吉利帝豪EV450电驱动系统构造与检修

2024年3月26日发(作者：汽车价钱排名)

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吉利帝豪EV450电驱动系统构造与检修

华奇

江苏信息职业技术学院江苏省无锡市 214153

摘要：吉利帝豪EV450电机控制器控制着动力电池组到电机之间能量的传输，同时采集电机位置信号和三相电

流检测信号，精确地控制驱动电机运行。电机控制器将动力电池中高压直流电逆变为交流电以驱动电机，

同时具备能量回收功能，车辆制动或滑行阶段，将车轮旋转的动能转换为电能给动力电池充电，电机作为

发电机应用。本文详细介绍了吉利汽车帝豪EV450 的电驱动系统，从结构组成、工作模式、工作原理及

故障检修等方面进行系统阐述。

关键词：吉利　帝豪EV450　电机控制器　驱动电机

Construction and Maintenance of Geely Emgrand EV450 Electric Drive System

Hua Qi

The Geely Emgrand EV450 motor controller controls the energy transmission from the power battery pack to the motor, and collects the motor position

Abstract

：

signal and the three-phase current detection signal at the same time to accurately control the operation of the drive motor. The motor controller inverts

the high-voltage DC power in the power battery to AC power to drive the motor. It also has an energy recovery function. The kinetic energy of the

wheel rotation is converted into electrical energy to charge the power battery during the braking or coasting phase of the vehicle. The motor is used as a

generator. This article introduces the electric drive system of Geely Auto\'s Emgrand EV450 in detail, and systematically explains the structure, working

mode, working principle, and troubleshooting.

Key words

：

Geely, Emgrand EV450, motor controller, drive motor

1　引言

纯电动汽车的驱动电机一般是指将电

能转换成机械能并且驱动车辆的装置。目

前我国常用的电机是永磁同步电机，其效

率高、结构简单、体积小、重量轻、振动小，

低噪音等优点被广泛使用，成为了主流电

机。永磁同步电机由电机控制器驱动，吉

利帝豪EV450的电机控制器安装在前舱内，

采用CAN通讯控制，DC/DC转换器被集

成在电机控制器内部

[1]

2　电机控制器的结构与原理

2.1　电机控制器概述

电动汽车的电机控制器，是电动汽车“三

电”中的核心。电动汽车要实现加速、定速

巡航、能量回收，都要依靠电机控制器。吉

利帝豪EV450纯电动汽车的电机控制器安装

在车辆的前舱内，见图1。采用CAN总线通

讯，通过PCAN协同控制车辆的动力系统，

主要完成动力电池与电机之间的能量传输。

车辆制动或滑行阶段，驱动电机作为发电机。

它可以把车轮旋转的动能转换为电能，给动

力电池充电。见图2。

2.2　电机控制器结构和工作原理

吉利帝豪EV450的电机控制器内部包含

一个DC/AC逆变器和一个DCDC转换器。

逆变器由IGBT模块、高压薄膜电容、主控

电路板等组成。可以实现直流变交流、直流

图1　帝豪EV450电机控制器

。驱动电机采用三

相永磁同步电机，主要由定子和转子组成，

定子产生旋转磁场，转子是由永磁材料制

成，提供励磁，结构较为简单，降低了制

造与装配的成本，由于不需要采用传统有

刷电机的集电环和电刷，又无需励磁电流，

没有励磁损耗，提高了电动机的效率和功

率密度和可靠性

[1]

变直流。DCDC由高低压功率器件、变压器、

电感、信号控制电路板等组成，实现高压直

。

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图2　电机控制器能量控制框图

消耗能量传递路线能量回收传递路线

电容快速放电，主动放电指令来自于整车控

制器VCU的指令或由电机控制器PEU内部

故障触发，使高压电容中的存储的电能通过

表１

诊断项目

传感器诊断

诊断内容

电流传感器，电压传感器，温度传感器

位置传感器等故障诊断

电流调节故障，电机性能检查，主动

高压

动力电池

车载充电器

高压

电机控制器

三相线束

驱动电机

一个功率电阻快速放电。

2.2.3　DC/DC直流转换

电机控制器中的DC-DC转换器将动力

电池端的高压直流转换成指定的低压直流，

低压充电

电机诊断短路或空转条件不满足，转子偏移角

诊断等

12V蓄电池

供给车辆的12V低压电源系统，低压设定值

来自整车控制器的指令

[1]

，一般实际输出在

CAN通讯诊断

包含CAN内存检测，总线超时，报文长

度,Checksum校验，收发计数器的诊断

相电流过流诊断，直流母线电压过压

诊断，高/低压供电故障诊断，处理

器监控等

DC/DC传感器工作状态诊断

流向低压直流的能量传递

[1]

。电机控制器内

部集成了MCU，采集电机旋变信号、温度

信号、互锁信号，采用矢量控制技术控制

IGBT，完成对电机的控制。并通过CAN网

络和外部设备进行数据通信，电机控制器结

构原理图如图3所示。还包含冷却器，冷却

液流过冷却管路给电机控制器内部的电子功

率元器件散热。

2.2.1　转矩控制模式

电机控制器控制电机轴向四象限的转矩。

由于没有安装转矩传感器，转矩指令由整车

控制器VCU发送，并被电机控制器转换为输

出电流的指令，进行闭环反馈控制，转矩模

式只有在获得正确的电机转子初始偏移角度

时才能运行。

2.2.2　主动放电模式

主动放电用于电机控制器内部高压薄膜

[1]

14V左右，给全车低压设备供电并给12V低

压蓄电池充电。

2.2.4　系统诊断功能

在发生故障的时候，软件根据故障的级

别使电机控制器进入限制状态，限制状态包

括主动短路或Freewheel模式，限制状态包

括四个级别的功率/转矩输出限制。PEU软

件中提供基于ISO-14229标准的诊断通讯功

能如表１。

硬件安全关

诊断

DC/DC诊断

的部件，自身的运行状态等信息可以被采

集到电机控制器上，依靠内部的传感器来

提供电机的工作信息。旋变传感器提供转

子的位置信息

[5]

、转速及方向，温度传感

器提供温度信号。

永磁同步电机的结构与直流电动机结构

相似，因此具备直流电动机结构简单，运行

可靠，功率密度大，调速性能好等特点，与

此同时，永磁同步电机普遍采用矢量控制技

术，所以在噪音控制和精度调节上做得更

出色

[3]

。吉利帝豪EV450电机的额定功率

42KW，峰值功率120KW，额定转矩105N.M，

峰值转矩250N.M。

3.2　驱动电机工作原理

定子线圈在三相交流电的作用下产生旋

转磁场。永磁体转子在旋转磁场的作用下，

产生和旋转磁场同步的转动扭矩，通过旋转

3　驱动电机的结构与原理

3.1　驱动电机概述

永磁同步电机是以磁场为媒介进行动

能和电能相互转换的电磁装置，主要由螺

盖，转子轴，转子支撑，转子，定子，轴承，

水套内圈和机座组成

[5]

。电机是电动力系

统的重要执行机构，是电能与机械能转换

图3　电机控制器结构原理图

低压电源

MCU

KL30

KL15

变压器检测到的转子的位置信息、以及通过

霍尔电流传感器检测到的线圈的电流，控制

驱动电机的扭矩输出

[1]

。如图4所示。

电机控制器

控制器温度

通讯CAN

信号切换

标定CAN

转子位置

安全监测

KL30

GND

DC/DC

转换器（单向）

显示器

定子温度

互锁

控制器温度

旋转变压器

图4　驱动电机工作原理图

三相线束

电机控制器

HV+

BMC滤波

电流传感器

U相

V相

W相

定子线圈

转子

FE02-8180h

HV-

旋变信号的作用是检测驱动电机转子

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当前的位置信息、转速和方向，电机控制

器通过旋变信号计算当前的驱动电机转速

[4]

线路故障、电机控制器搭铁线路以及搭铁点

故障、电机控制器CAN线断路故障以及电机

控制器本体故障。根据原车电路，见图7，逐

一检测。

4.1.3　故障检测

（1）操作启动开关使电源模式至ON状

态。测量EF32保险丝两端电压，测量结果为

12V，正常值为11-14V。保险丝上游供电正常。

（2）操作启动开关使电源模式至OFF

说明电机控制器的主供电正常。

（3）测量BV11/11-车身搭铁点的阻值，

测量结果为0Ω，正常值<1Ω。说明电机控

制器的车身搭铁正常。

（4）电机控制器在PCAN通讯网络上，

内部接有120欧姆终端电阻，断开BV11连

接器，测量BV11/20-BV11/21的电阻，测

量值为120Ω，正常值为120Ω。说明电机控

制器的CAN线没有出现断路故障。

（5）更换电机控制器，车辆正常启动。

该故障是电机控制器总成损坏导致的车辆无

法上电。

。本车旋变采用的是磁阻式旋转变压器。

结构如图5所示，旋变转子和驱动电机转

子同轴连接，随着电机转轴的转动，旋变

定子内侧有感应线圈，驱动电机旋转时，

带动旋变转子转动

[4]

，在励磁线圈的作用

下，正弦和余弦线圈输出旋变信号。

图5　磁阻式旋转变压器结构

状态。断开蓄电池负极，断开电机控制器连

接线束BV11，测量BV11/26-EF32下游端

之间电阻，测量结果为0Ω，正常值<1欧姆。

图7　吉利EV450电机控制器电路图

电机

转轴

B+

旋变定子

前机舱保险丝

继电器盒

IG2

室内保险丝

继电器盒

旋变定子

车载充电机

HV-

HV+HVIL IN

FE02-8181h

至VCU

CA67-76

至VCU

CA66-16

4　电机控制器故障诊断与维修

4.1　电机控制器无法通讯故障与检修

4.1.1　故障现象

BV29

BV10

IP02a

CA01a

一辆 2017年款吉利帝豪EV450出现

READY灯不亮，车辆上不了高压电，动力

系统故障警告灯点亮，主减速器系统故障指

示灯点亮，电子稳定系统故障指示灯点亮，

如图6所示。

CA58

BV01

CA58

BV01

25CA58

BV01

CA58

BV01

BV11

BV13

SIN-

BV11

BV28

BV11

图6　帝豪EV450仪表盘故障现象

电机控制器

11BV11

BV34

BV11

BV01

CA58

BV01

CA58

CA01a

IP02a

4.1.2　故障诊断

首先连接诊断仪，进行全车扫描。扫描

过后发现，只有电机控制器一个控制模块无

法通讯。其他模块都能正常通讯。整车控制

器报故障码：U011087，与电机控制器通讯丢

失。可能的故障原因有：电机控制器主供电

G18G41

IP02a

BV13

R1+R1-R2+

BV13

R2-

COS-

BV13

COS+

SIN+

至诊断

接口

IP19-2

至诊断

接口

IP19-1

电机

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4.2　电机控制器旋变信号线路故障与检修

4.2.1　故障现象

2017款吉利帝豪EV450出现READY灯

不亮，车辆上不了高压电，动力系统故障警

告灯点亮，车辆无法挂挡。见图8。

表2

整车控制系

统(VCU)

集成动力控

制器（IPU）

图9　电机旋变电路简图

电机控制器故障等级

2（关闭输出）

信号失配错误

正弦/余弦输入信号低于

P1C3404

P171100

图8　帝豪EV450仪表盘报警灯

电压阀值

旋转变压器初始化错误

P0C5200

P130C00

根据故障码，初步判定电机旋变信号故

障。查看原车电路，见图9。

4.2.3　故障检测

（1）操作启动开关使电源模式至OFF

状态。断开蓄电池负极。测量电机旋变的正

弦、余弦、励磁电阻值。正常只为余弦：

14.5±1.5Ω.正弦：13.5±1.5Ω.励磁：

9.5±1.5Ω。

4.2.2　故障诊断

连接故障诊断仪，进行全车扫描，故障

码如表2：

（2检测驱动电机余弦旋变信号线路。断

开电机控制器连接线束BV11，断开驱动电机

线束连接器BV13。依次测量6跟信号线，正

常阻值都应小于1欧姆。

（3）实际测量BV11/23余弦+到BV13/8

余弦-，之间阻值无穷大，得出结论电机控

制器到驱动电机之间余弦线路断路故障。进

行线路的维修。

（4）车辆恢复，打开点火开关，车辆正

常上电，可挂挡行驶，故障排除。连接诊断仪，

再次读取故障码，清除历史故障码。

4.3　吉利EV450电机控制器主要故障汇总

围绕帝豪EV450电驱动系统，本文汇总

故障现象

车辆无法上高压电，无READY指示灯，动力系统

故障灯点亮，主减速器系统故障指示灯点亮，电子

稳定系统故障指示灯点亮

表3

故障码

U011087

与电机控制器失去通讯

P1C4096

车辆无法上高压电，无READYY指示灯，动力系

统故障灯点亮

高压互锁故障

P1C8D04

高压互锁PWM输出信号对地短路

车辆无法上高压电，无READYY指示灯，动力系

统故障灯点亮

P1C4096

高压互锁故障P1C8E04

高压互锁PWM输出信号开路

P0A9300

冷却水过温故障

车辆无法上高压电，无READYY指示灯，动力系

统故障灯点亮

P0A2C00

定子温度最大值超过阀值

P0A2D00

定子温度最小值小于阀值

P171100

车辆无法上高压电，无READYY指示灯，动力系

统故障灯点亮

信号失配错误P0C5200

正弦/余弦输入信号低于电压阀值

P130C00旋转变压器初始化错误

1.P1C8304

IPU唤醒使能信号对电源短路

车辆无法充电，电机控制器无法被唤醒

2.P1C78404

IPU唤醒使能信号对地短路

3.P1C8504

IPU唤醒使能信号开路

1.电机控制器唤醒线对

电源短路

2.电机控制器唤醒线对

地断路

3.电机控制器唤醒线开路

驱动电机与电机控制器三

车辆无法行使，驱动电机三相线束故障P0A9000电流控制不合理故障相线束互短、断路、对地

短路故障

电机控制器旋变信号

线故障

电机控制器温度传感

器故障

电机控制器高压互锁信

号线开路

高压互锁信号线对地短路

故障范围

电机控制器电源、搭

铁、CAN信号线路故障

了部分车辆的故障现象及故障码和可能出现

的故障范围。见表３：

参考文献：

[1]周晓飞. 电动汽车动力部分结构的原理

及维修注意事项一[J]. 汽车维修与保养，

2017.

[2]陈益广. 内置混合式转子结构可控磁通永

磁同步电机的研究[D]. 沈阳工业大学，

2008.

[3]何鸿飞. 基于两段式扩展卡尔曼滤波算法

的永磁同步电机无位置传感器转子位[D].

河北科技大学，2018.

[4]周晓飞. 电动汽车动力部分结构的原理

及维修注意事项一[J]. 汽车维修与保养，

2017.

[5]“简述电动汽车驱动电机” [EB/OL].

[2018-12-22]./

article/sort0253/sort0666/.

作者简介

华奇：（1976—），男，高校讲师。主要研究方

向新能源汽车技术。

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