純電動(dòng)汽車故障診斷方法分析

張國(guó)超

（攀枝花市公共交通有限責(zé)任公司 四川省攀枝花市 617000）

1 純電動(dòng)汽車的系統(tǒng)構(gòu)造分析

關(guān)于純電動(dòng)汽車的整體控制系統(tǒng)來說，是統(tǒng)協(xié)其他部位進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的指揮中心，純電動(dòng)汽車的最大優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)自然環(huán)境的影響較小，所以深得大眾普及，但如何在故障發(fā)生時(shí)候，通過理論知識(shí)正確判斷出系統(tǒng)所出故障并且采取科學(xué)的解決方案，是保證純電動(dòng)汽車及人身安全性的前提。

對(duì)于純電動(dòng)汽車的總指揮系統(tǒng)而言，與其相對(duì)連接的是多個(gè)子系統(tǒng)，例如低壓組織，高壓動(dòng)力組織等等，每個(gè)部分息息相關(guān)，發(fā)生任一故障都會(huì)對(duì)整體系統(tǒng)造成一定影響，例如攜帶高電壓的供電系統(tǒng)一旦發(fā)生漏電情況，那其造成的后果危害極大，所以在對(duì)純電動(dòng)汽車進(jìn)行診斷工作前，必須先行了解純電動(dòng)汽車的系統(tǒng)構(gòu)造。

傳統(tǒng)的汽車使用發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力設(shè)備，而對(duì)于純電動(dòng)車而言，發(fā)動(dòng)機(jī)的存在則被取代成了發(fā)動(dòng)電池，對(duì)比傳統(tǒng)燃油車和純電動(dòng)車可以觀察出，純電動(dòng)車在構(gòu)造上的設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單方便，例如傳統(tǒng)燃油車所使用的變速器，在純電動(dòng)車上變成了減速器，純電動(dòng)車的整體系統(tǒng)大致包括：高壓配電系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)電池系統(tǒng)，底盤控制系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)，車身等等多部位。

（1）往細(xì)了說，發(fā)動(dòng)電池系統(tǒng)又可以劃分為熱管理組件，電池管理系統(tǒng)，高低壓線束和動(dòng)力電池組，目前大多數(shù)人使用的純電動(dòng)車的發(fā)動(dòng)電池馬力一般都在300-600V大小左右，電池管理系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)電池作為動(dòng)力基礎(chǔ)的前提下，是實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)車開關(guān)閉電的關(guān)鍵所在，因?yàn)槠淇梢詫?shí)時(shí)監(jiān)控電池組的溫度升降，電壓大小以及電阻是否有出現(xiàn)異常等等多種情況，之所以可以聯(lián)動(dòng)監(jiān)控如此多的部位，是因?yàn)殡姵毓芾硐到y(tǒng)可以同時(shí)控制主正接觸器，充電接觸器，主負(fù)接觸器以及須充接觸器等四樣接觸器，作用就在于可以保證車輛本身的充電放電情況，并且在系統(tǒng)本身發(fā)生特殊情況以后，還能對(duì)系統(tǒng)回路進(jìn)行停止保護(hù)，防止回路產(chǎn)生高電壓造成后續(xù)損耗，發(fā)動(dòng)電池高電壓的傳輸是高低壓線束的作用范疇，而與其相對(duì)于的部位就是熱管理組件，熱管理組件負(fù)責(zé)液冷循環(huán)系統(tǒng)與熱管理系統(tǒng)兩者之間的協(xié)調(diào)循環(huán)，不然就會(huì)直接危害到發(fā)動(dòng)電池的使用，例如液冷循環(huán)系統(tǒng)沒有及時(shí)降溫，則電池溫度過高便會(huì)有爆炸危險(xiǎn)。

（2）在驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)用當(dāng)中，安全性最為可靠的是三相交流異步電機(jī)，三相交流異步電機(jī)的工作原理是將交流電傳輸給電機(jī)，讓電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生電極磁場(chǎng)，通過轉(zhuǎn)子中的電樞繞組將磁感線進(jìn)行切割，然后產(chǎn)生一定的電磁力，用以為驅(qū)動(dòng)純電動(dòng)車的車輪旋轉(zhuǎn)帶來動(dòng)力，在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)候，交流電動(dòng)機(jī)本身還具有能量回收以及再生制動(dòng)功能。

（3）高壓配電系統(tǒng)由車載充電機(jī)，變頻器和DC裝置組成，DC裝置可以將發(fā)動(dòng)電池輸出的電流壓力由高轉(zhuǎn)低，為其他驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以外的設(shè)備進(jìn)行安全供電，而變頻器則在這過程中發(fā)揮將轉(zhuǎn)換直電流以配合變頻器為發(fā)動(dòng)電機(jī)提供旋轉(zhuǎn)能源，這一切的情況都是建立在將驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為發(fā)電裝置使用的前提之下，純電動(dòng)汽車電源充電正是電機(jī)將交流電轉(zhuǎn)換為直流電進(jìn)行的結(jié)果。

2 純電動(dòng)汽車常見故障

純電動(dòng)車使用的發(fā)動(dòng)電池輸出電壓極大，一般保持在DC/72V與DC/600V之間，甚至在某些情況下還會(huì)超出此范圍，根據(jù)我國(guó)對(duì)于純電動(dòng)汽車使用標(biāo)準(zhǔn)而言，這樣高強(qiáng)度的電壓已經(jīng)超過了人體所能接觸范圍，為此，對(duì)純電動(dòng)汽車故障診斷工作十分重要，而經(jīng)過對(duì)純電動(dòng)汽車發(fā)生故障的案例分析并進(jìn)行歸納，可以大致判斷故障類型為以下幾種：

2.1 絕緣故障

純電動(dòng)汽車上有絕緣故障警報(bào)，警報(bào)設(shè)置的最小電阻額度在500千歐左右，負(fù)責(zé)在電池控制系統(tǒng)中負(fù)責(zé)檢測(cè)功能是否正常的作用，如果一旦發(fā)現(xiàn)絕緣電阻的額度沒有超出以上數(shù)據(jù)，便會(huì)將相應(yīng)的問題代碼發(fā)送到中央控制系統(tǒng)，中央控制系統(tǒng)可以通過綜合以來讀取內(nèi)容，并且判定是否提醒，要是出現(xiàn)提醒警告的話，就意味著發(fā)電機(jī)的高壓電超強(qiáng)，需要及時(shí)進(jìn)行故障分析，這也是威脅到人身安全的交通事故多發(fā)的主要原因。

圖1

圖2

2.2 高壓電故障

純電動(dòng)汽車因?yàn)槠湎到y(tǒng)構(gòu)造的特殊性，所以在高壓電故障診斷技術(shù)上一直都被業(yè)內(nèi)稱為應(yīng)該第一被攻克的關(guān)鍵問題，關(guān)于純電動(dòng)汽車的高電壓故障一般出現(xiàn)在高壓系統(tǒng)中的線路方面，線路短路與漏電都會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)的用電帶來難以想象的危害。

2.3 純電動(dòng)汽車充電故障表現(xiàn)形式

純電動(dòng)車的故障表現(xiàn)形式一般有充電充不上，行駛過程中無法提速，以及車輛無法正常駕駛，因?yàn)榧冸妱?dòng)汽車的維修方式與傳統(tǒng)燃油汽車的方式不同，所以我們將故障類型根據(jù)純電動(dòng)車的整體系統(tǒng)進(jìn)行三塊分類，就可以了解到除了高壓供電以及絕緣電阻兩塊領(lǐng)域以外，供電系統(tǒng)還會(huì)在哪些區(qū)域發(fā)生什么樣的常見故障。

（1）充電系統(tǒng)故障。當(dāng)純電動(dòng)汽車所使用的發(fā)動(dòng)電池供力不足時(shí)，一般的處理方式就是進(jìn)行常規(guī)充電，但有時(shí)大家會(huì)發(fā)現(xiàn)充電口指示燈沒有顯示亮光，以及儀表盤上沒有顯示充電符號(hào)，這有可能是CC線沒有連通到位，又或是CP及PE兩條線路之間的電壓沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，故而也會(huì)自動(dòng)阻斷充電線路的連接使用，如果說以上這一情況還未能夠排除的話，那也有可能是搭鐵線之間的電壓不穩(wěn)造成的。

（2）發(fā)動(dòng)電池系統(tǒng)故障。關(guān)于發(fā)動(dòng)電池常見故障一般是電池管理系統(tǒng)出以及供電線路出現(xiàn)問題，表現(xiàn)形式包括通信故障，溫度測(cè)量故障，加熱器故障等等，其中線路故障最為常見，例如線路接觸不良，短路，斷路，都會(huì)引起高溫，產(chǎn)生高壓電流，進(jìn)而破壞其他系統(tǒng)部位的正常運(yùn)行，電位由高降低，造成系統(tǒng)性能不全。

（3）驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)故障。驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的故障可以分為兩種情況，第一種是調(diào)速控制裝置的故障，第二種是驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的故障，在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行過程中，調(diào)速控制器的作用在于配合中央進(jìn)行提供動(dòng)力大小的升降，將直流電轉(zhuǎn)換成為交流電并且調(diào)整電壓，將大小數(shù)據(jù)提供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)所控制，所以一旦調(diào)速控制裝置發(fā)生損壞，最明顯的表現(xiàn)就是車輛不受系統(tǒng)控制，出現(xiàn)無法減速，或是提速難以控制等情況。

驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的故障有定子損壞，軸承損壞，轉(zhuǎn)子損壞，轉(zhuǎn)軸損壞等等，這些都是機(jī)械部位的問題，而在用電過程中受到電氣影響的因素造成的故障則被稱為電氣故障，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)內(nèi)部的定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組出現(xiàn)不穩(wěn)定變化，導(dǎo)致速率不定，電動(dòng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)高溫，電流過大，電壓不穩(wěn)等情況。

3 純電動(dòng)汽車故障分析

絕緣檢測(cè)作為純電動(dòng)汽車上電第一步，所以在小于規(guī)定電阻值時(shí)候會(huì)出現(xiàn)報(bào)警信號(hào)，但出現(xiàn)這一信號(hào)時(shí)候，最安全的辦法就是立即通知維修人員進(jìn)行檢測(cè)，針對(duì)絕緣故障最為頻繁發(fā)生的原因來說大概率是電池內(nèi)部出現(xiàn)了電解液的泄露，電解液的泄露會(huì)破壞絕緣層，除此之外導(dǎo)致絕緣電阻受到影響的因素還包括電池模組的內(nèi)部因?yàn)檎駝?dòng)沖擊導(dǎo)致的絕緣失效，進(jìn)而觸發(fā)第二道防線的保護(hù)，也就是系統(tǒng)將會(huì)立即啟動(dòng)高壓互鎖裝置，高壓互鎖裝置分為兩種形式監(jiān)視高壓回路是否完整，第一種是通過高壓回路經(jīng)過的每個(gè)部件的獨(dú)立控制器進(jìn)行信號(hào)接收，只有當(dāng)確認(rèn)所有部件正常運(yùn)作以后，才會(huì)允許高電壓的釋放，而第二種形式則是為高壓系統(tǒng)作出并聯(lián)設(shè)計(jì)，在并聯(lián)的條件下，將高壓連接器與監(jiān)視器進(jìn)行連接形成回路，讓檢測(cè)器直接接收到高壓互鎖信號(hào)，高壓互鎖裝置的工作機(jī)理本質(zhì)上是讓低壓電擔(dān)當(dāng)起信號(hào)傳輸?shù)淖饔茫?dāng)信號(hào)出現(xiàn)中斷時(shí)，說明存在線路斷開或者松脫的情況，關(guān)于高壓互鎖裝置的檢測(cè)思路應(yīng)該逐步推進(jìn)，先拔下電池管理系統(tǒng)的插接器，然后再對(duì)電阻值進(jìn)行測(cè)量，沿著線路縮小范圍，很快便可以查到斷路所在。

而關(guān)于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障診斷，可以使用診斷儀檢測(cè)故障碼和數(shù)據(jù)流，然后在分析電壓強(qiáng)度，這樣的做法可以了解清楚低電蓄電池和DC轉(zhuǎn)換器是否存在異常情況，如果無法查明的話再對(duì)線路進(jìn)行檢測(cè)，主要是檢測(cè)各條線路的插接頭，尤其是負(fù)責(zé)低壓和高壓的線路，往后才到控制器和電動(dòng)機(jī)的檢測(cè)情況，一般來說線路問題發(fā)生最多，導(dǎo)致高溫?fù)p耗才會(huì)影響部件，拿案例分析，假設(shè)一輛北汽EC160無法啟動(dòng)，根據(jù)儀表盤顯示有報(bào)警燈亮起，車輛本身的行駛理數(shù)大致有2000KM，首先我們就得排除供電系統(tǒng)是否可以正常運(yùn)作，用診斷儀進(jìn)行故障碼和數(shù)據(jù)流的讀取，如果數(shù)據(jù)顯示正常的話，再用萬用表測(cè)量蓄電池的靜態(tài)電壓大小，電壓為12.3V，屬于正常范疇內(nèi)，進(jìn)一步檢測(cè)蓄電池產(chǎn)生的啟動(dòng)電壓，檢測(cè)方法可以是將電源開關(guān)發(fā)動(dòng)到啟動(dòng)模式，然后再對(duì)蓄電池產(chǎn)生的電壓大小進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)還是12.3V，則低于了標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，將DC變換器的高壓、低壓的輸入端和控制端接入連接線路，若是出現(xiàn)退針、松動(dòng)，則連接端正常，再次檢查電壓，發(fā)現(xiàn)電壓為1V，比起標(biāo)準(zhǔn)電壓低了不少，便可以判斷出是DC變換裝置的損壞。

如果是充電系統(tǒng)的故障診斷，第一步的檢測(cè)同樣是讀取故障碼和數(shù)據(jù)流，然后進(jìn)行充電連接確認(rèn)線路問題，再到調(diào)動(dòng)各個(gè)控制模塊的啟動(dòng)狀態(tài)，還是舉例說明，拿北汽EX360來說，車輛狀態(tài)已經(jīng)是行駛理數(shù)達(dá)到大致3000KM，突然發(fā)現(xiàn)無法為電池充電，打開點(diǎn)火開關(guān)顯示沒有異常，但關(guān)閉以后連接充電槍指示燈卻沒有反應(yīng)，可慢充卻不能快充，用診斷儀進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取發(fā)現(xiàn)沒有故障碼，使用萬用表進(jìn)行CC和E線路之間的電阻測(cè)量，電阻值為1.5KΩ，正常，再檢測(cè)CP和PE兩條線路之間的電壓情況，電壓值為12V，可以斷定原因不在此處，基本可以確認(rèn)是線路問題，可以使用背插法進(jìn)行慢充充電，發(fā)現(xiàn)CMU的電壓為12V，VCU的電壓只有8V，電壓明顯過低，對(duì)電阻重新測(cè)量，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)低于正常值，最終可以判定故障原因是線路接觸不良，對(duì)插接器的連接線路進(jìn)行跨界處理即可恢復(fù)正常運(yùn)作。