新能源客车电机控制器异常损坏分析

新能源客车电机控制器异常损坏分析

蒋,锐

武汉西埃电器有限公司  湖北  武汉  430205

摘要：新能源客车，由电机控制器控制电机工作。在控制器的内部，电解电容和IGBT模块是重要组成部分。如果发生故障，整车将不能运行。本文首先从新能源汽车的分类与特征开始，接着对新能源客车电机控制器的原理进行概述，最终针对新能源客车常见的电机控制器异常损坏事故，进行检查和拆解，发现主要故障件是IGBT模块和母线电容。

关键词：新能源汽车；电机控制器；设计；测试

引言

目前，新能源汽车是未来的趋势，传统燃油汽车将逐步被新能源汽车替代。新能源汽车与传统燃油汽车相比，既能满足人们对汽车的使用需求，又能降低汽车对环境的污染。同时，随着新能源汽车的发展以及油价的不断涨价，新能源汽车用车成本相对于传统燃油汽车，有明显的优势。此外，新能源汽车加速了汽车的智能化，让汽车更好地服务人类。

1新能源汽车的分类与特点

要让车辆能够正常地跑起来，必须要有足够的动力。从早期的蒸汽，到现在常用的汽油、柴油、电能、氢燃料等。汽车行业经过100多年的发展以及外部因素的变化，现阶段最好的动力来源为电能。根据车辆的运行方式，又分为纯电动汽车、油电混合动力汽车、燃料电池电动汽车等。

2电机控制器的原理

电机控制器，英文全称为Motor Controller Unit，简称MCU，用来控制电机的启动、停止、转速、转向等。其工作原理是利用 CAN网络与整车进行通信，通过电机控制器功率模块，将直流电转换成交流电，并将其输送到电机中。通过电压和电流的变化来改变电机的转速和方向。同时具备电流、电压、温度、位置等的检测及故障诊断功能。

电机控制器主要由功率模块（IGBT模块、MOSFET功率管、SiC模块）、驱动模块、控制模块、母线电容、铜排、线束、高压连接器、低压连接器、外壳等组成。

3电机控制器异常损坏分析

3.1案例分析

（1）在汽车运转过程中，电动机控制器内部温度发生异常。但因为电机控制器内部的温度传感器发生故障，在仪表上没有报警电动机控制器的温度和其它有关的故障。IGBT模块在长期高温运行的情况下，将会损坏；同时，也会引起电机控制器内部温度过高，导致其它器件损坏。

（2）在外部电机或者驱动电路电源，受到外界干扰时，例如：器件松动、金属异物、材料老化等，产生故障，但整车未及时识别并报警故障，也会导致IGBT模块等器件损坏。

（3）器件累计装配公差较大，存在较大的应力。使用初期不能及时发现，随着使用年限增加以及车辆颠簸造成的螺栓扭力衰减，导致连接点位置接触电阻变大，温升变大。从而导致相关的IBGT等器件温度升高，器件老化失效。

（4）母线电容散热不良，导致长期高温，使用寿命降低。

（5）母线电容绝缘不良，导致短路，电容损坏。

4可行性预防措施

4.1主要故障点排查

（1）对于外部因素，导致温度失控，造成器件损坏的问题，参考下表方案；

（2）对于内部器件，重点排查，参考下表方案；

（3）优化软件。监控电机、电控的进出水管流量及温度，并设置保护策略，发现故障，立即整车报警。同时根据整车使用器件及器件寿命，适当降低功耗，做保护策略，保证整车安全、延长使用寿命。

4.2更换母线电容

（1）根据试验数据：在70℃的条件下，母线电容的使用寿命大约是100000小时，一般的母线电容的年衰减损耗大约是10%-12%。在长期的充放电过程中，电容容值的降低，会导致输出功率降低。为保证控制器的安全工作和正常使用寿命，建议及时更换母线电容。

（2）为合理化解决母线电容的问题，可以在现有硬件及结构的基础上，增加母线电容周围的温度、绝缘、耐压的软件计算策略，提前判断母线电容是否正常。

4.3做好电机控制器的保养工作

（1）在维修作业中，应该对各连接螺栓进行检查，防止螺栓松动，导致器件异常高温或者损坏；同时检查各密封位置，是否存在漏液、渗液的情况。

（2）针对电机控制器绝缘不良的问题，在维修作业中要对绝缘、耐压进行检测，对不符合要求的，要查找原因并整改合格后才能使用；

（3）有条件的售后服务店，建议按照《电机控制器下线检测标准》定期进行检测，做到“早发现，早处理”。

结束语

随着汽车行业的快速发展，保有量的不断增加，对石油的需求越来越大，能源和环保问题越来越明显。所以，以混合动力为代表的新能源汽车，逐步成为当今汽车工业的主流发展趋势和研究重点。在新能源客车电机控制器，常见异常损坏的案例中，一是电气设备和零部件的使用寿命更迭失效；二是后期的维护不足。为了降低电机控制器异常，导致的经济损失，以及安全事故风险，应该加强对电机控制器的检查和日常的维护，避免电机控制器系统的异常损坏，确保电动机控制系统工作正常。

参考文献：

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