項目一 新能源汽車傳動系統(tǒng)

任務(wù)一 減速器總成的維護(hù)與檢修

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

知識目標(biāo)：

1）了解減速器總成的功能。

2）理解減速器總成的傳動原理。

技能目標(biāo)：

1）掌握減速器總成的檢修方法。

2）能運(yùn)用維修資料及相關(guān)設(shè)備對減速器總成進(jìn)行檢修。

素質(zhì)目標(biāo)：

1）具有良好的品德、文化修養(yǎng)和職業(yè)道德。

2）具有良好的身體素質(zhì)和心理素質(zhì)。

3）具有一定的計劃、組織、實施、評估等工作能力和溝通、表達(dá)、團(tuán)隊協(xié)作等社會能力。

4）具有良好的自我學(xué)習(xí)及持續(xù)進(jìn)步能力。

【任務(wù)描述】

新能源汽車乘用車的電機(jī)產(chǎn)生的動力經(jīng)傳動系統(tǒng)驅(qū)動車輪滾動時，采用對變速桿的操縱產(chǎn)生的信號通過整車控制單元（Vehicle Control Unit，VCU）和電機(jī)控制單元（Motor Control Unit，MCU）對電機(jī)的調(diào)速實現(xiàn)動力傳遞傳輸變速、反向行駛及中斷傳動等功能，而傳輸過程要求的大轉(zhuǎn)矩、差速及變角度動力傳遞需另外的器件完成，以滿足各工況下動力傳輸需要。本任務(wù)將介紹這些器件的結(jié)構(gòu)與工作過程及拆檢過程。

【相關(guān)知識】

傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車由發(fā)動機(jī)提供動力，經(jīng)離合器、變速器、分動器、萬向傳動裝置、主減速器、差速器、半軸等裝置把動力傳遞給驅(qū)動車輪，從而實現(xiàn)車輛的行駛。新能源純電動汽車則取消了傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)，由動力蓄電池、電機(jī)、電子控制系統(tǒng)組成的“三電”提供動力，經(jīng)由減速器總成、萬向傳動裝置把動力傳遞給驅(qū)動車輪，實現(xiàn)車輛的運(yùn)行。

減速器總成具有減速、變速、輪間差速等功能，與車載電機(jī)配合工作，能夠保證汽車在各種情況下繼續(xù)正常地行駛，并且具有良好的動力性和適當(dāng)?shù)睦m(xù)駛里程。

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一、減速器總成的結(jié)構(gòu)原理

1.主減速器的功能及類型

（1）主減速器的功能

主減速器的功能是將輸入的轉(zhuǎn)矩增大、轉(zhuǎn)速降低，并將動力傳遞的方向改變后傳給差速器。

（2）主減速器的類型

按參加傳動的齒輪副數(shù)目分類，可分為單級式主減速器和雙級式主減速器。有些重型汽車又將雙級式主減速器的第二級圓柱齒輪傳動設(shè)置在兩側(cè)驅(qū)動輪處，稱為輪邊減速器。

按主減速器傳動速比個數(shù)分類，可分為單速式主減速器和雙速式主減速器。單速式主減速器的傳動比是一個定值，而雙速式主減速器則有兩個傳動比，即兩條傳動路線供駕駛員選擇。

按齒輪副結(jié)構(gòu)形式分類，可分為圓柱齒輪式（又可分為定軸輪系和行星齒輪系）主減速器和圓錐齒輪式（又可分為螺旋錐齒輪式和雙曲面錐齒輪式）主減速器。

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2.差速器的功能及類型

（1）差速器的功能

差速器的功能是將主減速器傳來的動力傳給左右兩半軸，并在必要時允許左右半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，以滿足兩側(cè)驅(qū)動輪差速的需要。

（2）差速器的類型

差速器的類型按其工作特性可分為普通齒輪式差速器和防滑差速器兩大類。

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3.新能源汽車動力系統(tǒng)

（1）驅(qū)動電機(jī)

下面以北京-EU5搭載的TZ220XS560驅(qū)動電機(jī)為例，介紹新能源汽車驅(qū)動電機(jī)的特點(diǎn)、功能、工作原理等基本情況。

TZ220XS560驅(qū)動電機(jī)是一款液冷的永磁同步電機(jī)。其最大輸出轉(zhuǎn)矩不小于300N·m，其驅(qū)動效率、疲勞壽命、NVH（Noise、Vibration、Harshness的縮寫，即噪聲、振動與聲振粗糙度）等重要指標(biāo)均達(dá)到我國同類產(chǎn)品先進(jìn)水平。該電機(jī)結(jié)構(gòu)采用永磁勵磁方式，結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，易于加工，拆裝方便。TZ220XS560驅(qū)動電機(jī)通過整車驅(qū)動控制策略，實現(xiàn)以電動機(jī)模式驅(qū)動車輛前進(jìn)、倒車，以及以發(fā)電機(jī)模式實現(xiàn)制動能量回收。

TZ220XS560驅(qū)動電機(jī)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：1）轉(zhuǎn)速大、輸出轉(zhuǎn)矩大；2）NVH性能好；3）最高效率達(dá)96.7%；4）可靠性高，工作溫度范圍廣。

驅(qū)動電機(jī)的功能：TZ220XS560輸出轉(zhuǎn)矩范圍為0～300N·m，峰值轉(zhuǎn)速為11000r/min。某車型TZ220XS560驅(qū)動電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表1-1。

驅(qū)動電機(jī)的工作原理：整車控制單元通過檢測電子檔位信號和加速踏板總成信號，以控制驅(qū)動電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，通過減速器本體輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而達(dá)到調(diào)整整車車速的目的。

驅(qū)動電機(jī)控制系統(tǒng)：驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的控制中心，又稱智能功率模塊，以絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）模塊為核心，輔以驅(qū)動集成電路、主控制集成電路。

MCU對所有的輸入信號進(jìn)行處理，并將驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的信息通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)（Controller Area Network，CAN）進(jìn)行共享發(fā)送。動力電子單元總成內(nèi)含故障診斷電路，當(dāng)診斷出異常時，它會激活一個故障碼并發(fā)送給組合儀表，同時也會存儲該故障碼和相關(guān)數(shù)據(jù)。

驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)是純電動汽車三大核心部件之一，是車輛行駛的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特性決定了車輛的主要性能指標(biāo)，直接影響車輛的動力性、經(jīng)濟(jì)性和用戶的駕乘體驗。驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)由驅(qū)動電機(jī)、電機(jī)控制單元構(gòu)成。

電機(jī)控制單元根據(jù)車輛運(yùn)行的不同情況，包括車速、檔位、動力蓄電池荷電狀態(tài)（State of Charge，SOC）來決定電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩和功率。

當(dāng)驅(qū)動電機(jī)控制器得到電力電子集成模塊（Power Electronics Unit，PEU，其集成了電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、變換器、車載充電器、車載加熱器等功能）提供的松開加速踏板或踩下制動踏板信號時，將電動機(jī)轉(zhuǎn)變成發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)將發(fā)出的三相交流電轉(zhuǎn)換為兩相直流電為動力蓄電池充電。

（2）減速器總成

下面以EF130B01減速器總成為例，介紹減速器總成的特點(diǎn)、工作原理和功能等。

該減速器總成的外觀如圖1-1所示，其最大輸入轉(zhuǎn)矩不小于300N·m。該系列減速器總成結(jié)構(gòu)采用左右分箱式，結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好，易于加工，拆裝方便；采用前進(jìn)檔和倒檔共用結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，倒檔通過整車驅(qū)動電機(jī)反向驅(qū)動實現(xiàn)。P位執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用12V直流永磁同步電機(jī)進(jìn)行自動驅(qū)動，P位電機(jī)采用專用P位控制器（PCU）進(jìn)行控制，P位控制器通過螺母安裝在整車的中通道處。

EF130B01減速器總成主要有以下優(yōu)點(diǎn)：1）轉(zhuǎn)速大、輸出轉(zhuǎn)矩大；2）NVH性能好；3）傳遞效率高，最高效率達(dá)97%；4）提升整車在坡道上的駐車可靠性；5）耐久可靠性強(qiáng)，工作溫度范圍廣；6）可適配轉(zhuǎn)矩在0～300N·m、峰值轉(zhuǎn)速為12000r/min的驅(qū)動電機(jī)；7）采用專用P位控制器控制P位電機(jī)實現(xiàn)駐車。

其工作原理如圖1-2所示。

1）整車通過檢測電子檔位信號和加速踏板信號，以控制驅(qū)動電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，通過減速器總成本體輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而達(dá)到調(diào)整整車車速的目的。

2）MCU通過檢測換檔信號，發(fā)送駐車指令給PCU；PCU將駐車信號發(fā)送給P位電機(jī)，P位電機(jī)驅(qū)動減速器總成本體中的駐車機(jī)構(gòu)運(yùn)動，實現(xiàn)駐車。

3）駐車的執(zhí)行情況通過角度傳感器反饋給PCU；控制顯示面板將PCU、MCU的反饋信號呈現(xiàn)給駕駛員。

EF130B01減速器總成與驅(qū)動電機(jī)直接通過花鍵剛性連接，減速器總成內(nèi)部為2軸式，輸入軸與中間軸互相平行。驅(qū)動電機(jī)輸出的動力由輸入軸輸入，通過中間軸齒輪及中間軸傳遞給主減速齒輪，最終經(jīng)差速器半軸齒輪兩端輸出給車輪，進(jìn)而驅(qū)動整車前進(jìn)或倒退。某車型EF130B01減速器主要技術(shù)參數(shù)見表1-2。

該減速器總成按功能和位置分為5大組件：右箱組件、左箱組件、輸入軸組件、中間軸組件、差速器組件。

動力傳遞如圖1-3所示，該減速器總成依靠兩對齒輪副實現(xiàn)動力的傳遞和變換。整車前進(jìn)和倒退時的動力傳遞路線如下：電機(jī)→減速器→主減速器→差速器→半軸→驅(qū)動車輪。

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二、減速器總成的檢修

1.檢修前的準(zhǔn)備工作

1）對高壓電車輛周圍布置好明顯的警示標(biāo)識。

2）檢測車輛，確保車輛無故障（主要是高壓漏電類故障）。

3）制作高壓標(biāo)識，用于在實訓(xùn)過程中標(biāo)識高壓部件。

2.減速器P位驅(qū)動電機(jī)故障件更換

若由故障碼診斷確認(rèn)P位驅(qū)動電機(jī)故障，則可進(jìn)行P位驅(qū)動電機(jī)的更換，其流程如下：

1）通過拆卸P位驅(qū)動電機(jī)編碼器處的3個M6螺栓及電機(jī)支架上的1個M6螺栓，可以將P位驅(qū)動電機(jī)及其支架整體拆下。

2）通過拆卸P位驅(qū)動電機(jī)尾部與支架連接的2個六角頭螺母拆分電機(jī)與支架。

3）更換P位驅(qū)動電機(jī)后，按以上步驟逆序安裝。

注：螺栓位置如圖1-4所示，緊固件擰緊力矩參考技術(shù)文件要求。

3.減速器P位駐車手動應(yīng)急解鎖

若車輛發(fā)生故障，導(dǎo)致P位鎖止，車輛無法行進(jìn)，需要臨時通過手動方式應(yīng)急解鎖，則可按照以下操作步驟進(jìn)行。

1）整車下電，拔開與整車低壓電線束連接的P位驅(qū)動電機(jī)低壓電線束插接器，如圖1-5所示。

2）參考圖1-6所示中插接器端子（又稱針腳），將D端子連接到12V電源正極，E端子連接到12V電源負(fù)極，可以讓P位驅(qū)動電機(jī)解鎖。

三、減速器總成常見故障解析

1.減速器總成漏油

某車型減速器總成漏油檢測流程見表1-3。

2.無動力輸出

某車型無動力輸出故障檢修流程見表1-4。

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