《新能源汽车故障诊断与排除》课件-3-2 旋变信号故障的诊断与排除

情景三：驱动电机及控制技术故障排除新能源汽车故障诊断XINNENGYUANQICHEGUZHANGZHENDUAN旋变信号故障的诊断与排除任务2王先生购买的汽车，行驶里程八万公里，今天早上上班，按压启停开关，高压不能上电，仪表Ready灯不亮，同时蓄电池故障指示灯及动力系统故障指示灯点亮。经过诊断为旋变传感器故障，你知道旋变传感器的原理与检修吗？任务引入TasktointroduceNewTeaching新授学习目标技能目标知识目标学习目标1、了解旋变信号的产生和作用1、能够通过示波器查看旋变信号波形并分析2、能正确运用仪表进行旋变传感器检测3、能利用厂家技术手册进行旋变信号电路检测授课导航Navigation1旋转变压器的定义2旋转变压器的结构组成3磁阻式旋转变压器的工作原理旋转变压器的定义在电动汽车中变频器是由车辆驱动系统的ECU控制的，通过对6个IGBT场效应管的门控驱动电路、控制三相交流电的频率及次序来改变驱动电机的转速和转向，所以变频器的门控电路是变频器的核心。其中输入ECU的多种信号中，负责精准检测驱动电机转子的旋转位置的信号十分重要，相当于发动机上的曲轴位置传感器，如果旋变信号失效或者丢失，车辆将无法启动。旋转变压器又称旋变传感器，丰田车上也称解析器、转角传感器，是一种位置传感器，可精确检测转子的位置，方向、速度，用来对驱动电机或发电机（回收能量）进行方向、转速的控制。电机转子位置传感器常被称作旋转变压器或同步分解器，它是一种电磁式传感器，汽修行业里的人常常称它为“旋变”。电动车上的驱动电机现多为永磁同步电动机，这其中“位置传感器”的作用重大，它通常被用于检测电机转子旋转的瞬间准确位置。旋转变压器的定义电机原理示意图旋转变压器的结构组成

旋转变压器由定子和转子两部分组成，定子由高性能硅钢片叠成，其上有绕组作为变压器的原边接受励磁电压，励磁频率由控制单元控制，转子绕组相当于变压器的副边，通过电磁藕合在副边线圈上产生感应电压。定子采用3个线圈，励磁线圈A（输入），输出线圈S（正弦），输出线圈C（余弦）。S、C两线圈互成90度安装。旋转变压器的结构组成

普通变压器的原边和副边的线圈是相对固定的，中间有铁芯进行电磁交变，所以输出与输入的电压比是不变值。旋转变压器的原边、副边绕组随转子的角位移发生相对位置的改变，当转子的转角位置改变时，其副边绕组输出电压的大小会随转子角位移而发生变化，输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦的函数关系，或保持某一比例关系，或与转角范围内转角成线性关系。1.普通变压器与旋转变压器的区别旋转变压器的结构组成

电动车的驱动电机上多使用磁阻式旋转变压器，它是旋转变压器的一种特殊形式，利用磁阻原理来实现电信号间的转换。它的特点是原边与副边的绕组都放在电机定子的不同槽内，且均固定不旋转。原边绕组属励磁绕组通入正弦形的激磁电流，而副边是由两相线圈产生输出信号。磁阻式旋转变压器结构简单、占用空间尺寸极小，且励磁绕组、正弦绕组和余弦绕组均固装在定子上，它还采取无刷式结构，大大提高了系统的可靠性，其检测角位移精度极高，甚至可精确到“秒”，此外磁阻式旋转变压器的抗干扰能力较好，更适合车辆对电机驱动的多种要求。2.磁阻式旋转变压器的特点旋转变压器的结构组成

磁阻式旋转变压器的转子采取多极形状，磁极的外形应符合能感应正弦信号的特殊要求，因此磁场气隙应近似于正弦波的形状。利用气隙和磁阻的变化使输出绕组的感应电压会随机械转角作相应正弦或余弦的变化，同时转子必须满足多磁极的要求，旋转变压器的定子与转子的磁极数是不相同的，定子磁极数比转子的多。电机结构

3.磁阻式旋转变压器的结构旋转变压器的结构组成

旋变定子和转子的铁芯由铁镍软磁合金或冲有槽孔的硅钢片叠成。转子不用永磁材料制成，它是由驱动同步电机的永磁转子同轴带动旋转的。转子在旋转时通过磁阻原理在副边的两相绕组上分别感应出正弦及余弦电压信号，故称为正弦绕组和余弦绕组，产生彼此相差90°的电角度信号。旋变传感器绕线图旋转变压器的结构组成

采用的就是磁阻式旋转变压器，旋变转子与驱动电机转子同轴连接，随电机转轴旋转，旋变定子内侧有感应线圈，安装在驱动电机定子上。驱动电机转时，带动旋变转子旋转。旋变器与电机控制器通过6跟低压线束连接，2根是从电机控制器激励信号，另外4根分别是旋变器输出的正弦信号和余弦信号。6根信号线中任何一根线路出现故障都会导致驱动电机无法正常工作。磁阻式旋转变压器的工作原理磁阻式旋转变压器有三个绕组，包括有一个激励线圈、两个感应线圈等三组线圈，对外共有6条引线。激励线圈接受输入的正弦型激励电流，激磁频率通常有400Hz、3000Hz及5000Hz等多种。两个感应线圈，依据旋变的转子、定子的相互位置关系，调制出具有sin正弦和cos余弦包络的检测信号。如果激励信号是sinωt，转子与定子间的角度为θ，则正弦信号为sinωt×sinθ，而余弦信号则为sinωt×cosθ。根据sin、cos信号和原始的激励信号，通过必要的检测和比较电路即可高分辨率地检测出转子位置。磁阻式旋转变压器的工作原理激磁线圈、正弦线圈和余弦线圈均安置在定子槽内，输入的激磁绕组1-1是逐个磁极反向串接，而正弦线圈2-2及余弦3-3，则是以两个磁极为间隔，反向串接的输出绕组。当转子相对定子旋转时，定子、转子间气隙的磁导发生变化，每转过一个转子齿距，气隙的磁导变化一个周期。当转子转过一圈时，则变化出与转子齿相同的数个周期。气隙磁导的变化导致输入和输出绕组之间互感的变化，输出绕组感应的电势也随之发生变化。输出绕组按正弦及余弦规律变化来判断转子的瞬间位置以及旋转的方向。旋变信号产生原理NewTeaching实训任务准备（一）设备及工具准备序号设备及工具名称数量1整车1辆2道通MS908E汽车故障诊断仪1套3²数字万用表1套4个人防护套装2套5工位防护套装1套6一体化工量具1套7万用接线盒1套任务准备1.设置隔离栏隔离维修工位。2.在工位出口处设置高压安全警示牌，提醒周边人员工位正在进行高压电气维修。3.记录车辆铭牌信息。（二）场地设备准备（三）安全防护准备检查实训场地和设备设施是否清洁及存在安全隐患，配电箱、排查是否符合用电需求，如不正常请汇报老师并进行处理。（一）旋转变压器的故障诊断实施步骤

一辆汽车行驶里程八万公里，按压启停开关，高压不能上电，仪表Ready灯不亮，同时蓄电池故障指示灯及动力系统故障指示灯点亮。1.故障分析实施步骤电动汽车启动的必要条件之一旋变信号，类似于传统车的发动机曲轴位置传感器。旋变传感器用于检测电机转子的位置、转速以及旋转方向，当、将信号反馈给电机控制器，用于控制电机的驱动。当控制器接受不到此信号时，控制器无法获得电机转子位置等信号，无法判断电机通电相位顺序，故车辆无法进行高压上电。2.故障原因实施步骤旋变故障一般分为硬件故障，即旋变传感器本身线圈绕组及电机控制器故障，以及旋变传感器线束或接插件故障。3.故障诊断步骤实施步骤步骤1：车辆基本检查，检查前舱接插件线束是否连接到位。步骤2：运用诊断设备，连接解码仪，读取故障码，出现IPU电机控制器系统报出故障码：P1B105A、P1B105F、P1B1063三个故障码，VCU系统报出故障码：P1C3404故障码。3.故障诊断步骤实施步骤步骤3：通过故障码可以非常明确看出是旋变故障，此时需要进一步进行检查，并且读取数据流，检查有无异常。步骤4：查阅电气原理图，找到旋变信号线路针脚号，分别测量正弦、余旋、励磁的阻值。发现励磁正极与励磁负极电阻值，测量值为401.5Ω，异常，正常应在21Ω±5Ω左右。继续查找发现电机插头处针脚退