汽车维修高级技师,坚持在维修一线工作20余年;
深圳市汽车维修行业特聘专家;
深圳市首届优秀技师;
深圳市消费者委员会特聘汽车专家;
深圳市交通电台“爱车有道”栏目嘉宾;
一汽丰田“爱车空中大讲坛”节目嘉宾;
2000年获得全国丰田技能大赛第三名。
Q 一辆比亚迪唐,转向沉重,车主反映扳动方向盘时感觉逐惭转重,开始还伴有“吱吱”的响声,之后响声变小,但却感到方向盘越来越沉重。我们对此转向装置不熟悉,不明白此转向系统的结构特点,查找转向沉重的原因时感到一时难以下手。请老师讲解这种转向装置的特点并帮忙分析该车转向沉重的原因。
广西读者:叶孙疃
A 电动助力转向装置,按电机与转向器耦合装置的位置,一般分为转向柱助力和转向齿条轴助力的方式,还有适用于重型车辆如公交大客车的电动-液压助力转向方式等。
图1所示为比亚迪“唐”车型电动转向机构的结构图,内部包括助力电机、电机控制器ECU及相关传感器、齿轮齿条式转向机构等三大部分,它们装置为一体。
助力电机固装的最大特点是采取“平行轴”式的结构,电机轴与转向齿条轴是平行放置的。按比亚迪车型的说法,称之为“REPS”电动助力转向。该电动转向电机和电机控制器集成在一起,与转向机构三者构成整体。从图1中可见,助力电机上方有电机控制ECU,下方是转向器齿条轴丝杠。电机齿轮通过同步带驱动齿条轴上的大带轮,大带轮内部还有循环钢珠,变滑动摩擦为滚动摩擦,帮助驱动齿条轴的左右摆动,这可以极大地减小电机的输出力矩、功率和体积。这种转向装置占用前舱空间小,易于布置,可承受较大的前轴负荷。
助力电机上方的电机控制ECU,有变频器的功能,能将直流电转换成三相交流电供电机的电源。电机ECU接受驾驶员左右扳动方向盘的方向、力矩、转角大小的电信号,以及车速和电机电流等信号,经过分析计算,实施为对助力电机的转矩及转速控制,以减轻驾驶员操纵方向盘的力,达到控制转向助力的目的。
图1 “平行轴”式电动转向内部结构
图2 电动转向助力控制系统示意图
图2是电动转向助力控制系统示意图,驾驶员扳动方向盘转动,通过转向小齿轮带动齿条左右运动的同时,还经转矩和转角传感器,将信号输送给电机控制器ECU。从图2可见,电机控制ECU同时还接收车速、点火、助力电机的工作电流等电信号,再经电机控制器ECU的分析计算,将直流电逆变为对应的三相交流电,供助力电机旋转。
对于扳动方向盘出现转向沉重的故障,应分析到转向机构、助力电机和电机控制ECU三大块。一般讲,齿轮-齿条式转向机构是十分成熟的装置,内部发生故障的几率较小。而助力电机和电机ECU密封装置一体,本身的故障也较少。同时检查直流供电及传感器的电气接插件,均没有发现异常。
从维修多辆同类转向沉重故障车辆的经验得知,此类故障往往与上述转向结构中的“同步带”损坏有关。同步带是一条较薄的内部带齿的橡胶带,负责助力电机向齿条轴间传输动力。检修时常发现同步带失去弹性,已产生较大的拉伸变形,造成同步带的打滑,不能有效地传输电机的助力(图3)。转向机构得不到有效的助力,就会造成转向沉重的故障。当然同步带拉伸变形是逐步发生的,表现为转向沉重也是逐惭变重的。同步带开始轻微打滑时,还会伴有“吱吱”声,后来弹性变形过大,甚至完全不传输电机的助力时,扳动方向盘就会变得十分沉重。
图3 同步带已磨损不能传输助力
更换同步带比较麻烦,工作量较大,需要拆卸的部件较多,因此维修企业一般不修理,只采取更换总成的方法处理,但这会提高维修成本,加重车主的负担。 这里建议车主,在驾驶中操作转向盘时,尽少不采用极端转向的方式,尤其是在停车入位时,车速极慢,这种操作方式会使同步带承受过度的阻力,易使同步带被拉伸产生变形。这里也呼吁厂家应提高同步带的制造质量,特别是要加强同步带的拉伸强度和耐磨性。同时还要强调一点,在更换或拆解维修电动转向器后,还需注意,应对转向角及转向机构进行专门的设定。
Q 一辆2018年的威马EX5纯电动车,行驶里程20 000km。车主反映,约在三个多月前的一次行驶中,曾发生踩加速踏板车辆突然不加速的现象,并且仪表盘上出现“小乌龟”的跛行报警灯,但车辆可以勉强继续低速行驶。后将车辆停在路边重新启动,此报警灯消失,车辆可正常行驶,当时没引起特别的重视。
近20多天前的一次行驶中,再次出现跛行报警灯亮起的症状。与上次不同的是,在跛行报警灯亮起后,紧接着在仪表盘上还出现了黄色的电池断开报警符号,当时车辆已经不能行驶,被迫停在路边约10min。后重新启动车辆时,仪表盘上的跛行报警灯再次出现,车辆又可勉强慢速行驶。对此跛行警告的故障,我们感到十分陌生,也是第一次遇到,不知如何检修,特请老师指导!
广东读者:郴洋生
A 威马EX5是民营厂家新推出的纯电动车,是一款SUV车型,该车的综合工况续航里程可达460km,驱动功率最大可达160kW、扭矩达315N·m,接近传统汽车2.0T的水平,受到年青人的好评。
远程指导该车维修过程如下。进厂检修时跛行故障并不存在,在车主的陪同下试车,各种路况之下该车的故障现象始终没有再现。后用专用的VCI检测仪,读取车辆故障码,但只调出多个历史故障码(图4)。
图4 出现多个历史故障码
观察该车出现的这些历史故障码,发现均涉及动力电池的管理和充电方面的内容。分析它们之间的逻辑关系,其中第一条U007300是“当前总线关闭”,第二条U029887是“与直流转直流控制器失去通信”。分析这两条故障涉及总线及通信的故障,会直接影响到对动力电池的管理,也会影响到对电池包的充电,才可能派生出涉及电池管理及电池充电方面的多个故障码,看来该车的故障本质应是总线及通信方面的故障。
查找该车“维修手册”相关内容,分析有关通信的和总线的内容,涉及到的总线是电池智能管理“EPT-CAN”网络系统,具体包括有VCU整车控制、BMS动力电池管理、蓄电池管理与充电、动力电池智能温度控制、空调控制等模块。查找连接这些模块的总线网络电路及其接插件等,均没有发现任何异常。EPT-CAN系统连接CGW网关,检查网关的供电端、接地端,以及网络连接端等,熔丝没有熔断,电压正常,接地线对地电阻正常,各插接件针脚没有退针情况,针脚接触没有异常。对EPT-CAN总线及CGW网关线路进行检测,均没有发现异常之处。
那是什么原因导致产生U029887和U007300通信类故障码,以及出现跛行报警灯亮起的症状,还出现动力电池断开的报警符号,车辆不能行驶的故障呢?
这时才想到应用示波仪来检查EPTCAN总线网络的波形,是最直观有效的办法。开始在车间静态录制波形,未发现异常波形存在。PICO示波仪是可使用电池进行动态检测的,后将示波仪跟车检测,一边试车一边查看波形。当车辆时速持续在中速约60km/h时,果然检测到有一段异常的波形,随即仪表盘上的跛”报警灯再次出现,车辆只可勉强慢速行驶(图5)。
车辆是由电机驱动行驶的,分析跛行是由驱动系统故障造成的。电机当然不可能时停时转,也不会自行变慢旋转,显然车辆慢速行驶或跛行,应与驱动变频器有直接的关系。若驱动变频器出现间断性故障,才可能导致车辆的跛行。该威马车型驱动系统的变频器,与直流转换直流的DC-DC控制器集成一体,被称为“二合一DCC”。
图5 EPT-CAN总线出现异常的波形
由于威马4S店的条件许可,用同款的正常威马EX5电动车,对比检测EPT-CAN总线相应的波形,在行驶中没有发现突变的异常波形。但对本车检测波形时,时速约在50km/h左右时,EPT-CAN总线上确实出现异常波形。与之相伴的是,车辆会出现跛行故障,严重时还会有动力电池断开的黄色报警灯亮起,车辆无法行驶。
由此可判断为DCC偶然出现通信中断故障,才导致车辆不能正常行驶,出现跛行故障的报警。由此分析该车的“二合一DCC”内部,可能有局部控制部件损坏,导致正常行驶的功能缺失,而造成该车的跛行故障。更换“二合一DCC”试车,车辆没有再出现跛行故障和相关报警,再检查EPT-CAN动态运行的波形,一直无异常。将车辆交付车主使用数月,没有再出现过此故障。