新能源汽车助力转向电动机的特性与问题

2023-10-02 理论教育版权反馈

【摘要】：根据ECU 的指令，助力转向电动机输出适宜的转矩，一般采用无刷永磁电动机。由于控制系统需要根据不同的工况产生不同的助力转矩，具有良好的动态特性并容易控制，所以要求助力转向电动机具有线性的机械特性和调速特性。助力转向电动机一旦出现上述问题之一，对电动助力转向系统的影响主要是助力转向电动机两端的电压或电流的变化以及自身的发热。

根据ECU 的指令，助力转向电动机输出适宜的转矩，一般采用无刷永磁电动机。无刷永磁电动机具有无激磁损耗、效率较高、体积较小等特点。助力转向电动机是电动助力转向系统的关键部件之一，对电动助力转向系统的性能有很大的影响。由于控制系统需要根据不同的工况产生不同的助力转矩，具有良好的动态特性并容易控制，所以要求助力转向电动机具有线性的机械特性和调速特性。此外，还要求助力转向电动机具有低转速大扭矩、波动小、转动惯量小、尺寸小、质量小、可靠性高、抗干扰能力强等优点。

在工作中，助力转向电动机的电流随转向盘的转动和车速的变化而频繁地改变，而且助力转向电动机的电枢是非线性元件，存在感生电流和反电动势，因此工作环境比较恶劣，故障情况也比较复杂。其工作时易发热，其运行后温升的大小直接影响其工作性能，特别是在助力转向电动机堵转，即车辆长时间原地转向时，助力转向电动机电流很大，而且又不对外做功，所以助力转向电动机的电能全部消耗在电阻发热上，短时间内就会出现很大的热量，严重时会烧坏助力转向电动机。此外，双向运转的助力转向电动机，在突然反转时会产生很大的电流，电枢反应瞬时变得很大，严重时会造成助力转向电动机的永久性退磁，且会导致其无法工作，因此必须要对运行时可能出现的最大电流进行限制，一般最大电流可规定为额定电流的3～5 倍。

基于上述的分析，结合工作过程中可能出现的一些机械损伤和线路的断路或短路，助力转向电动机可能出现如下问题：

（1）与ECU 间的接线出现断路或短路；

（2）电刷与换向器接触不良；

（3）电枢与定子磁极卡死，转子转不动；

（4）电枢绕组开路；

（5）电枢绕组受潮发热，而且散热不好；

（6）长时间过载运行，引起壳体发热，以致烧坏；

（7）电枢绕组有部分线圈元件短路。

助力转向电动机一旦出现上述问题之一，对电动助力转向系统的影响主要是助力转向电动机两端的电压或电流的变化以及自身的发热。