新能源汽車電氣設備與線路檢修研究

陳峰

（閩江師范高等?？茖W校機電工程系，福建 福州 350018）

為減輕環(huán)境污染，近年來，各國大力研發(fā)新能源汽車。新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源，綜合車輛的動力控制和驅動方面的先進技術，形成的技術原理先進、具有新技術、新結構的汽車。以其動力供應方式方面的差異，可劃分為：純電動汽車、混合動力汽車、燃料電池電動汽車、氫發(fā)動機汽車等。我國更是出臺許多政策來進行扶持。產業(yè)規(guī)模日益擴大，現階段我國的新能源汽車已經達到 200 萬輛以上。但是，因新能源汽車技術相比于傳統(tǒng)的燃油汽車有著很大差異，這使其對電氣設備及線路的可靠性非常依賴，一旦在使用過程發(fā)生電氣設備或線路故障，勢必會給新能源汽車的運行安全帶來極大威脅，進而危害到車內人員的生命安全。因此，對新能源汽車的電氣系統(tǒng)及線路等進行定期的檢查與維護，以此排除潛在故障非常必要。

1 新能源汽車電氣系統(tǒng)的主要結構分析

新能源汽車電氣系統(tǒng)的組成主要有電源控制系統(tǒng)、啟動系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)和信號系統(tǒng)等。

1.1 汽車電源控制系統(tǒng)

電源控制系統(tǒng)是汽車結構中的重要組成部分，該系統(tǒng)從結構上來看，主要包括3 個主要部件，分別是調節(jié)器、發(fā)電機以及蓄電池。對于電源控制系統(tǒng)來說，新能源汽車中所有的用電設備都是利用發(fā)電機來進行供電的，而且電源控制系統(tǒng)還能夠為蓄電池進行蓄電，在汽車啟動過程中，蓄電池會向新能源汽車內的起動機提供電能，而且當車輛處于怠速狀態(tài)時，蓄電池還能幫助發(fā)電機進行補充發(fā)電。而對于調節(jié)器來說，其最為重要的作用就是保持新能源汽車中的電壓平穩(wěn)，保證汽車行駛的穩(wěn)定性。

1.2 汽車啟動控制系統(tǒng)

汽車啟動控制系統(tǒng)也是其結構中的主要組成系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括控制裝置、直流發(fā)電機以及傳動機構等部分所組成，這3 個部分能夠啟動發(fā)動機，并且在運行時能夠利用電瓶來進行供電，使起動機得以旋轉，然后再起動機的作用下，由傳動機構來對發(fā)動機進行帶動旋轉，最后由發(fā)動機來對發(fā)電機進行帶動旋轉，發(fā)動機則能夠對起動機進行再次供電，由此在啟動控制過程中便形成了一個循環(huán)往復的過程。

1.3 汽車燈光控制系統(tǒng)

汽車燈光控制系統(tǒng)是新能源汽車中進行照明的重要系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由尾燈、霧燈、頂燈、危險警報燈、制動燈、牌照燈、倒車燈、轉向燈、工作燈、示寬燈、前照燈等組成，并可通過電子線路及元件來實現這些燈光的有效控制。

1.4 汽車信號控制系統(tǒng)

汽車信號控制系統(tǒng)則由示寬燈、工作燈以及危險警報燈等部分所組成，其可利用儀表臺來對這些燈光進行控制，以便于駕駛員在駕駛過程中進行有效觀察，而燈光所需的電能則主要來自于發(fā)電機和蓄電池。

2 新能源汽車電氣設備及線路出現故障的原因

新能源汽車憑借其清潔、無污染的環(huán)保優(yōu)勢，使其成為汽車行業(yè)的未來發(fā)展方向，其銷量也持續(xù)增加。與此同時，新能源汽車在使用過程中所出現的電氣設備和線路故障也頻繁出現。為了確保新能源汽車的使用安全，保障車內人員的生命財產，就必須要對新能源汽車在使用過程中經常出現的電氣設備以及線路等故障有所了解和熟悉，明確其故障原因，只有這樣才能使故障源得到快速而準確的排查，進而通過具有針對性的維修措施來進行故障排除。通過結合大量新能源汽車在故障檢修過程中所積累的經驗，新能源汽車所出現的電氣設備和線路故障，可按照其發(fā)生類型將其劃分成兩類，一類是漸發(fā)性故障，而另一類則是突發(fā)性故障。

2.1 突發(fā)故障的引發(fā)原因

對于突發(fā)性故障來說，其最明顯的特征便在于突發(fā)性，這類故障往往是在新能源汽車進行啟動或行駛過程中所出現的，當新能源汽車在行駛過程中發(fā)生突發(fā)性故障，其后果往往可能是災難性的，此時車內人員的生命安全勢必會造成極大損害。例如，新能源汽車在遇到山坡后進行連續(xù)爬坡時，此時汽車內部的電氣系統(tǒng)是以超負荷狀態(tài)進行運行的。這時其內部中的某些電氣設備或電子元件便會因負荷超出承受范圍而發(fā)生斷路，這時新能源汽車在連續(xù)爬坡過程中便很可能因動力輸出不夠而發(fā)生危險。事實上，造成新能源汽車發(fā)生突發(fā)性故障的原因有很多種，比如汽車內某個電氣設備的運行突然中斷，或是電子線路接觸不良，又或是電子系統(tǒng)在運行控制程序時出現錯誤等，這些原因都可能會引發(fā)突發(fā)性故障。

2.2 漸進故障的引發(fā)原因

新能源汽車在使用時還會產生一些其他故障，不過這些故障與突發(fā)性故障有著本質的不同，其故障原因往往來自于電氣設備和線路自身，如設備老化、線路磨損等，這類故障是由于汽車經過長時間使用，其結構中的某些器件經過日積月累的磨損或老化后所形成的。人們統(tǒng)一將該類故障稱之為漸發(fā)性故障。對于漸發(fā)性故障來說，其往往是在經過較長時間后才出現。比如，蓄電池在經過長年累月的使用后，或是新能源汽車被擱置長達半年以上，蓄電池便會經歷一個長時間的緩慢放電過程，造成其內部的電壓降低，無法正常供電，此時新能源汽車會產生動力不夠、燈光不穩(wěn)定等故障表現。對于這類故障，就要求駕駛員養(yǎng)成良好的檢修習慣，定期對新能源汽車中的零部件進行保養(yǎng)和替換，以排除這類故障，防止?jié)u進故障的發(fā)生。

3 新能源汽車電氣設備及線路的檢修方法

3.1 電源控制系統(tǒng)故障的檢修方法

當新能源汽車在打火以后，如果發(fā)動機的運行正常，但儀表盤未亮起充電指示燈，或指示燈只是在打火的一瞬間閃了一下，此時便需要對電源控制系統(tǒng)的故障進行排查。之所以會出現該故障，其原因可能有三個：第一個原因是充電指示燈可能存在故障，比如由于汽車在運行的一瞬間出現不穩(wěn)定的電壓，或是電流過大等，使指示燈內部的燈絲被熔斷。第二個原因是指示燈與蓄電池連接的線路存在接觸不良的情況。第三個原因是用于控制充電指示燈亮起的電氣設備無法運行或運行異常，此時蓄電池或發(fā)動機是能夠進行正常供電的，但是電氣設備卻無法將電信號傳輸給充電指示燈。在檢修過程中，需要將發(fā)動機起動，此時發(fā)動機處于怠速狀態(tài)，然后對充電系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行觀察，看其是否正常。當發(fā)動機運行后，如果充電指示燈并未亮起，而發(fā)電機卻能夠發(fā)電，此時可證明發(fā)電機是運行正常的；在對發(fā)電機進行排除以后，如果指示燈仍舊處于熄滅狀態(tài)，則可判斷其內部燈絲已被熔斷，此時可對指示燈進行更換，以此實現對故障的排除。如發(fā)電機運行正常且已更換指示燈后仍不亮，便需要對連接的線路和控制充電指示燈亮起的電氣設備進行深入檢查。可通過目視法、萬能表輔助法等來進行判斷。

3.2 啟動控制系統(tǒng)故障的檢修方法

當新能源汽車在啟動以后，駕駛員在切換到P 檔或空擋踩油門時，車內的轉速表指針未進行靈敏的轉動，但當駕駛員切換至D 檔或1 檔踩油門時，汽車雖然可正常運行，但卻發(fā)現汽車的動力輸出不夠。對于這一故障，其故障原因可能有以下幾種：首先需要判斷汽車是否很長時間都沒有啟動，當汽車的擱置時間超過30 天時，故障原因有很大可能是由于蓄電池中的電量不夠所造成的，此時可利用儀器來進行檢查。當發(fā)現蓄電池內的電量足夠，則需要對動力系統(tǒng)內的主要電氣設備及相關線路是否存在接觸不良等進行檢查。當傳動系統(tǒng)存在線路接觸不良的情況時，便可能會限制新能源汽車的動力輸出。具體檢修方法如下：首先要判斷蓄電池內是否有足夠的電量，特別是汽車被長期擱置的情況下，更要進行檢查。當發(fā)現蓄電池電量不夠時，可對蓄電池進行充電。如果蓄電池內含有充足的電量，需要將線路連接器連接好后進行重新啟動，當發(fā)現故障仍未消除時，還要檢查發(fā)動機和蓄電池的連接線路，如發(fā)現萬用表在對某段線路進行檢查時，其電壓為0，證明線路接觸不良或已被燒斷，此時應對線路進行更換。同時還要對接線柱的接觸情況進行檢查，在必要時需要將接線柱進行擰緊后，再次啟動來觀察故障是否已被排除。

3.3 燈光控制系統(tǒng)故障的檢修方法

新能源汽車在運行過程中，可能會出現燈光不亮或異常閃爍等故障，主要表現在轉向燈不亮、遠近光燈頻繁閃爍或亮度降低等，這些故障現象都可以歸類為燈光控制系統(tǒng)發(fā)生故障。燈光控制系統(tǒng)出現故障往往會出現在汽車即將啟動的情況下，還有少數情況會出現在新能源汽車駕駛中，比如在汽車轉彎過程中突然轉向燈熄滅等。對于燈光控制系統(tǒng)故障來說，其故障原因可能有很多，除了燈具自身老化以外，還可能是電壓不穩(wěn)、瞬時電流過大等，這會導致燈絲被熔斷。還有可能是線路接觸不良（松動和脫落等）造成的，除此之外，用于控制燈光的電氣元件也可能會發(fā)生故障。在進行檢修時，需要判斷故障是由燈光引起的，還是由電氣系統(tǒng)引起的。可通過儀器或目視的方法來對線路是否接觸不良或是燈絲是否被熔斷等進行檢查。在檢查無問題后，還要應用萬用表來對發(fā)電機、蓄電池以及燈具之間的連接線路進行逐一檢查，查看其是否存在斷路或短路等故障。在確定不存在斷路或短路等故障后，還要對燈光控制系統(tǒng)中的控制程序是否運行異常進行檢查。

3.4 汽車線路及儀表系統(tǒng)的故障檢修方法

當汽車內部的儀表盤或中控臺中，出現信號燈閃爍、熄滅，或是響應不及時等故障表現?；蚴切履茉雌囋谛旭傔^程中，突然亮起故障信號燈時，便需要查找故障原因，在新能源汽車中，其各個部件的運行工況可通過儀表燈來查看，當某些電氣設備或線路出現故障時，駕駛員往往能夠通過觀察儀表燈來判斷是否發(fā)生故障，并及時采取相應的應對措施，以此確保汽車行駛安全，防止出現交通事故。駕駛員必須要高度重視儀表系統(tǒng)故障，可結合儀表在出現故障時的表現來對故障類型進行初步判斷。比如，當儀表中的指示燈發(fā)生頻繁閃爍現象時，其故障原因可能是線路接觸不良所造成的，此時便要對線路進行檢查，而當儀表中的常亮指示燈出現熄滅或閃爍等問題時，其故障原因則可能來自于其內部電路系統(tǒng)，或是傳感器失靈，也可能是線路未進行有效連接所導致的。在對儀表系統(tǒng)故障進行檢修時，必須要先判斷故障原因是否來自于線路的接觸問題，對于線路接觸問題，其排查難度較低，而且維修起來也較為輕松，通常情況下只需重新連接線路，或對相應的電氣設備進行更換便可排除故障。如果故障原因不是來自于線路接觸問題，此時便需要判斷是否是儀表控制系統(tǒng)發(fā)生故障，這時便需要應用電腦解碼儀來檢測汽車的儀表系統(tǒng)，通過分析檢測數據來判斷故障原因。當傳感器失靈時，還要對傳感器進行更換，而當連接器存在問題時，則需將儀表臺拆卸下以后，對其內部線路或連接器進行更換即可，最后再對儀表臺進行重新調試。

4 在檢修新能源汽車電氣設備及線路時需要注意的事項

相比于傳統(tǒng)的燃油汽車來說，由于新能源汽車是靠發(fā)電機和蓄電池進行供電的，這使其涉及到更多的電氣設備，相應的線路也會更加復雜，當新能源汽車的電氣設備及線路發(fā)生故障時，要想提高檢修成功率，就必須在檢修過程中注意以下事項：其一，檢修人員必須對各類新能源汽車的電路組成盡量熟悉和了解，這樣有助于對故障源進行分析、判定；其二是需要根據故障類型采取具有針對性的檢修方法；其三，在故障源確定以后，還要對造成電氣設備及線路損壞的原因進行更加深入的分析與研究，結合故障的危害及表現，盡可能的對受損電氣設備或元件進行維修，如無法維修或成本較高，則建議對其進行更換。

5 新能源汽車電氣設備與線路檢修案例

新能源汽車中主要以純電動汽車為主，其動力源來自動力電池包和低壓蓄電池。某牌純電動汽車，用戶反饋打開啟動開關后，中控盤和儀表盤上顯示多個故障燈點亮。另外，儀表盤上的OK 燈不亮，換擋旋鈕旋至前進擋或倒擋，電動汽車均無法行駛。針對這種故障現象，首先考慮的是純電動汽車高壓系統(tǒng)的供電是否正常。純電動汽車的高壓系統(tǒng)的供電主要是由動力電池中總正繼電器和總負繼電器控制的。當總正/ 負繼電器接合時，動力電池才能對車上高壓設備供電。

圖1 高壓系統(tǒng)不上電故障診斷流程

高壓系統(tǒng)不上電故障診斷流程：（1）通過對中控盤和儀表盤顯示的信息，可以獲得故障提示信息；（2）車輛的基本檢查，包括有無碰撞、裂痕、進水、控制單元或零部件是否損壞、插接件松動和油液泄露等。該診斷流程圖如圖1所示。

動力電池管理系統(tǒng)BMS 對動力電池的狀態(tài)信息進行監(jiān)測，其實是控制其總正繼電器。整車控制器VCU 與動力電池管理系統(tǒng)BMS 之間是采用CAN 總線通信。當整車控制器VCU 根據車輛狀態(tài)信息判斷是否滿足上電條件時，整車控制器VCU 和動力電池管理系統(tǒng)BMS 則對正/負極接觸器閉合。

在對該某牌純電動汽車進行試車、檢查組合儀表和中控的故障顯示、車輛基本檢查等，發(fā)現整車控制器VCU 至動力電池管理系統(tǒng)BMS 的總負繼電器控制線存在斷路故障。更換線束后，再次試車，故障消失，車輛恢復正常。

6 結語

總而言之，在汽車未來發(fā)展中，新能源汽車必將成為主流的發(fā)展方向，通過對新能源汽車的電氣設備及線路進行更加深入的研究，不斷提高檢修技術，能夠使新能源汽車運行變得更加可靠，進而推動新能源汽車行業(yè)的更快發(fā)展。因此，對于汽車檢修人員來說，必須不斷提高自身的維修技能，沉著應對汽車中各種的電氣設備及線路故障，以此保證新能源汽車的行駛安全。