純電動(dòng)汽車的故障診斷思路分析

白彩盛

（甘肅金城理工中等專業(yè)學(xué)校，甘肅 蘭州 730070）

純電動(dòng)汽車的故障診斷思路分析

白彩盛

（甘肅金城理工中等專業(yè)學(xué)校，甘肅 蘭州 730070）

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)水平與科技水平的不斷提升，純電動(dòng)汽車技術(shù)正在不斷成熟和發(fā)展，逐漸步入產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。目前汽車故障診斷技術(shù)探索大多數(shù)是針對(duì)傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)汽車而進(jìn)行的，對(duì)于純電動(dòng)汽車的故障診斷研究少之又少。我國(guó)與國(guó)際上汽車故障診斷水平先進(jìn)的國(guó)家來說，仍處在起步階段，因此對(duì)于純電動(dòng)汽車的故障診斷發(fā)展需要不懈的努力。對(duì)純電動(dòng)汽車的常見故障進(jìn)行了闡述，并探索了故障診斷思路。

純電動(dòng)汽車；故障診斷；思路

純電動(dòng)汽車指的是整體運(yùn)動(dòng)全部通過蓄電池來提供電力驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車，盡管純電動(dòng)汽車已經(jīng)經(jīng)歷了一百多年的歷史，然而其一直限制在某些特殊環(huán)境下使用，面對(duì)的市場(chǎng)有限。造成這種情況的關(guān)鍵原因在于各種類型的蓄電池，大都存在成本高、工作期限低、外觀較大、質(zhì)量高、充電時(shí)間較長(zhǎng)等明顯缺陷。除此之外，純電動(dòng)汽車的故障診斷技術(shù)尚不發(fā)達(dá)，不僅僅是查找問題存在困難性，而且在處理故障的時(shí)候比之傳統(tǒng)動(dòng)力汽車更為復(fù)雜和危險(xiǎn)。國(guó)內(nèi)的純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)開發(fā)剛剛起步，出現(xiàn)故障的概率相當(dāng)大，安全性能需要著重提升。同時(shí)，既有的汽車以及電機(jī)系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)和智能檢測(cè)技術(shù)大多數(shù)難以直接用在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，而且部分電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特有的問題同樣缺少對(duì)應(yīng)的診斷措施，所以非常有必要對(duì)純電動(dòng)汽車的故障診斷思路進(jìn)行探索。

1 純電動(dòng)汽車系統(tǒng)構(gòu)造分析

由于生態(tài)與環(huán)境的壓力和政府的大力支持，使得純電動(dòng)汽車正在漸漸走入大眾的視野中并接受人們的考驗(yàn)。為了確保高壓電安全，需要嚴(yán)格按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。電動(dòng)汽車整車控制系統(tǒng)可以稱作是汽車的指揮中心，通過它來統(tǒng)籌協(xié)調(diào)汽車每個(gè)部位運(yùn)行，是整車控制系統(tǒng)的中心樞紐。隨時(shí)能夠正確診斷每個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)的故障且做出科學(xué)的解決方案，是確保汽車穩(wěn)定運(yùn)行的重要技術(shù)。純電動(dòng)汽車是通過組合多個(gè)子系統(tǒng)而形成的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，不但有低壓電氣組織，而且還有強(qiáng)電壓、高電流的高壓動(dòng)力組織，其中任意一個(gè)部件故障都將導(dǎo)致整車不能穩(wěn)定行駛，特別是對(duì)于電壓高達(dá)上百伏的供電系統(tǒng)，假如產(chǎn)生漏電問題，將很可能給駕駛?cè)藛T的生命帶來威脅。本文設(shè)計(jì)了某純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制機(jī)制，其中發(fā)動(dòng)機(jī)、電池等各個(gè)零構(gòu)件都配有相對(duì)獨(dú)立的控制系統(tǒng)，并且利用控制器局域網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)傳送給整車控制設(shè)備，同時(shí)利用控制器局域網(wǎng)絡(luò)接收整車控制系統(tǒng)的控制命令，整車控制系統(tǒng)所采集到的零構(gòu)件數(shù)據(jù)和采集的油門踏板數(shù)據(jù)、檔位數(shù)據(jù)等乘坐人員數(shù)據(jù)，由此獲得控制對(duì)象的信息，此外還可以利用控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線發(fā)送和直接操作繼電系統(tǒng)，以此來保證汽車安全、穩(wěn)定地依據(jù)乘坐人員需要工作。在進(jìn)行控制的環(huán)節(jié)里，及時(shí)地判斷各個(gè)系統(tǒng)故障且在出現(xiàn)問題時(shí)選擇合適的處理手段，是確保整車穩(wěn)定、可靠行駛的關(guān)鍵。

2 純電動(dòng)汽車常見故障診斷思路分析

2.1 純電動(dòng)汽車絕緣故障的診斷和查找

純電動(dòng)汽車是通過純電池動(dòng)力來為汽車提供動(dòng)力的車輛類型，該類型車輛的動(dòng)力電池的輸出電壓通常保持在 DC/72V與 DC/600V之間或者超出此范圍。通過有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定可知，一般人的安全電壓強(qiáng)度通常指的是不能導(dǎo)致人類直接死亡或者殘廢的電壓強(qiáng)度，而通常環(huán)境條件下許可長(zhǎng)時(shí)間觸碰的安全最低電壓為DC/36V?？梢哉f純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)生的電壓強(qiáng)度已然大大超出了此安全電壓范圍，因此對(duì)純電動(dòng)汽車絕緣故障的診斷是相當(dāng)重要的工作。同時(shí)純電動(dòng)汽車發(fā)生該故障的概率并不低，經(jīng)過對(duì)診斷過程的歸納，累積了一些經(jīng)驗(yàn)：首先對(duì)于絕緣故障警報(bào)來說，通常純電池汽車的最小警報(bào)絕緣電阻額值度設(shè)置在 500千歐左右，通過電池控制系統(tǒng)來負(fù)責(zé)檢查功能，假如檢查到的絕緣電阻額度不高于此值時(shí)，電池控制系統(tǒng)將把相應(yīng)的絕緣問題代碼發(fā)送給上位機(jī)設(shè)備，整車方面利用綜合儀表來實(shí)現(xiàn)代碼讀取與故障提醒。如果綜合儀表上出現(xiàn)故障代碼或者警報(bào)提醒時(shí)，就意味著該汽車產(chǎn)生了絕緣問題，需要及時(shí)進(jìn)行故障診斷，以此避免出現(xiàn)人身安全事故；其次要初步判斷絕緣警報(bào)，按照實(shí)際汽車的情況來分析，故障的類型與故障零件多種多樣，可以按照一定的步驟來實(shí)現(xiàn)初步判斷。假如汽車的儀表可以正常工作，且真實(shí)反映出車輛是否存在故障，則表明電池控制系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)自身是沒有問題的。假如汽車的儀表提示的是絕緣沒有連接，那么此時(shí)需要檢測(cè)低壓控制路線是不是正確連接或者已經(jīng)松脫。當(dāng)經(jīng)過檢測(cè)得知低壓連接路線沒有故障，就應(yīng)該檢查控制器局域網(wǎng)絡(luò)線路的通信問題，測(cè)試終端電阻數(shù)值是不是合理，一般情況下數(shù)值是60歐，假如測(cè)試結(jié)果低于該數(shù)值，則表明信號(hào)被阻隔了，會(huì)致使控制器局域網(wǎng)絡(luò)通信失常。除此之外，還應(yīng)當(dāng)對(duì)高壓部件進(jìn)行檢測(cè)，確定了系統(tǒng)線路連接正常，則可以把注意力放著高壓部件的絕緣過低方面。通過這種方式，可以高效提升診斷速度且正確找到故障部位。

2.2 純電動(dòng)汽車高壓電故障診斷和安全管理

純電動(dòng)汽車使用動(dòng)力蓄電池與電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝備，產(chǎn)生的電壓能達(dá)到數(shù)百伏。如果出現(xiàn)高壓電路絕緣故障，則將直接威脅到乘坐人員的生命財(cái)產(chǎn)安全和車載物品的安全。所以純電動(dòng)汽車高壓電故障診斷技術(shù)已經(jīng)變?yōu)榧冸妱?dòng)汽車設(shè)計(jì)人員首先要處理的關(guān)鍵問題之一。純電動(dòng)汽車高壓電故障診斷和安全控制的意義在于處理純電動(dòng)汽車的高壓電安全問題。純電動(dòng)汽車高壓電系統(tǒng)線路的短路、漏電等問題都會(huì)給車輛的高壓用電安全帶來不可預(yù)測(cè)的損害。對(duì)于純電動(dòng)汽車高壓電結(jié)構(gòu)的配置，為該結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的故障實(shí)現(xiàn)分析，其中純電動(dòng)汽車高壓電部位故障能夠分成動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)問題、短路問題、絕緣問題、高壓環(huán)路問題等，任意一種故障都是純電動(dòng)汽車的潛在威脅。為了真正處理電動(dòng)汽車所面對(duì)的各種故障問題，保證電動(dòng)汽車的高壓用電安全，國(guó)內(nèi)純電動(dòng)汽車安全規(guī)范對(duì)車載能源儲(chǔ)存設(shè)備、性能安全與問題預(yù)防和駕駛員觸電保護(hù)都做了明確的規(guī)定，為純電動(dòng)汽車高壓電路設(shè)計(jì)與生產(chǎn)提出了科學(xué)的設(shè)計(jì)與測(cè)試規(guī)定，且提供了比較詳細(xì)的硬件設(shè)計(jì)試驗(yàn)檢查程序。然而，這只是高壓電系統(tǒng)自身設(shè)計(jì)和生產(chǎn)層次上的保障手段。因?yàn)榧冸妱?dòng)汽車工作環(huán)境復(fù)雜，故障的出現(xiàn)具有很大程度的隨機(jī)性，單單依據(jù)高壓電系統(tǒng)自身可靠性設(shè)計(jì)和生產(chǎn)仍不足以讓電動(dòng)汽車具有預(yù)防各樣高壓危險(xiǎn)事故突發(fā)的能力。

2.3 純電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)故障診斷分析

以往的故障診斷系統(tǒng)是利用一套整車管理控制器局域網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通訊的，而整車控制器局域網(wǎng)絡(luò)中通常會(huì)設(shè)置很多控制單元，于是就比較容易導(dǎo)致總線荷載過高，系統(tǒng)即時(shí)反應(yīng)速度緩慢，故障分析數(shù)據(jù)難以獲得快速的反應(yīng)。本文針對(duì)該問題構(gòu)思了一種獨(dú)立的故障分析控制器局域網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)的特征是能夠在整車控制器局域網(wǎng)絡(luò)中獲得數(shù)據(jù)，但是沒有傳送數(shù)據(jù)的能力。通過加工后的故障數(shù)據(jù)是應(yīng)用故障診斷結(jié)構(gòu)傳送至獨(dú)立的故障診斷控制器局域網(wǎng)絡(luò)中的，繼而通過故障診斷控制器局域網(wǎng)絡(luò)傳送到每個(gè)控制器，這種方式不但能夠提升故障反應(yīng)速率，還能夠防止多個(gè)控制器局域網(wǎng)的互相擾動(dòng)。在純電動(dòng)汽車的電驅(qū)動(dòng)故障診斷系統(tǒng)中，整車控制器與電動(dòng)機(jī)控制器把電壓、電流、熱度等數(shù)據(jù)以文字形式發(fā)送到故障診斷系統(tǒng)，故障診斷系統(tǒng)依據(jù)診斷規(guī)范分辨其是否為故障后，再以文字的形式傳送出去。電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包含了驅(qū)動(dòng)電路與電動(dòng)機(jī)自身。該文中的電動(dòng)機(jī)使用的是效率明顯的永磁同步電機(jī)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括了控制電路、驅(qū)動(dòng)維護(hù)系統(tǒng)、電力供給系統(tǒng)和傳感系統(tǒng)等。電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障一般出在控制器方面與電機(jī)自身方面。對(duì)于純電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)故障診斷分析方法通常有兩種，一種是自測(cè)試手段、另一種是在線診斷方法。直流母線系統(tǒng)線路中的電容是一種能夠在自測(cè)時(shí)期處在非靜態(tài)輸出的零件，在自測(cè)試的結(jié)束階段應(yīng)當(dāng)對(duì)母線電容進(jìn)行充電，在充電環(huán)節(jié)里電容的接入電流和電壓都是非靜態(tài)的參數(shù)，應(yīng)用這個(gè)特征能夠?qū)崿F(xiàn)電容故障的檢查。在線診斷方法通常包括 IGBT模塊開路故障在線檢測(cè)、電機(jī)繞組匝間短路故障在線診斷與位置傳感器偏轉(zhuǎn)誤差故障的在線診斷。該方法具備工程實(shí)用性高、診斷迅速的優(yōu)勢(shì)。

3 結(jié)語

電子信息技術(shù)在汽車領(lǐng)域的使用讓車輛故障測(cè)試和診斷變得更加繁復(fù)，以往的經(jīng)典修理手段已經(jīng)難以滿足實(shí)際需求，所以汽車故障診斷系統(tǒng)和專門的診斷設(shè)施的開發(fā)有著十分巨大的發(fā)展空間，故障診斷技術(shù)正在漸漸朝著自動(dòng)化的方向發(fā)展。國(guó)內(nèi)已經(jīng)有部分研發(fā)機(jī)構(gòu)對(duì)純電動(dòng)汽車故障診斷技術(shù)進(jìn)行研究，并且獲得了比較樂觀的成績(jī)。盡管目前純電動(dòng)汽車的故障診斷系統(tǒng)仍舊處在起步階段，然而隨著科技水平的持續(xù)提升，相信故障診斷系統(tǒng)必定會(huì)越來越完善。

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U469.72；U472

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