Автомобиль / Силовая установка / Гибридная силовая установка / Неисправности - Гибридная силовая установка / Неисправность тягового электродвигателя

Неисправность тягового электродвигателя

Неисправность тягового электродвигателя - электрический, электромеханический, изоляционный, температурный или механический дефект тягового электродвигателя гибридного автомобиля, из-за которого электрическая машина не может правильно создавать крутящий момент, работать генератором или выполнять команды системы управления. В технической англоязычной терминологии используются названия Traction Motor Fault и Traction Motor Failure. English-поле этой страницы в Генеральной карте TESMA не заполнено, поэтому эти названия являются техническими эквивалентами, а не отдельно подтвержденным английским каноном TESMA.

Тяговый электродвигатель работает как часть единой системы. Его момент зависит от инвертора, высоковольтной батареи, доступных Charge и Discharge Power Limit, температуры, охлаждения, положения ротора, команд Hybrid Control ECU, ABS/ESC и механической части привода.

Поэтому слабый разгон, уменьшение рекуперации или motor-related DTC сами по себе не доказывают физический дефект электродвигателя. Сначала необходимо понять, какую команду мотор получил, была ли доступна необходимая энергия и правильно ли инвертор управлял электрической машиной.

Какие неисправности могут возникать

повреждение обмоток;
межвитковый дефект;
нарушение изоляции относительно корпуса;
повреждение фазных соединений;
перегрев;
неисправность resolver или другого rotor-position sensor;
повреждение подшипников;
механическое заклинивание;
повреждение ротора;
повреждение статора;
попадание влаги или технической жидкости;
неисправность температурного датчика;
повреждение внутренних HV-соединений;
последствия ДТП;
механический дефект e-drive или transaxle, ошибочно принимаемый за неисправность мотора.

Тяговый мотор в разных архитектурах

Электрическая машина может быть:

установлена между ДВС и трансмиссией;
интегрирована в гибридный transaxle;
установлена на отдельной оси;
частью e-AWD;
объединена с редуктором и дифференциалом;
одной из нескольких электрических машин автомобиля.

Обозначения MG1, MG2, Motor A, Motor B, Front Motor и Rear Motor зависят от производителя. Нельзя переносить назначение конкретного обозначения между разными платформами.

Типы электрических машин

В HEV/PHEV могут применяться:

Permanent Magnet Synchronous Motor - PMSM;
Interior Permanent Magnet Synchronous Motor - IPMSM;
Induction / Asynchronous Motor;
Wound-Field Synchronous Motor;
другие конструкции.

Тип мотора влияет на электрическую характеристику, датчики, управление, температуры и диагностические критерии.

Универсального сопротивления обмоток, фазного тока или предельной температуры для всех traction motor нет.

Повреждение обмоток

Возможны:

межвитковое замыкание;
нарушение фазного соединения;
локальный перегрев;
деградация изоляции;
утечка относительно корпуса;
повреждение внутреннего контакта.

Это может привести к аномальному току, нестабильному моменту, перегреву, inverter-related DTC, motor-control DTC или нарушению изоляции высоковольтной системы.

Межвитковый дефект

Он не всегда выглядит как очевидное короткое замыкание.

Проблема может проявляться:

только под нагрузкой;
после прогрева;
на определенной частоте вращения;
при высоком моменте;
при рекуперации.

Поэтому обычное измерение сопротивления не исключает сложный дефект обмотки.

Нарушение изоляции мотора

Причинами могут быть:

перегрев;
старение изоляционных материалов;
влага;
попадание жидкости;
механическое повреждение;
ДТП;
повреждение HV-выводов.

При общем isolation DTC мотор остается только одним из возможных источников. Используется проверка изоляции высоковольтной системы.

Resolver и положение ротора

Инвертор должен точно знать положение ротора, чтобы правильно формировать момент.

При ошибочном signal возможны:

No Ready;
рывки;
нестабильный момент;
ограничение тяги;
отключение электрического привода;
motor-control DTC;
inverter-related DTC;
проблемы генераторного режима.

Resolver DTC не означает автоматическую замену мотора. Проверяются sensor, wiring, connector, shielding, calibration и controller.

Подшипники

Возможные признаки:

гул;
вой;
шорох;
вибрация;
рост шума с частотой вращения;
нагрев;
механическое сопротивление.

Но шум в зоне e-drive не равен неисправности подшипника мотора.

Что может шуметь вместо мотора

редуктор;
дифференциал;
подшипники редуктора;
приводные валы;
ШРУС;
ступичные подшипники;
шины;
тормоза;
опоры агрегатов;
резонанс кузова;
нормальный электромагнитный тон.

Ротор

В зависимости от конструкции возможны:

механическое повреждение;
контакт ротора со статором;
дисбаланс;
последствия разрушения подшипника;
тепловое повреждение.

Это способно вызвать вибрацию, шум, токовые отклонения и перегрев.

Перегрев

Высокая Motor Temperature не доказывает сгоревшие обмотки.

Причины:

длительная высокая нагрузка;
плохое охлаждение;
неисправный насос;
воздух в жидкостном контуре;
неисправный датчик;
аномальный ток;
механическое сопротивление;
неисправность инвертора.

Thermal derating

Защитная система может уменьшить:

Requested Torque;
электрическую тягу;
рекуперативный момент;
доступную электрическую мощность.

Это не является самостоятельным доказательством повреждения электрической машины.

Температурный датчик

Неправильный Motor Temperature PID может быть связан с:

датчиком;
проводкой;
разъемом;
электроникой;
неправильной интерпретацией диагностического параметра.

Полезно сравнивать показания после длительного cold soak.

Слабая электрическая тяга

Причинами могут быть:

деградация высоковольтной батареи;
низкий Discharge Power Limit;
температурное ограничение батареи;
неисправность инвертора;
thermal derating мотора;
resolver;
ABS/ESC;
механический привод;
общая стратегия Hybrid Control.

Requested и Actual Torque

Requested низкий и Actual низкий

Электродвигатель может работать правильно. Нужно найти причину, по которой центральный контроллер не запрашивает больший момент.

Requested высокий, Actual низкий

Проверяются:

мотор;
инвертор;
HV supply;
resolver;
фазные цепи;
температура;
механический привод.

Requested и Actual совпадают, но автомобиль слабый

Необходимо выяснить причину низкого системного запроса и оценить передачу момента к колесам.

Motor Current

Ток нужно оценивать одновременно с:

Requested Torque;
Actual Torque;
Motor Speed;
DC Bus;
Battery Power Limits;
Motor Temperature;
режимом тяги или генерации.

Универсального нормального Motor Current не существует.

Фазные данные

Некоторые системы предоставляют фазные или связанные с фазами параметры.

При их анализе учитываются:

название PID;
масштабирование;
режим работы;
OEM-алгоритм;
возможности конкретного сканера.

Универсального допустимого дисбаланса нет.

Motor Speed

Параметр сопоставляется со скоростью автомобиля, передаточным отношением, torque и resolver data.

Неправдоподобная скорость может быть проблемой измерения положения, а не механическим разрушением.

Resolver Angle / Rotor Position

После отдельных ремонтов может потребоваться калибровка положения ротора. Это зависит от платформы.

DTC тягового мотора

Коды могут относиться к:

rotor position;
motor current;
motor temperature;
torque performance;
phase circuit;
isolation;
inverter interaction;
motor speed;
internal monitoring.

DTC указывает направление проверки, но не всегда физически неисправную деталь.

Freeze frame

Сохраняются:

Ready Status;
Motor Speed;
Requested Torque;
Actual Torque;
Motor Current;
Motor Temperature;
Resolver / Rotor Position;
DC Bus Voltage;
Battery SOC;
Battery Current;
Charge Power Limit;
Discharge Power Limit;
Inverter Temperature;
режим тяги или рекуперации;
сопутствующие DTC.

Почему нужно проверять инвертор

Инвертор формирует управляемые токи электрической машины. Его неисправность способна полностью имитировать motor fault.

Поэтому Генеральная карта TESMA прямо рекомендует для этой страницы «Диагностику инвертора».

Мотор или инвертор

Больше оснований подозревать инвертор:

силовые inverter DTC;
DC bus fault;
зависимость от Inverter Temperature;
power module errors;
неправильное управление фазами без подтвержденного motor defect.

Больше оснований подозревать мотор:

повторяемое motor-specific electrical deviation;
подтвержденная проблема rotor-position sensing в motor assembly;
подтвержденный motor isolation fault;
локализованный механический шум;
подтвержденный дефект обмоток или подшипников.

Мотор или HV-батарея

Если диагностика высоковольтной батареи показывает низкий Discharge Power Limit, Hybrid Control может заранее уменьшить Requested Torque.

Слабый разгон при таком сценарии не подтверждает неисправность мотора.

Мотор или ограниченная рекуперация

Слабая рекуперация не является тестом тягового мотора.

Причины:

высокий SOC;
низкий Charge Power Limit;
холодная батарея;
перегретая батарея;
ABS/ESC;
инвертор;
низкая скорость;
blended braking strategy.

Мотор или механическая часть

При правильном электрическом моменте проблема передачи тяги может находиться в:

редукторе;
дифференциале;
зубчатой передаче;
муфте;
приводном валу;
ШРУС;
механической части трансмиссионного модуля.

В TESMA «Трансмиссия» является отдельным верхним разделом, поэтому ее неисправности не нужно автоматически относить к traction motor.

Мотор или ступичный подшипник

Wheel-speed dependent гул может быть связан со ступицей, шиной или другими вращающимися элементами.

Для motor/e-drive шума полезно сравнивать:

Motor RPM;
тягу;
рекуперацию;
Requested Torque.

Нормальный электромагнитный звук

Электрический привод может создавать штатный свист или высокочастотный тон.

Поводом для диагностики является новое изменение:

сильное усиление;
механический хруст;
вибрация;
перегрев;
DTC;
аномальная зависимость от нагрузки.

Внешний осмотр

До вскрытия HV-компонентов проверяют:

следы ДТП;
корпус e-drive;
утечки;
внешние HV-кабели;
охлаждение;
крепления;
воду;
следы предыдущего ремонта.

Охлаждение мотора

Электрическая машина может использовать отдельный или общий контур высоковольтного охлаждения.

Оцениваются:

Coolant Temperature;
Pump Request;
реальная циркуляция;
клапаны;
теплообменник;
воздух в системе;
temperature sensors.

Звук насоса не доказывает нормальный поток.

Isolation fault

При подозрении на изоляционный дефект нельзя произвольно подключать megohmmeter к силовой электронике.

Метод, тестовое напряжение и контрольное значение определяются производителем.

Универсального traction motor isolation resistance нет.

Можно ли проверить обмотки мультиметром

Простой тест не исключает:

межвитковую проблему;
температурно зависимый дефект;
динамическую асимметрию;
resolver fault;
механическую неисправность.

Проблема только после прогрева

Возможны:

thermal derating;
температурный insulation fault;
resolver drift;
подшипниковый дефект;
недостаточное охлаждение;
аномальный ток.

Проблема при большом моменте

Нужно записывать:

Requested Torque;
Actual Torque;
Motor Current;
Motor Speed;
Motor Temperature;
DC Bus;
Battery Current;
Discharge Power Limit;
Inverter Temperature.

Проблема только при рекуперации

Проверяются:

Requested Regenerative Torque;
Actual Regenerative Torque;
Motor Current;
Motor Speed;
Charge Power Limit;
SOC;
ABS/ESC;
температуры.

Алгоритм подтверждения неисправности

Идентифицировать автомобиль по VIN.
Определить HEV/PHEV архитектуру.
Определить количество электрических машин.
Определить Motor ID из DTC.
Зафиксировать симптом.
Уточнить зависимость от speed, torque и temperature.
Уточнить тяговый или генераторный режим.
Проверить ДТП, затопление и историю ремонта.
Проверить сеть 12 V.
Выполнить полное сканирование.
Сохранить DTC.
Сохранить freeze frame.
Проверить Battery SOC.
Проверить Charge Power Limit.
Проверить Discharge Power Limit.
Проверить DC Bus.
Проверить Motor Speed.
Проверить Requested Torque.
Проверить Actual Torque.
Проверить Motor Current.
Проверить Motor Temperature.
Проверить Resolver / Rotor Position.
Проверить Inverter Temperature.
Проверить Derating Status.
Проверить охлаждение.
При isolation DTC локализовать HV-систему.
При resolver DTC проверить sensing circuit.
При шуме сопоставить Motor RPM и wheel speed.
Проверить редуктор и привод.
Безопасно воспроизвести рабочий режим.
Сравнить Requested и Actual.
Оценить Motor Current в контексте момента.
Проверить повторяемость.
Исключить HV-батарею как источник power limitation.
Исключить инвертор как источник неправильного управления.
Исключить ABS/ESC limitation.
Подтвердить electrical, sensing, isolation или mechanical defect.
Определить ремонтопригодность конструкции.
Выполнить ремонт тягового электродвигателя или предусмотренную замену.
Повторить проверку после ремонта.

Пять практических сервисных случаев

Случай 1 - слабая тяга, мотор исправен

Actual Torque был низким, но Requested Torque оказался таким же низким.

Причина - ограниченный Discharge Power Limit HV-батареи.

Вывод: мотор не был неисправен.

Случай 2 - motor DTC из-за resolver

Автомобиль дергался и отключал электрическую тягу.

Проблема была локализована в rotor-position sensing circuit, а не в силовых обмотках.

Случай 3 - гул оказался ступичным подшипником

Шум зависел от wheel speed и боковой нагрузки, но практически не зависел от motor torque.

Источник находился в ступице.

Случай 4 - thermal derating из-за охлаждения

После длительной нагрузки снижался Requested Torque.

Motor Temperature была высокой из-за недостаточного охлаждения, а внутреннего повреждения мотора не подтвердили.

Случай 5 - isolation fault действительно оказался в моторной ветви

Общий HV-код не показывал конкретный компонент.

Только последовательная OEM-локализация подтвердила моторную ветвь.

Типичные ошибки

1. Менять мотор из-за слабого разгона

Сначала проверяются Requested Torque и Battery Power Limits.

2. Считать слабую рекуперацию доказательством motor fault

Это неверно.

3. Менять мотор по одному DTC

DTC не является готовым диагнозом.

4. Игнорировать инвертор

Он непосредственно управляет электрической машиной.

5. Игнорировать HV-батарею

Она определяет доступную мощность.

6. Не сравнивать Requested и Actual

Так легко ошибочно обвинить мотор.

7. Считать resolver DTC дефектом обмоток

Это разные проблемы.

8. Считать любой гул подшипником мотора

Шум может идти от редуктора, ступицы или шин.

9. Игнорировать механический привод

Момент может теряться после мотора.

10. Считать высокую температуру доказательством сгоревших обмоток

Сначала проверяется охлаждение.

11. Игнорировать cold soak

Можно пропустить неверный temperature sensor.

12. Использовать универсальную температуру перегрева

Порог зависит от платформы.

13. Использовать универсальное сопротивление обмоток

Такого значения для всех моторов нет.

14. Считать одинаковое сопротивление фаз доказательством полной исправности

Динамический дефект может остаться незамеченным.

15. Использовать произвольный megohmmeter test

Это может быть опасно и повредить электронику.

16. Считать общий isolation DTC доказательством motor fault

Источником может быть другой HV-компонент.

17. Удалять DTC до freeze frame

Теряется диагностический контекст.

18. Игнорировать Motor Current

Он важен для оценки нагрузки.

19. Смотреть ток без скорости и момента

Само число малоинформативно.

20. Игнорировать Inverter Temperature

Derating инвертора влияет на мотор.

21. Игнорировать ABS/ESC

Они могут уменьшать запрошенный момент.

22. Принимать нормальный электромагнитный тон за неисправность

Сравнивать нужно с нормальной поведением конкретного автомобиля.

23. Подбирать мотор по фотографии

Нужны VIN, OE, ревизия и конфигурация.

24. Игнорировать калибровку после замены

На отдельных системах она обязательна.

25. Не повторять тест после ремонта

Нужно убедиться, что исходная проблема устранена.

Когда дальнейшая эксплуатация опасна

Особого внимания требуют:

внезапная потеря тяги;
активный isolation fault;
сильный механический шум;
заклинивание;
перегрев;
поврежденные HV-кабели;
затопление;
ДТП с повреждением e-drive;
нестабильный Ready.

Безопасность

Тяговый электродвигатель является частью потенциально смертельно опасной высоковольтной системы.

При работе требуются:

квалификация;
OEM shutdown procedure;
PPE;
lockout;
защита от повторного подключения;
discharge wait производителя;
verify absence of hazardous voltage;
подходящее HV-измерительное оборудование.

Service plug сам по себе не доказывает безопасность.

Универсального времени разряда нет.

Электрическая машина способна работать генератором при вращении, поэтому нельзя произвольно вращать привод во время работы с открытыми HV-цепями.

Когда неисправность мотора считается подтвержденной

Основанием могут быть:

повторяемое невыполнение правильного Requested Torque при исправных батарее и инверторе;
подтвержденная внутренняя электрическая асимметрия;
подтвержденный resolver defect внутри motor assembly;
локализованный motor isolation fault;
подтвержденный подшипниковый или роторный дефект;
необоснованный перегрев при исправном охлаждении;
результат OEM-теста, локализующий неисправность в электрической машине.

Ремонт или замена

В зависимости от конструкции возможен ремонт тягового электродвигателя либо замена сборки.

Производитель может предусматривать замену:

Motor Assembly;
Motor-Generator Assembly;
e-Axle;
Transaxle;
Integrated Drive Unit.

Перемотка обмоток не является универсальным OEM-ремонтом для всех конструкций.

Подбор тягового электродвигателя

Учитываются:

VIN;
модельный год;
дата производства;
рынок;
HEV/PHEV архитектура;
позиция Front/Rear;
Motor ID;
OE-номер;
аппаратная ревизия;
тип инвертора;
тип HV-батареи;
разъемы;
датчики;
охлаждение;
интегрированный редуктор;
программная совместимость.

После ремонта

выполнить OEM-процедуру запуска;
провести нужные инициализации;
выполнить rotor/resolver calibration при необходимости;
проверить Ready;
проверить DTC;
проверить Motor Speed;
проверить Motor Temperature;
сравнить Requested и Actual Torque;
проверить тягу;
проверить рекуперацию;
проверить isolation status;
проверить охлаждение;
повторить исходный режим появления проблемы.

Товарные группы TESMA

В проверенном каталоге TESMA нет отдельной подтвержденной товарной группы тяговых электродвигателей HEV/PHEV или интегрированных e-drive. Поэтому не подменяем traction motor стартерами, генераторами или обычными низковольтными электродвигателями.

Прямое товарное посылание на этой странице не добавляется, чтобы не создавать ложную связь между высоковольтным тяговым агрегатом и традиционной автомобильной электрикой.

Связанные страницы базы знаний TESMA

Ключевые данные - Requested и Actual Torque, Motor Current вместе с Motor Speed, Motor Temperature, rotor-position data, DC Bus и Battery Power Limits. При шуме дополнительно исключаются редуктор, дифференциал, приводные валы, ступичные подшипники, шины и штатные электромагнитные звуки.

Главное сервисное правило TESMA: не менять traction motor только потому, что автомобиль плохо едет или сканер показал motor-related DTC. Сначала нужно доказать, что батарея разрешает нужную мощность, инвертор правильно управляет электрической машиной, Requested Torque действительно достаточен, resolver и охлаждение исправны, механический привод не создает проблему и именно мотор не выполняет требуемую функцию.