純電動客車的故障診斷方法研究

劉兆鑫 齊洪磊

中通客車控股股份有限公司 山東 聊城 252000

1 純電動客車故障概述

1.1 純電動客車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

純電動客車的電子系統(tǒng)主要包括電機(jī)控制系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)，高壓附件系統(tǒng)，儀表控制系統(tǒng)及其他附件系統(tǒng)。驅(qū)動系統(tǒng)是純電動客車的動力源，它由電機(jī)、電機(jī)控制器和各種檢測傳感器組成，其任務(wù)是在駕駛員的控制下，高效率地將蓄電池的電量轉(zhuǎn)化為整車的動能，或者將車輪的動能反饋到動力電池中純電動客車復(fù)雜的電子控制系統(tǒng)，使得故障診斷和維修難度增加。制定一個(gè)完善的故障診斷方法可以有效的提高車輛調(diào)試和維修效率，降低整車開發(fā)與維護(hù)成本。

圖1 純電池子系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

1.2 純電動客車故障分類

本文以整車控制器為核心，對故障類型進(jìn)行分類，再根據(jù)不同的故障類型進(jìn)行響應(yīng)處理，制定完善的故障檢測和處理策略，從而達(dá)到發(fā)現(xiàn)故障，解決故障的目的。具體故障檢測及處理策略分類如下：（1）整車系統(tǒng)故障。（2）整車CAN通訊故障。（3）整車控制器故障。（4）其它零部件故障。

2 純電動客車主要的故障現(xiàn)象分析及處理

純電動客車的主要故障現(xiàn)象分為三種，第一種為高壓無法正常上電。在通常環(huán)境下，人體能夠承受的安全最低電壓為36V（DC）。由于純電動客車動力電池包的高電壓，因此純電動客車的絕緣監(jiān)測是所有電動客車控制上電的第一步。針對絕緣故障常見的影響因素包含電池包內(nèi)部電解液出現(xiàn)泄漏，絕緣層破壞以及電池模組內(nèi)部由于振動沖擊而導(dǎo)致絕緣失效等情況。純電動客車的絕緣檢測是電動客車的第一道保護(hù)，高壓互鎖裝置則是純電動客車的第二道保護(hù)。在車輛絕緣正常的情況下，如若出現(xiàn)高壓互鎖斷路現(xiàn)象，車輛依舊無法上高壓電。高壓互鎖回路分為兩種形式：第一種：每個(gè)高壓部件上安裝獨(dú)立監(jiān)測器負(fù)責(zé)監(jiān)控高壓互鎖信號，只有當(dāng)所有高壓互鎖信號正常是才允許整車上高壓。第二種形式為所有高壓部件的高壓線相互并聯(lián)，并將所有高壓監(jiān)測器連接組成一個(gè)回路，只有當(dāng)檢測器正常接收到高壓互鎖信號是才允許整車上高壓。以中通客車N8的高壓互鎖為例，該車的高壓互鎖回路主要由電池管理系統(tǒng)、動力電池包、四合一（VTOG）和空調(diào)加熱器（PTC）組成，主要涉及到插接器為電池管理系統(tǒng)（BMS）的BK45（A）和BK45（B）。當(dāng)出現(xiàn)高壓互鎖故障時(shí)，檢測的思路主要以先總體后分段的思路，即可拔下電池管理系統(tǒng)插接器，用萬用表電阻檔測量BK45（A）/1與BK45（B）/7端子之間的電阻值，正常的電阻值應(yīng)該小于1Ω，如果實(shí)測值為∞，則可以考慮高壓互鎖中存在斷路。進(jìn)而分為兩條之路進(jìn)行電阻檢測，縮小范圍，直至查到斷路之處。

當(dāng)車輛絕緣和高壓互鎖裝置都正常的情況下，用鑰匙啟動，將激活整車控制系統(tǒng)并給繼電器提供電源。當(dāng)客車無法上高壓電時(shí)，需要借助車用診斷儀對故障碼進(jìn)行查詢并讀取相關(guān)重要的數(shù)據(jù)流。常見的儀表故障包含儀表的電源故障及儀表的線路故障，通過電路圖對儀表的電源及線路進(jìn)行排查，明確故障原因并修理。若儀表能正常工作，則可排除儀表問題，通過診斷儀讀取相應(yīng)的模塊信號。若高壓配電箱的各相關(guān)部件都正常，但是車輛仍然無法上高壓電，則可進(jìn)一步查詢是否繼電器出現(xiàn)故障。

純電動客車的第二種故障主要是車輛無法正常充電的現(xiàn)象。車輛充電包括交流慢充和直流快充。車輛直流快充的控制邏輯主要是整車控制器檢測充電控制確認(rèn)線是否接通，進(jìn)而判斷快充槍與車輛的連接是否正常，如果連接異常，則不會啟動快充繼電器；連接正常，則進(jìn)一步檢測搭鐵線與快充喚醒線之間的電壓，當(dāng)電壓不處于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)（標(biāo)準(zhǔn)電壓通常為12V），將不啟動快充繼電器；電壓正常時(shí)，整車控制器將喚醒電源管理系統(tǒng)的快充模式。

純電動客車的第三種故障主要是車輛不能正常行駛的現(xiàn)象。純電動車輛的行駛主要是整車控制器自檢所有部件狀態(tài)，部件全部正常情況下通過接收油門踏板與制動踏板的信息來識別駕駛員的意圖，進(jìn)而控制電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動、倒車和制動。當(dāng)車輛不能正常行駛時(shí)，要針對純電動客車正常驅(qū)動的保護(hù)邏輯進(jìn)行入手檢測，首先檢測整車各部件通訊是否正?？赏ㄟ^檢測工具對各部件的CAN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)記性檢測，然后檢測整車控制器接收到的后倉門、油門與制動踏板信號是否正常，在正常的情況下檢查整車制動氣壓是否足夠、助力轉(zhuǎn)向是否正常工作、電池可用放電功率是否足夠，電機(jī)系統(tǒng)低壓旋變線連接是否正常。

3 結(jié)束語

相較于傳統(tǒng)客車來說，純電動客車正由機(jī)械屬性向電子屬性進(jìn)行轉(zhuǎn)變，其電子集成度與復(fù)雜度相比常規(guī)客戶大幅增加，各種可能出現(xiàn)的情況都會對純電動客車造成影響，造成純電動客車的故障原因比較復(fù)雜，常規(guī)客車的故障排查手段并不適用于純電動客車，排除故障較為困難，完善的純電動客車故障診斷方法，與故障播報(bào)處理體系對于純電動客車的發(fā)展越來越重要。