純電動(dòng)客車(chē)的故障診斷方法研究

劉兆鑫 齊洪磊

摘 要 純電動(dòng)客車(chē)是一個(gè)集成度高的復(fù)雜電子系統(tǒng)，主要包括整車(chē)控制系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)，電機(jī)控制系統(tǒng)， 電子附件系統(tǒng)。各子系統(tǒng)具有獨(dú)立的控制單元（ECU）來(lái)實(shí)現(xiàn)自身系統(tǒng)的功能，并且具有完整的故障診斷、上報(bào)功能，子系統(tǒng)間通過(guò)CAN總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相互通信。整車(chē)控制器是整車(chē)控制策略的部署單元，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)的協(xié)同合作，在其他子系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，依據(jù)故障處理策略對(duì)整車(chē)進(jìn)行相應(yīng)的控制，在滿足車(chē)輛舒適性的基礎(chǔ)上，追求更高的安全性。

關(guān)鍵詞 純電動(dòng)客車(chē);故障診斷;方法研究

1純電動(dòng)客車(chē)故障概述

1.1 純電動(dòng)客車(chē)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

純電動(dòng)客車(chē)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(dòng)系統(tǒng)是純電動(dòng)客車(chē)的動(dòng)力源，它由電機(jī)、電機(jī)控制器和各種檢測(cè)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(chē)的動(dòng)能，或者將車(chē)輪的動(dòng)能反饋到動(dòng)力電池中純電動(dòng)客車(chē)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(chē)輛調(diào)試和維修效率，降低整車(chē)開(kāi)發(fā)與維護(hù)成本。

1.2 純電動(dòng)客車(chē)故障分類(lèi)

本文以整車(chē)控制器為核心，對(duì)故障類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)，再根據(jù)不同的故障類(lèi)型進(jìn)行響應(yīng)處理，制定完善的故障檢測(cè)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(cè)及處理策略分類(lèi)如下：（1）整車(chē)系統(tǒng)故障。（2）整車(chē)CAN通訊故障。（3）整車(chē)控制器故障。（4）其它零部件故障。

2純電動(dòng)客車(chē)主要的故障現(xiàn)象分析及處理

純電動(dòng)客車(chē)的主要故障現(xiàn)象分為三種，第一種為高壓無(wú)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(dòng)客車(chē)動(dòng)力電池包的高電壓，因此純電動(dòng)客車(chē)的絕緣監(jiān)測(cè)是所有電動(dòng)客車(chē)控制上電的第一步。針對(duì)絕緣故障常見(jiàn)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(dòng)沖擊而導(dǎo)致絕緣失效等情況。純電動(dòng)客車(chē)的絕緣檢測(cè)是電動(dòng)客車(chē)的第一道保護(hù)，高壓互鎖裝置則是純電動(dòng)客車(chē)的第二道保護(hù)。在車(chē)輛絕緣正常的情況下，如若出現(xiàn)高壓互鎖斷路現(xiàn)象，車(chē)輛依舊無(wú)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(cè)器負(fù)責(zé)監(jiān)控高壓互鎖信號(hào)，只有當(dāng)所有高壓互鎖信號(hào)正常是才允許整車(chē)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(cè)器連接組成一個(gè)回路，只有當(dāng)檢測(cè)器正常接收到高壓互鎖信號(hào)是才允許整車(chē)上高壓。以中通客車(chē)N8的高壓互鎖為例，該車(chē)的高壓互鎖回路主要由電池管理系統(tǒng)、動(dòng)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(cè)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(wàn)用表電阻檔測(cè)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(cè)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(cè)，縮小范圍，直至查到斷路之處。

當(dāng)車(chē)輛絕緣和高壓互鎖裝置都正常的情況下，用鑰匙啟動(dòng)，將激活整車(chē)控制系統(tǒng)并給繼電器提供電源。當(dāng)客車(chē)無(wú)法上高壓電時(shí)，需要借助車(chē)用診斷儀對(duì)故障碼進(jìn)行查詢(xún)并讀取相關(guān)重要的數(shù)據(jù)流。常見(jiàn)的儀表故障包含儀表的電源故障及儀表的線路故障，通過(guò)電路圖對(duì)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(wèn)題，通過(guò)診斷儀讀取相應(yīng)的模塊信號(hào)。若高壓配電箱的各相關(guān)部件都正常，但是車(chē)輛仍然無(wú)法上高壓電，則可進(jìn)一步查詢(xún)是否繼電器出現(xiàn)故障。

純電動(dòng)客車(chē)的第二種故障主要是車(chē)輛無(wú)法正常充電的現(xiàn)象。車(chē)輛充電包括交流慢充和直流快充。車(chē)輛直流快充的控制邏輯主要是整車(chē)控制器檢測(cè)充電控制確認(rèn)線是否接通，進(jìn)而判斷快充槍與車(chē)輛的連接是否正常，如果連接異常，則不會(huì)啟動(dòng)快充繼電器;連接正常，則進(jìn)一步檢測(cè)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(dòng)快充繼電器;電壓正常時(shí)，整車(chē)控制器將喚醒電源管理系統(tǒng)的快充模式。

純電動(dòng)客車(chē)的第三種故障主要是車(chē)輛不能正常行駛的現(xiàn)象。純電動(dòng)車(chē)輛的行駛主要是整車(chē)控制器自檢所有部件狀態(tài)，部件全部正常情況下通過(guò)接收油門(mén)踏板與制動(dòng)踏板的信息來(lái)識(shí)別駕駛員的意圖，進(jìn)而控制電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)、倒車(chē)和制動(dòng)。當(dāng)車(chē)輛不能正常行駛時(shí)，要針對(duì)純電動(dòng)客車(chē)正常驅(qū)動(dòng)的保護(hù)邏輯進(jìn)行入手檢測(cè)，首先檢測(cè)整車(chē)各部件通訊是否正?？赏ㄟ^(guò)檢測(cè)工具對(duì)各部件的CAN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)記性檢測(cè)，然后檢測(cè)整車(chē)控制器接收到的后倉(cāng)門(mén)、油門(mén)與制動(dòng)踏板信號(hào)是否正常，在正常的情況下檢查整車(chē)制動(dòng)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(yǔ)

相較于傳統(tǒng)客車(chē)來(lái)說(shuō)，純電動(dòng)客車(chē)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(huì)對(duì)純電動(dòng)客車(chē)造成影響，造成純電動(dòng)客車(chē)的故障原因比較復(fù)雜，常規(guī)客車(chē)的故障排查手段并不適用于純電動(dòng)客車(chē)，排除故障較為困難，完善的純電動(dòng)客車(chē)故障診斷方法，與故障播報(bào)處理體系對(duì)于純電動(dòng)客車(chē)的發(fā)展越來(lái)越重要。

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