北汽EV160 纯电动汽车驱动系统异响故障诊断与排除

张春召

（广东省机械技师学院， 广东 广州 510000）

1 故障现象

一辆2014款北汽EV160纯电动汽车，已累计行驶里程81250km，车主反映车辆行驶时汽车底盘驱动桥处有异响和振动，车速越高，异响和振动越明显。

2 故障原因分析

根据该车已经使用6年，行驶里程超8万公里进行推断，该故障很可能是驱动电机或电机控制器线路氧化接触不良或松动、驱动桥内部磨损导致配合间隙过大所致，具体原因主要有以下几个方面。

1） 电源电路或线路氧化、接触不良或松动

驱动电机三相线如图1所示，MCU接口插件如图2所示。电源电路氧化、接触不良主要是电机控制器FB10熔断丝或电机继电器端子氧化、松动，导致接触不良，如图3所示，线路接触不良主要是电机控制器处的直流高压接口插件、交流高压接口插件、低压接口插件或驱动电机三相线路端子处松动或氧化导致接触不良，进而引起电机控制器对电机的控制出现间歇性中断，或驱动电机三相线路间歇性缺相，从而导致驱动电机行驶异响和振动，如图1和2所示。

2） 电机气隙异常

电机气隙是指电机定子与转子之间的间隙，如图4所示，电机气隙异常会导致电机运行时有比较沉闷的低频电磁声，且随电机电压升高而升高，严重时还会同时伴随有振动异响、电机温度异常升高等故障现象。

电机气隙需要考虑以下因素：为降低励磁电流，改善功率因数，气隙应尽量小；气隙小，谐波磁场及谐波漏抗增大，使起动转矩降低，杂散损耗增加，温升可能升高。为保证电机运行可靠性，避免气隙不均匀而引起定、转子相擦，气隙不能太小。

图1 驱动电机三相线

图2 MCU接口插件图

图3 FB10熔断丝或电机继电器位置

图4 电机气隙

异步电机或同步电机理论上是均匀气隙，实际上定子与转子之间的间隙是不均匀的，中小型电机气隙一般为0.2～1.5mm，且最大气隙Δmax-最小气隙Δmin小于0.7mm才属正常。

3） 驱动电机转子轴承损坏或转子轴向间隙过大

轴承损坏或间隙过大往往会造成高速运转时机械异响，所以造成电机驱动桥异响是显而易见的。

4） 驱动桥内主减差速器齿轮磨损或损坏

齿轮磨损或损坏往往也会造成运动零件的机械异响，尤其是安装在电机驱动桥内主减差速器齿轮这样高速旋转的零件，很容易造成电机驱动桥的异响。

3 故障检查

根据先外后内、先简后繁的原则，检查电机需要对电机进行就车拆装和分解，难度很大，所以应先对驱动电机和电机控制器外围电路进行检查。

3.1 驱动电机和电机控制器外围电路的检查

首先用故障珍断仪读取故障码，无故障码，接着检查电机控制器FB10熔断丝或电机继电器，该部件位于引擎盖右下方，如图3所示。检查发现FB10熔断丝和电机继电器并未松动，然后拆下并检查FB10熔断丝和电机继电器端子，检查发现均有较为严重的氧化，氧化会造成电机控制器供电电压不足，致使控制异常，为了排除是否是该原因引起的故障，于是更换了新FB10熔断丝或电机继电器。

接着断开维修开关，拆卸蓄电池负极，等待15min，佩戴高压绝缘手套，对电机控制器处的直流高压接口插件、交流高压接口插件、低压接口插件或驱动电机三相线路端子处进行检查，经检查未发现松动，端子接口也无氧化或损坏。

经过对驱动电机外围电路的检查，除FB10熔断丝或电机继电器端子严重氧化外并无其它故障，为了确定该故障是否是FB10熔断丝或电机继电器端子严重氧化所致，于是在所有零件复位后试车，故障现象依然存在。

根据上述的检查，可以确定该故障原因与驱动电机和电机控制器外围电路无关，故障根源应在电机内部。

3.2 驱动电机和主减差速器的拆装与检查

3.2.1 驱动电机转子轴承和转子轴向间隙的检查1） 驱动电机转子轴承的检查

就车拆卸驱动电机总成，转动电机轴，转动灵活无卡滞、无异响，上下拉并左右摇动电机轴并无任何松动，说明电机轴承正常。

2） 驱动电机转子轴向间隙的检查

由于驱动电机转子轴向间隙极小，一般在0.25～0.35mm之间，所以必须用磁性百分表进行检查，检查方法如图5所示，经检测该电机轴轴向间隙为0.30mm，属于正常范围。

图5 驱动电机转子轴轴向间隙的检查

3.2.2 电机气隙和减速器齿轮的检查1） 电机气隙的检查

拆卸驱动电机后端盖，用塞尺检查电机气隙，驱动电机气隙检查结果如下：最大气隙为1.12mm，最小气隙为0.75mm，最大气隙Δmax-最小气隙Δmin=0.37mm，小于0.7mm，均在标准气隙范围内。

2） 主减差速器齿轮的检查

就车拆卸主减差速器总成，主减差速器总成结构如图6所示，拆下端盖，仔细观察输入轴齿轮、中间轴齿轮1、中间轴齿轮2、差速器齿轮状况，经检查并无任何磨损或损坏状况。

图6 驱动电机传递路线和主减差速器结构

3.2.3 驱动电机动力传递路线分析

由于驱动电机和主减差速器并未发现任何故障，故障排除进入的困惑与迷惘之中，于是只能对驱动桥的动力传递过程进行重新分析，以便能找些灵感。

1） 驱动桥动力传递路线分析

驱动桥动力传递路线如图6所示，驱动电机→输入轴→输入轴齿轮→中间轴齿轮1→中间轴齿轮2→差速器齿轮→差速器→左右半轴→左右车轮。

2） 主减差速器结构分析

通过对驱动桥动力传递路线分析发现，动力从驱动电机传递到车轮必须经过主减差速器的3个轴，即输入轴、中间轴和输出轴，这3个轴处均有两个轴承，通过查询维修手册发现，输出轴轴承与后端盖之间存在一个装配的轴向间隙，若此处轴向间隙过大时，就会引起行驶异响和振动，此时可以通过调整垫片进行调整，为了验证猜测，需要对该间隙进行测量和计算，以判断是否已经超过正常间隙范围。

3.2.4 主减差速器输出轴轴向间隙的检查

1） 输出轴轴承至前端盖的高度测量

输出轴轴承至前端盖的高度如图7所示，该高度通过高度尺进行测量，测量方法如图8所示。首先将基准尺放置在后端盖上，高度尺放置在基准尺上，测量结果如表1所示。

图7 输出轴轴承至前端盖的高度

图8 输出轴轴承至前端盖的高度测量

表1 输出轴轴承至前端盖的高度测量结果

图9 后端盖至输出轴轴承座深度测量

2） 后端盖至输出轴轴承座深度的测量

后端盖至输出轴轴承座的深度可通过深度尺进行测量，测量方法如图9所示，首先将基准尺放置在后端盖上，深度尺放置在基准尺上，测量结果如表2所示。

注意：由于轴承座是通过垫片来调整轴承间隙的，而垫片位于轴承座的外圈，所以测量深度时要测量轴承座外圈。

3） 输出轴轴向间隙的计算

输出轴轴向间隙的计算方法如图10所示。差速器齿轮输出轴轴向间隙=输出轴轴承至前端盖的高度-后端盖至输出轴轴承座的深度。根据表1和表2测量的结果，输出轴轴承至前端盖的高度为50.55mm，后端盖至输出轴轴承座的深度为51.96mm，差速器齿轮输出轴轴向间隙为：51.96mm-50.55mm=1.41mm。

表2 后端盖至输出轴轴承座深度的测量结果

图10 输出轴轴向间隙进行计算

4） 主减差速器输出轴轴向间隙数据对比分析

根据厂家的技术要求，垫片厚度最小为0.5mm，最大为1.2mm，主减差速器输出轴轴向间隙数据对比分析如表3所示，可以调整的轴向间隙范围为0.50～1.20mm，该主减差速器输出轴轴向间隙为1.41mm，已经超出了技术规格，不在可维修的范围内，已经达到了报废标准，必须更换主减差速器总成，所以驱动系统产生异响和振动的原因也在于此。

表3 主减差速器输出轴轴向间隙数据对比分析

4 维修总结

更换主减差速器总成，重新试车，故障现象消失。

1） 在排除复杂故障，维修思路出现困惑和迷惘时，重新查看维修手册，对结构原理进行细致分析，往往会发现意想不到的新思路。

2） 汽车维修必须用数据来说话，尤其是异响故障的排除，只有根据厂家提供的准确数据进行对比分析，才能准确找到故障的根源。