近年来,稠浊动力系统逐渐被消费者认识和接管,干系的销量和保有量得到了快速增长。
但是,很多维修职员不知道如何维修稠浊动力汽车,究其缘故原由为:稠浊动力系统有两个驱动系统,无力故障涉及到存在相互影响关系的零部件比较多。

稠浊动力系统按动力传输路线不同可分为串联式、并联式和混联式三种。
根据输出轴构造不同,并联式稠浊动力系统又可分为单轴式(见图1)和双轴式两种。
针对稠浊动力系统售后维修市场现状,本文以单轴并联式稠浊动力系统为例剖析无力故障。

并联式混淆动力系统无力故障分析与解决方法 汽车知识

并联式稠浊动力系统构造和事理

并联式稠浊动力系统有两个通过机器办法相互连接的驱动系统,即发动机系统和驱动电动机系统。
这两个别系根据不同的事情模式分别单独驱动或联合驱动汽车行驶。

并联式稠浊动力系统紧张由发动机、电动机、电动机掌握器、动力电池组、稠浊动力系统掌握器(HCU)、自动离合器等组成。
HCU通过CAN总线与稠浊动力系统其他掌握器连接,并通过CAN总线下达掌握指令以及进行数据交互。

并联式稠浊动力系统常日有以下四种事情模式[1](见图2):

当车速较低或起步时,与发动机连接的自动离合器分离,仅电动机供应转矩,发动机不事情。
此时稠浊动力系统处于纯电动模式。
当加速或爬坡时,自动离合器接合,发动机作为根本动力输出转矩并运行在高效区上限区域,电动机填补发动机输出转矩的不敷,发动机与电动机共同输出转矩以保障整车正常运行。
此时稠浊动力系统处于联合驱动模式。
当高速行驶时,自动离合器接合,电动机空转,发动机单独知足整车动力需求并输出功率。
此时稠浊动力系统处于发动机单独驱动模式。
在电池SOC值较低的情形下,如果整车需求转矩位于发动机高效运行区下限值区域,稠浊动力系统开启行车充电模式,使发动机运行在高效区,并将剩余的驱动能力转化成电能存储在动力电池组内。
当下坡或减速制动时,发动机停滞运行,与发动机连接的自动离合器分离,电动机根据由车速和电池SOC掌握的回馈制动MAP将动能转化成电能储存在动力电池组内。
在动力电池组处于不许可充电的状态下,电动机既不产生电能,也不参与整车制动。
此时,整车制动扭矩由摩擦制动器单独供应。

单轴并联式稠浊动力系统无力故障缘故原由剖析

单轴并联式稠浊动力系统的组合比较多。
为便于无力故障缘故原由剖析,本文假设其组合为“高压共轨发动机+铁锂动力电池组+永磁驱动电动机系统+自动离合器”。

导致稠浊动力系统无力的缘故原由紧张有两种,即零部件存在功能性失落效和稠浊动力系统保护功能被触发。
下文将从动力电池组、永磁驱动电动机系统、高压共轨发动机和自动离合器四个方面剖析导致稠浊动力系统无力的故障缘故原由。

1.动力电池组故障缘故原由剖析

动力电池组是稠浊动力系统的能量储存装置,包括电池单体、电池管理系统(BMS)、传感器及连接组件等,导致稠浊动力系统无力故障的紧张缘故原由为:一是HCU对电池开启了保护功能,二是电池单体存在故障。
一是HCU对电池开启了保护功能,二是电池单体存在故障。

HCU对电池开启保护功能紧张由SOC和温度参数触发,并通过“割断高压”和“限定扭矩”办法阻挡电池过充、过放和温度过高,达到保护电池的目的。
电池温度过高紧张由其散热系统故障导致,如散热风扇不转、进排气管道堵塞等。
BMS实时监控单体电压、总电压、总电流和温度等参数,对动力电池组剩余容量SOC值进行估算,并将数据实时反馈给HCU。
当HCU吸收到的电池温度数据大于电池温度保护MAP(见图3)设定的最小阀值(如50℃)时,HCU通过减小电池输出电流来限定电动机转矩输出,使电池内部发热量减少,以达到降落电池内部温度的目的。
在低温(如-20℃)时,电池内阻增大,放电性能变差。

为防止电池过充和过放,HCU也会对低温状态下的动力电池组进行保护。
当温度传感器失落效或涌现旗子暗记漂移时,BMS实时反馈给HCU的缺点温度数据也会误导HCU开启电池保护功能,使车辆涌现无力故障。
当SOC偏低(如低于40%)时,电池放电保护功能被触发,HCU依据电池放电SOC限定MAP(见图4)限定电动机输出转矩。
当BMS对SOC估算存在较大偏差时,SOC会涌现跳变故障。
此时,可能会触发电池放电保护功能,乃至会导致整车抛锚。

电池单体的破坏不仅直接影响电池的充电和放电,还影响BMS对动力电池组SOC的估算以及电池内部温度数据,终极通过SOC和温度参数来影响整车动力输出。

2.永磁驱动电动机系统故障缘故原由剖析

永磁驱动电动机系统是稠浊动力系统核心部件之一,紧张由永磁电动机、电动机掌握器和连接组件等组成。
导致稠浊动力系统无力故障的紧张缘故原由为:永磁电动机输出功率变小;电动机掌握器存在故障;驱动电动机系统温度保护功能开启。

永磁电动机输出功率变小的紧张缘故原由为:电动机定子匝间存在短路故障;电动机存在“失落磁”故障;电动机旋转变压器涌现故障。

电动机定子匝间短路故障是一种常见的毁坏性强故障,不仅会导致线圈匝数变少,电动机输出转矩变小,还会产生高于正常电流许多倍的大电流,使线圈发热量增大,加速线圈绝缘层的变质老化。
在大电流和高温工况下,永磁电动机随意马虎产生“失落磁”故障[2]。
“失落磁”故障常日会导致电动机效率降落、振动及噪声增加。
永磁电动机定子匝间短路故障既能产生大电流,又能使电动机处于高温状态,因此能导致电动机涌现“失落磁”故障。
旋转变压器在永磁电动机中紧张用于检测位置、速率和角度等旗子暗记。
当其涌现故障(如发生零位偏移)时,会导致永磁电动机无法起动或输出转矩变小等征象。

电动机掌握器由功率模块、驱动模块、掌握模块和传感器等组成,不仅能将电池的高压直流电转换成三相交流电,还能在能量回收时将电动机发出的三相交流电转换成直流电给电池充电。
无力故障常日由功率模块(如IGBT)故障导致。
导致IGBT涌现故障的紧张缘故原由包括过流、过压、过温和旗子暗记缺失落等。
当IGBT涌现故障(如开路)时,电动机掌握器输出波形发生畸变,电动机能连续运行,但会引起输出转矩减小、发热和绝缘破坏等问题[3]。

电动机和电动机掌握器在事情过程中都会存在一部分电能转化成热能的征象。
这些热能如果不能及时散发出去,会使得电动机和电动机掌握器因温度过高而导致元器件破坏。
因此,不仅须要对电动机和电动机掌握器采取风冷或水冷办法进行冷却,还须要采取温度传感器实时监控冷却效果。
当温度传感器检测到电动机或电动机掌握器温度达到温度保护MAP设定的保护阀值(见图5)时,HCU通过减小电动机掌握器输出电流来限定转矩输出。
由于HCU无法分辨传感器旗子暗记的真伪,因此当温度传感器发生故障(如旗子暗记发生漂移)时,HCU对电动机和电动机掌握器的温度保护功能也会被触发。

3.高压共轨发动机故障缘故原由剖析

虽然并联式稠浊动力系统存在驱动电动机系统,但发动机在车辆行驶过程中依然扮演着根本动力的角色。
因此,当发动机涌现无力故障时对稠浊动力汽车的动力性影响非常大。
导致高压共轨发动机涌现无力故障的缘故原由紧张为:电控燃油喷射系统故障;冷却系统故障;气缸压力不敷;排气系统故障。

电控燃油喷射系统由空气供给系统、燃料供给系统和掌握系统三部分组成。
空气供给系统导致发动机无力的详细表现为进气管路供气能力不敷,常日由空气滤清器堵塞,进气管路严重漏气、增压器破坏、节气门卡滞、流量计堵塞等缘故原由造成。
燃油供给系统导致发动机无力的紧张缘故原由为燃油供给能力不敷(如柴油滤器堵塞、高压共轨管泄压阀开启、输油泵和高压油泵故障等)和喷油器故障(如喷孔堵塞、针阀卡滞或烧蚀、电磁阀不事情等)。
掌握系统导致发动机无力的紧张缘故原由为实行器和传感器存在故障(如燃油计量阀故障导致燃油压力非常,增压压力传感器旗子暗记漂移导致空燃比掌握禁绝确等)和传感器数据触发保护功能开启(如凸轮轴位置传感器或轨压传感器旗子暗记丢失触动员员机开启“跛行回家”功能)。

冷却系统涌现故障(如水泵或散热风扇不事情)时会导致发动机水温高。
当发动机水温升高到一定数值(如105℃)时,发动机掌握器ECU开启热保护功能,并限定发动机扭矩输出。

缸压不敷的紧张缘故原由为:

气缸垫密封不严,存在漏气征象。
气门与气门座之间的密封锥面存在烧蚀征象或者积炭过多,气门密封不严[4]。
缸套或者活塞环磨损严重,气缸窜宇量过大。
气门弹簧断裂或弹力变小无法赌气门密封。

排气系统导致发动机无力的紧张缘故原由为:

排气管路堵塞导致排气背压过大,赌气缸内废气增加,影响发动机燃烧,致使发动机输出功率减小。
SCR后处理系统涌现CAN网络通信故障、与排放干系的零部件故障、添蓝罐内添蓝液位过低(比如低于13%)、氮氧传感器检测到尾气超标等征象时,ECU激活减转矩功能,并对发动机进行减转矩处理[5]。

4.自动离合器故障缘故原由剖析

稠浊动力系统的自动离合器常日是在干式摩擦离合器根本上增加掌握器CCU和实行机构改造而成。
CCU通过掌握电动、气动或液压实行机构来使离合器通报和中断车辆动力。
图1中,当自动离合器1涌现故障时,发动机的转矩通报和中断受到影响;当自动离合器2涌现故障时,稠浊动力系统的总转矩通报和中断受到影响。
自动离合器导致稠浊动力系统无力的紧张表现为:离合器压盘对从动盘的压紧力不敷,从动盘涌现打滑征象。

从动盘涌现打滑征象的紧张缘故原由为:

离合器压紧弹簧(或膜片弹簧)发生形变或折断,从动盘所受的压紧力减少或消逝。
离合器踏板自由行程过小或实行机构无法正常回位(如气缸卡滞),分离轴承对膜片弹簧产生浸染力,从动盘所受的压紧力变小。
从动盘上存在油污或老化变硬,从动盘与压盘之间的摩擦力变小。
从动盘存在严重磨损或者被烧坏征象,与压盘之间的间隙过大,压盘无法压紧从动盘。
离合器压盘及盖总成与飞轮之间的紧固螺栓存在松动征象。

并联式稠浊动力系统无力故障办理方法

并联式稠浊动力系统无力故障排查不仅须要考虑驱动电动机系统、发动机以及动力电池组等零部件的单独影响,还须要考虑它们之间的相互影响,因此要比仅利用传统发动机驱动的车辆无力故障排查繁芜很多。
例如:并联式稠浊动力系统输出转矩为发动机和电动机输出转矩的矢量和,动力电池的温度和SOC值影响电动机的转矩输出,自动离合器的事情状态影响发动机和电动机输出转矩的耦合。

为能在浩瀚影响成分中快速找到故障点,可以采取“问”和“切”方法查找故障:

理解故障干系信息。
常日通过向驾驶员讯问车辆无力时的故障征象和故障发生前的经历,以及查询车辆以前的故障记录来得到干系信息。
目的是为了尽可能多的节制故障信息,以快速找到办理无力故障的打破口。
读取故障码。
通过故障指示灯或者诊断工具查看稠浊动力系统故障码,理解系统当前故障码和历史故障码。
如果不存在当前故障码,则可以历史故障作为故障排查的参考信息。
如果存在当前故障码,则根据故障码提示的内容检讨干系零部件是否存在功能失落效故障。
一样平常情形下,掌握器开启保护功能以及有传感器或检测电路的零部件发生故障(如电池温度过高、电池单体电压超高限、喷油器开路故障等)时都会存在相应确当前故障码,机器连接部位以及无检测电路的零部件发生故障(如喷油器针阀卡滞、从动盘打滑等)时掌握器不会报故障码。
用诊断工具读取零部件运行参数或者采集稠浊动力车辆行驶时的数据流,并对它们的数值进行剖析判断。
例如:发动机停滞状态下,如果进气压力传感器丈量值只有0.07MPa,此时可判断进气压力传感器存在故障。

图1中自动离合器1结合瞬间,如果发动机转速与电动机转速不一致,则可剖断自动离合器回位慢;车辆急加速过程中,如果发动机转速与车速攀升不成正比,有时车辆还溘然涌现“卡顿”征象,则可剖断自动离合器涌现打滑故障。
根据零部件参数和数据流来剖析故障点时,须要维修职员熟习零部件某状态下的参数以及理解稠浊动力系统的掌握策略,然后按照零部件之间的干系性从易到难进行剖析和检讨。
例如:根据稠浊动力系统掌握策略,在稠浊动力车辆起步阶段剖析驱动电动机系统和动力电池组故障,在发动机高效运行时剖析发动机故障。

结 语

稠浊动力系统的动力输出涉及到多个零部件,因此其无力故障打消也相应变得繁芜。
上文的故障缘故原由剖析实际因此稠浊动力系统出厂时各方面指标均合格为条件。
如果出厂前稠浊动力系统存在配套上的失落误,稠浊动力系统依然会涌现无力故障。
例如:发动机和电动机的功率偏小;动力电池组和发动机散热系统的散热能力不敷。
此时仅仅采取维修的办法根本无法打消无力故障,须要稠浊动力汽车厂家对稠浊动力系统进行优化和改良。

本文已在《汽车工艺师》杂志

2021年第 5 期 “汽车技能” 栏目 P52-P58揭橥。

部分图片来自摄图网

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