝间

　　l 电机抖动、声音异常、出力不够

　　判定方法：转子是否出现断条 或者转子里边存在问题

　　l 电局部温度高、加速绝缘件老化、工作可靠性降低

　　判定方法：看接线柱是否松动 手摸一下，是不是烫，松动

　　l 电机车辆抖动、不能起动 传感器什么问题

　　判定方法：转速传感器是否插接不良

　　l 车辆运行不平稳或控制器报故障

　　判定方法：检查转速传感器端部是否有铁屑 这个时候要拆卸检查

　　3关于传感器使用的几个建议

　　l易损件更换

　　传感器是电动汽车电机的易损件，也是最易出现故障的元件，以下就传感器安装及拆卸作简单介绍

　　1）用扳手拧开安装传感器螺钉

　　2）将旋转传感器一角度，因为传感器与孔配合较紧，需要反复转动拔出，新装更换传感器也需要转动压入

　　l传感器进水

　　会引起运行故障，为避免水进入传感器插针位置，引线按图示绕圈固定，且接插件头朝下，可以更好地防水进入端子。如果进水，就不能运行

　　l 拆卸接插件

不会做的就会使劲拔的，结果缎子拔松！必须按图掰开插件的卡头后，才能分离接插件，否则会拉松端子或引线，造成高速行驶时A/B信号异常。（多个客户在安装或售后维护时，由于没有按此规定操作，出现端子松动或引线松动，从而造成传感器信号异常）

　　l 使用传感器时

　　传感器的工作电压范围应该为5~20V内，否则会击穿传感器的霍尔元件。所以电动汽车厂家在供电系统设计时需要特别注意传感器工作电压范围，同时供电电压是否稳定成为传感器能否避免被击穿的关键。这也是为什么有些电动汽车厂传感器从来不会损坏，而有的电动汽车厂经常出现传感器被击穿的关键原因。所以请特别注意如何保证传感器的工作电压是否能稳定在5-20V内。

　　互动环节

　　问：如果电机响从哪下手，怎么排查？怎么处理啊？

　　答：有关电机噪音的问题，分为电池噪音、机械噪音、风噪这几种！电池噪音是由电机的控制器与电机性能匹配的程度决定的，噪音的音色分为啸叫，类似知了的叫声等等；机械噪音主要是轴承或者齿轮发出的嗒嗒嗒的声音吗，这种声音可以对比出来；风噪实际上是风搅动空气产生的，可以判断出来！

　　问：电机功率和爬坡有什么关系，与扭矩又是什么关联？

　　答：爬坡度是由扭矩来决定的，而功率是由扭矩和转数来决定的！

　　问：电机有时行走缓慢物理，有事正常是什么原因？

　　答：行走缓慢问题，肯定是属于传感器的问题了！

　　课后问题汇总

　　1、电机温度过高保护的情况，如何降温快？

　　答：风冷或自然冷却，千万不要水冲洗降温，否则，易损坏电机，如果经常出现过温保护，要看是平路过温还是爬坡过温，如果爬坡过温，电机功率和体积需要加大，如果爬坡没有问题，经常高速过温，说明电机高效区需要改变

　　2、控制器报警车全部断电，过一会车有可以走了怎么回事？

　　答：估计是温升过高导致保护，冷却下来后就可以了

　　3、方波和正旋波的关系？

　　答：输入电流波形为矩形波即方波，一般用在直流无刷，一般交流异步或永磁同步输入电流波形均为正旋波

　　4、在行使中突然停下，再重启才能行使是什么原因？

　　答：先查电控是否存在问题

　　5、关于电机参数与控制器之间的匹配。编码器线数设置、电机级数 、电机额定转速、电机最高转速、电机额定频率、电机最高频率。 还有一些什么参数需要匹配？

　　答：一、编码器线数设置无关紧要，线数多的精度高，对电动汽车电机而言，32脉冲足够

　　二、电机极数是属于电机设计问题，极数越高，同等转速下频率越高

　　三、电机额定转速和额定车速、传动比、轮径有关

　　四、电机最高转速和最高车速、传动比、轮径有关

　　五、电机额定频率和电机转速、级数有关

　　六、电机最高频率就是电机最高转速下的频率

　　6、直流无刷霍尔和交流霍尔原理？

　　答：直流无刷电机用的是开关霍尔，交流电机用的是霍尔速度反馈

　　7、正常跑40麦，突然跑15麦了，是编码器坏了吗？

　　答：可以更换一个编码器试试

　　8、温度传感器安装时，两个螺丝眼分前后吗？

　　答：你这里说的应该是速度传感器，两个螺钉是分前后的，发了会反向，温度传感器是没有螺钉的

　　9、怎么确定是温度过高还是温控传感问题？

　　答：可以主观判定：车是不是高速运行了很久？爬坡度很长？用手摸摸电机？如果电机确实很热，可以判定温度传感器没有问题，反之，车辆运行时间很短，又没有爬坡，出现温度保护，估计是传感器问题

　　10、请问一下电机检测仪的作用与不足？

　　答：没有明白什么是电机检测仪，实际上，检测电机的仪器很多：耐压仪、绝缘电阻测试仪、电阻仪、分贝仪、转矩仪、功率计、测功机等！

　　11、电机齿轮油什么时候换最好？

　　答：电机几乎不需要保养的，可能就是观察有无异常。你可能想表达的是减速箱的维护保养，减速箱的机油一般首保最好3000km左右更换，以后和汽车差不多，5000-8000km更换机油。

　　本文摘自CNEV大咖分享汇第二季第四期