北汽EV160 純電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)異響故障診斷與排除

張春召

（廣東省機(jī)械技師學(xué)院， 廣東 廣州 510000）

1 故障現(xiàn)象

一輛2014款北汽EV160純電動(dòng)汽車(chē)，已累計(jì)行駛里程81250km，車(chē)主反映車(chē)輛行駛時(shí)汽車(chē)底盤(pán)驅(qū)動(dòng)橋處有異響和振動(dòng)，車(chē)速越高，異響和振動(dòng)越明顯。

2 故障原因分析

根據(jù)該車(chē)已經(jīng)使用6年，行駛里程超8萬(wàn)公里進(jìn)行推斷，該故障很可能是驅(qū)動(dòng)電機(jī)或電機(jī)控制器線路氧化接觸不良或松動(dòng)、驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)部磨損導(dǎo)致配合間隙過(guò)大所致，具體原因主要有以下幾個(gè)方面。

1） 電源電路或線路氧化、接觸不良或松動(dòng)

驅(qū)動(dòng)電機(jī)三相線如圖1所示，MCU接口插件如圖2所示。電源電路氧化、接觸不良主要是電機(jī)控制器FB10熔斷絲或電機(jī)繼電器端子氧化、松動(dòng)，導(dǎo)致接觸不良，如圖3所示，線路接觸不良主要是電機(jī)控制器處的直流高壓接口插件、交流高壓接口插件、低壓接口插件或驅(qū)動(dòng)電機(jī)三相線路端子處松動(dòng)或氧化導(dǎo)致接觸不良，進(jìn)而引起電機(jī)控制器對(duì)電機(jī)的控制出現(xiàn)間歇性中斷，或驅(qū)動(dòng)電機(jī)三相線路間歇性缺相，從而導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電機(jī)行駛異響和振動(dòng)，如圖1和2所示。

2） 電機(jī)氣隙異常

電機(jī)氣隙是指電機(jī)定子與轉(zhuǎn)子之間的間隙，如圖4所示，電機(jī)氣隙異常會(huì)導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行時(shí)有比較沉悶的低頻電磁聲，且隨電機(jī)電壓升高而升高，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)同時(shí)伴隨有振動(dòng)異響、電機(jī)溫度異常升高等故障現(xiàn)象。

電機(jī)氣隙需要考慮以下因素：為降低勵(lì)磁電流，改善功率因數(shù)，氣隙應(yīng)盡量??；氣隙小，諧波磁場(chǎng)及諧波漏抗增大，使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩降低，雜散損耗增加，溫升可能升高。為保證電機(jī)運(yùn)行可靠性，避免氣隙不均勻而引起定、轉(zhuǎn)子相擦，氣隙不能太小。

圖1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)三相線

圖2 MCU接口插件圖

圖3 FB10熔斷絲或電機(jī)繼電器位置

圖4 電機(jī)氣隙

異步電機(jī)或同步電機(jī)理論上是均勻氣隙，實(shí)際上定子與轉(zhuǎn)子之間的間隙是不均勻的，中小型電機(jī)氣隙一般為0.2～1.5mm，且最大氣隙Δmax-最小氣隙Δmin小于0.7mm才屬正常。

3） 驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸承損壞或轉(zhuǎn)子軸向間隙過(guò)大

軸承損壞或間隙過(guò)大往往會(huì)造成高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)械異響，所以造成電機(jī)驅(qū)動(dòng)橋異響是顯而易見(jiàn)的。

4） 驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)主減差速器齒輪磨損或損壞

齒輪磨損或損壞往往也會(huì)造成運(yùn)動(dòng)零件的機(jī)械異響，尤其是安裝在電機(jī)驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)主減差速器齒輪這樣高速旋轉(zhuǎn)的零件，很容易造成電機(jī)驅(qū)動(dòng)橋的異響。

3 故障檢查

根據(jù)先外后內(nèi)、先簡(jiǎn)后繁的原則，檢查電機(jī)需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行就車(chē)拆裝和分解，難度很大，所以應(yīng)先對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電機(jī)控制器外圍電路進(jìn)行檢查。

3.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電機(jī)控制器外圍電路的檢查

首先用故障珍斷儀讀取故障碼，無(wú)故障碼，接著檢查電機(jī)控制器FB10熔斷絲或電機(jī)繼電器，該部件位于引擎蓋右下方，如圖3所示。檢查發(fā)現(xiàn)FB10熔斷絲和電機(jī)繼電器并未松動(dòng)，然后拆下并檢查FB10熔斷絲和電機(jī)繼電器端子，檢查發(fā)現(xiàn)均有較為嚴(yán)重的氧化，氧化會(huì)造成電機(jī)控制器供電電壓不足，致使控制異常，為了排除是否是該原因引起的故障，于是更換了新FB10熔斷絲或電機(jī)繼電器。

接著斷開(kāi)維修開(kāi)關(guān)，拆卸蓄電池負(fù)極，等待15min，佩戴高壓絕緣手套，對(duì)電機(jī)控制器處的直流高壓接口插件、交流高壓接口插件、低壓接口插件或驅(qū)動(dòng)電機(jī)三相線路端子處進(jìn)行檢查，經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)松動(dòng)，端子接口也無(wú)氧化或損壞。

經(jīng)過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)外圍電路的檢查，除FB10熔斷絲或電機(jī)繼電器端子嚴(yán)重氧化外并無(wú)其它故障，為了確定該故障是否是FB10熔斷絲或電機(jī)繼電器端子嚴(yán)重氧化所致，于是在所有零件復(fù)位后試車(chē)，故障現(xiàn)象依然存在。

根據(jù)上述的檢查，可以確定該故障原因與驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電機(jī)控制器外圍電路無(wú)關(guān)，故障根源應(yīng)在電機(jī)內(nèi)部。

3.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)和主減差速器的拆裝與檢查

3.2.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸承和轉(zhuǎn)子軸向間隙的檢查1） 驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸承的檢查

就車(chē)拆卸驅(qū)動(dòng)電機(jī)總成，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活無(wú)卡滯、無(wú)異響，上下拉并左右搖動(dòng)電機(jī)軸并無(wú)任何松動(dòng)，說(shuō)明電機(jī)軸承正常。

2） 驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸向間隙的檢查

由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸向間隙極小，一般在0.25～0.35mm之間，所以必須用磁性百分表進(jìn)行檢查，檢查方法如圖5所示，經(jīng)檢測(cè)該電機(jī)軸軸向間隙為0.30mm，屬于正常范圍。

圖5 驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸軸向間隙的檢查

3.2.2 電機(jī)氣隙和減速器齒輪的檢查1） 電機(jī)氣隙的檢查

拆卸驅(qū)動(dòng)電機(jī)后端蓋，用塞尺檢查電機(jī)氣隙，驅(qū)動(dòng)電機(jī)氣隙檢查結(jié)果如下：最大氣隙為1.12mm，最小氣隙為0.75mm，最大氣隙Δmax-最小氣隙Δmin=0.37mm，小于0.7mm，均在標(biāo)準(zhǔn)氣隙范圍內(nèi)。

2） 主減差速器齒輪的檢查

就車(chē)拆卸主減差速器總成，主減差速器總成結(jié)構(gòu)如圖6所示，拆下端蓋，仔細(xì)觀察輸入軸齒輪、中間軸齒輪1、中間軸齒輪2、差速器齒輪狀況，經(jīng)檢查并無(wú)任何磨損或損壞狀況。

圖6 驅(qū)動(dòng)電機(jī)傳遞路線和主減差速器結(jié)構(gòu)

3.2.3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)力傳遞路線分析

由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)和主減差速器并未發(fā)現(xiàn)任何故障，故障排除進(jìn)入的困惑與迷惘之中，于是只能對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的動(dòng)力傳遞過(guò)程進(jìn)行重新分析，以便能找些靈感。

1） 驅(qū)動(dòng)橋動(dòng)力傳遞路線分析

驅(qū)動(dòng)橋動(dòng)力傳遞路線如圖6所示，驅(qū)動(dòng)電機(jī)→輸入軸→輸入軸齒輪→中間軸齒輪1→中間軸齒輪2→差速器齒輪→差速器→左右半軸→左右車(chē)輪。

2） 主減差速器結(jié)構(gòu)分析

通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)橋動(dòng)力傳遞路線分析發(fā)現(xiàn)，動(dòng)力從驅(qū)動(dòng)電機(jī)傳遞到車(chē)輪必須經(jīng)過(guò)主減差速器的3個(gè)軸，即輸入軸、中間軸和輸出軸，這3個(gè)軸處均有兩個(gè)軸承，通過(guò)查詢(xún)維修手冊(cè)發(fā)現(xiàn)，輸出軸軸承與后端蓋之間存在一個(gè)裝配的軸向間隙，若此處軸向間隙過(guò)大時(shí)，就會(huì)引起行駛異響和振動(dòng)，此時(shí)可以通過(guò)調(diào)整墊片進(jìn)行調(diào)整，為了驗(yàn)證猜測(cè)，需要對(duì)該間隙進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，以判斷是否已經(jīng)超過(guò)正常間隙范圍。

3.2.4 主減差速器輸出軸軸向間隙的檢查

1） 輸出軸軸承至前端蓋的高度測(cè)量

輸出軸軸承至前端蓋的高度如圖7所示，該高度通過(guò)高度尺進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量方法如圖8所示。首先將基準(zhǔn)尺放置在后端蓋上，高度尺放置在基準(zhǔn)尺上，測(cè)量結(jié)果如表1所示。

圖7 輸出軸軸承至前端蓋的高度

圖8 輸出軸軸承至前端蓋的高度測(cè)量

表1 輸出軸軸承至前端蓋的高度測(cè)量結(jié)果

圖9 后端蓋至輸出軸軸承座深度測(cè)量

2） 后端蓋至輸出軸軸承座深度的測(cè)量

后端蓋至輸出軸軸承座的深度可通過(guò)深度尺進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量方法如圖9所示，首先將基準(zhǔn)尺放置在后端蓋上，深度尺放置在基準(zhǔn)尺上，測(cè)量結(jié)果如表2所示。

注意：由于軸承座是通過(guò)墊片來(lái)調(diào)整軸承間隙的，而墊片位于軸承座的外圈，所以測(cè)量深度時(shí)要測(cè)量軸承座外圈。

3） 輸出軸軸向間隙的計(jì)算

輸出軸軸向間隙的計(jì)算方法如圖10所示。差速器齒輪輸出軸軸向間隙=輸出軸軸承至前端蓋的高度-后端蓋至輸出軸軸承座的深度。根據(jù)表1和表2測(cè)量的結(jié)果，輸出軸軸承至前端蓋的高度為50.55mm，后端蓋至輸出軸軸承座的深度為51.96mm，差速器齒輪輸出軸軸向間隙為：51.96mm-50.55mm=1.41mm。

表2 后端蓋至輸出軸軸承座深度的測(cè)量結(jié)果

圖10 輸出軸軸向間隙進(jìn)行計(jì)算

4） 主減差速器輸出軸軸向間隙數(shù)據(jù)對(duì)比分析

根據(jù)廠家的技術(shù)要求，墊片厚度最小為0.5mm，最大為1.2mm，主減差速器輸出軸軸向間隙數(shù)據(jù)對(duì)比分析如表3所示，可以調(diào)整的軸向間隙范圍為0.50～1.20mm，該主減差速器輸出軸軸向間隙為1.41mm，已經(jīng)超出了技術(shù)規(guī)格，不在可維修的范圍內(nèi)，已經(jīng)達(dá)到了報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，必須更換主減差速器總成，所以驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生異響和振動(dòng)的原因也在于此。

表3 主減差速器輸出軸軸向間隙數(shù)據(jù)對(duì)比分析

4 維修總結(jié)

更換主減差速器總成，重新試車(chē)，故障現(xiàn)象消失。

1） 在排除復(fù)雜故障，維修思路出現(xiàn)困惑和迷惘時(shí)，重新查看維修手冊(cè)，對(duì)結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行細(xì)致分析，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)意想不到的新思路。

2） 汽車(chē)維修必須用數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)話(huà)，尤其是異響故障的排除，只有根據(jù)廠家提供的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，才能準(zhǔn)確找到故障的根源。