新能源汽車維修中電子診斷技術及其運用

李鋒

摘要：新能源汽車是傳統(tǒng)汽車行業(yè)發(fā)展背景下的產物，其中電子診斷技術作為伴生技術，對于保障汽車安全方面意義突出，能夠幫助維修者快速定位問題所在作出應對措施，增加汽車的使用壽命。本次研究也將圍繞電子診斷技術及其應用過程來展開探究分析，為我國汽車領域發(fā)展提供技術支持。

Abstract： New energy vehicles are products under the background of the development of the traditional automobile industry. Among them， electronic diagnostic technology， as a companion technology， is of great significance in ensuring vehicle safety. It can help repairers quickly locate the problem and take countermeasures to increase the service life of the vehicle. This research will also explore and analyze the electronic diagnostic technology and its application process， and provide technical support for the development of China's automotive field.

關鍵詞：新能源汽車;維修;電子診斷技術

Key words： new energy vehicles;maintenance;electronic diagnosis technology

中圖分類號：U472.43? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）20-0134-02

0? 引言

電子診斷技術與新能源領域的融合能夠提升維修工作效率，在突出現(xiàn)代信息技術優(yōu)勢的同時全方位地了解汽車狀態(tài)，準確地定位故障區(qū)域，甚至在汽車未出現(xiàn)故障時就能采取預防措施，將事前預防方案的作用有效發(fā)揮。

1? 電子診斷技術及其應用

1.1 技術特性? 電子診斷技術通過各類車載電子元件來完成對于各個部件的監(jiān)控，一旦在出現(xiàn)故障之后，能夠快速地結合反饋信息進行檢修和排查，并且診斷出問題的關鍵點。這一技術出現(xiàn)之后，不僅有效地降低了汽車維修領域的工作強度，同時還能直接根據(jù)駕駛動態(tài)信息完成內容反饋，避免無法對故障進行定位的問題。綜合來看，電子診斷技術可以避免對汽車進行大規(guī)模多余的拆卸，只需要確定電子原件的監(jiān)控信息就能夠完成診斷工作。在大數(shù)據(jù)技術的支持之下，汽車修理過程可以智能化和自動化的方法來確定故障部件，且進一步采取措施加以維修。新能源汽車的維修管理方式與原有的燃油汽車存在著一些差異，汽車的部件應用、部件管理等都可以伴隨著電子診斷技術來實現(xiàn)全方位保障，維護駕車人員、乘車人員的安全。值得一提的是，在系統(tǒng)當中還能全方位地完成數(shù)據(jù)的記錄和分析，了解車輛的歷史使用信息完成動態(tài)化和數(shù)據(jù)化處理，這樣還可以簡化維修流程，節(jié)省了維修的人力。

新能源汽車采用的是驅動電機作為動力源，電池管理技術、數(shù)據(jù)總線技術等也涉及到電機、電池和控制理論等方面的內容，其中動力電子系統(tǒng)作為汽車的核心部分負責車輛的動力輸出，動力總成控制器、電機控制器等不同的電子控制單元對于車輛行駛狀態(tài)的影響非常顯著，特別是對于通信實時的要求比較高。不同的電子系統(tǒng)之間借助汽車網絡來完成信息交換，內部基于總線的網絡結構可以實現(xiàn)信息共享以保障通信系統(tǒng)的可靠性和安全性。特別是近年來通信技術和網絡技術的發(fā)展，使得更多通信速率更高的數(shù)據(jù)傳輸技術可以用于車輛的安全管理等方面，極大地提高了車輛的行駛安全性能[1]。

1.2 故障診斷和決策? 汽車的故障監(jiān)測和故障診斷本身是利用智能化手段來獲取新能源汽車在運行過程當中的各部件參數(shù)，然后再采取合理的方法對部件的運行狀態(tài)作出評估。如果評判當前部件處于故障狀態(tài)，則會進一步地確定故障類型、故障產生的區(qū)域和故障嚴重程度，對故障的發(fā)展趨勢作出準確地預測，并將內容進行存儲便于下一次開展預處理。其中電氣系統(tǒng)的故障會采取基于時域的檢測方法，機械故障主要采取基于信號頻域的檢測，模型有關的故障則進行累計數(shù)據(jù)的檢測。在完成故障決策確定嚴重性與發(fā)展趨勢之后則會做好故障反饋，根據(jù)不同的故障類型確定不同的處理方法。

以發(fā)動機為例，油壓不穩(wěn)定會讓發(fā)動機在行駛過程當中出現(xiàn)故障，維修人員可以借助電子診斷設備對油壓數(shù)據(jù)做好監(jiān)測和采集，然后以此為基礎發(fā)現(xiàn)油壓問題確定維修方案，避免汽車在形式過程當中發(fā)現(xiàn)動力缺失問題。又例如在車輛電路故障后，維修過程中需要避免其它元件產生損壞，此時可以把電路檢測儀器加入到電路系統(tǒng)當中按照儀器呈現(xiàn)的信息特點來展開有限排查，獲得最佳的檢測結果。

在一級、二級故障時整車控制應該進入故障模式然后對駕駛員發(fā)出警告。對于比較輕微故障，在不影響行車安全的前提下可以采取容錯處理方案，讓汽車能夠行駛到維修點再確定故障情況。整個控制系統(tǒng)能夠以編程的形式來確定內部信號特點，將靜態(tài)存儲值寫入系統(tǒng)存儲器內部。

2? 電子診斷與安全控制策略

2.1 整車系統(tǒng)結構與控制策略? 由于新能源汽車的動力系統(tǒng)當中包括ABS、MCU、VCU等電子控制單元，控制單元以CAN總線網絡完成相互通信過程，其中組合儀表也會連接到動力CAN總線完成車輛狀態(tài)信息的接受和顯示，此類以整車控制器為主的分布式控制方法對于提升系統(tǒng)穩(wěn)定性效果突出，整車的系統(tǒng)控制可以完成模塊化，按照駕駛命令對子系統(tǒng)的運行狀態(tài)作出判定并發(fā)送控制命令。然后子控制器再通過通信總線完成信息共享，結合控制策略對部件動作展開控制，各個單元分別負責不同的功能職責。

從整體控制策略來看，動力總成控制作為新能源汽車的關鍵技術與核心部件，VCU的性能能夠直接影響到汽車整車的動力特征，此類協(xié)調性控制器能夠完成能量管理、電機管理、電池協(xié)調管理、故障診斷等功能，按照駕駛員輸入對需求扭矩展開判斷，完成對于車輛工況判斷。此外整車控制器還需要完成對于車輛附件的控制，讓整車CAN網絡調度可以獲取系統(tǒng)的關鍵信息。

整個輸入信號通過傳感器硬件連接輸入信號從CAN網絡接收到控制器發(fā)送的信號之后，經過設備接口單元處理后展開配置。電機控制器MCU可以向整車控制器發(fā)送電機的狀態(tài)參數(shù)，包括轉速、運行方向、電機狀態(tài)和運行模式等，控制器應用層則完成操作指令和車輛運行狀態(tài)的評估，再通過CAN總線完成對于網絡信息的角度和運算，結合不同的汽車型號與設定好的運行方式規(guī)劃能量輸出模式完成回饋管理和整車驅動控制工作。

例如在停車狀態(tài)下點火開關處于OFF檔，此時高低壓電氣設備處于斷電狀態(tài)，車輛也處于靜止狀態(tài);反之點火開關在ON檔時整車控制器完成初始化后再對各個子系統(tǒng)上電。如果車輛在運行狀態(tài)下出現(xiàn)嚴重的故障問題或是在點火鑰匙開關處于OFF檔時，那么會先將高壓電源切斷之后再關閉低壓電源完成安全停車[2]。

2.2 主要故障與故障診斷? 在車輛的運行過程當中涉及到故障的診斷和監(jiān)測，從而讓車輛的安全性能能夠得到保障。一般情況下新能源汽車的故障類型包括硬件故障和軟件故障兩個方面，前者指的是VCU內部電路故障，而后者則是VCU內的RAM數(shù)據(jù)損壞或程序問題等。另外，機械故障、電氣故障、電氣控制系統(tǒng)故障、動力電池系統(tǒng)故障等都應該成為監(jiān)測重點。表1當中就是不同等級故障與故障類型信息。

在行駛階段產生故障后整車控制器會針對不同故障等級采取不同處理方案。對于一級、二級等非常嚴重的故障整車控制會進入失效模式提出警告，必要時需直接地停車等待救援;對于一般輕微故障在不影響車輛安全性前提下可以繼續(xù)進行容錯處理，采取跛行或是故障維修點維修[3]。

2.3 電子油門故障診斷? 電子油門是動力系統(tǒng)的關鍵組成部分，這也是汽車電控系統(tǒng)當中最為重要的部分，動力系統(tǒng)對于駕駛員的駕駛命令可以進行識別和判斷，然后定位整車運行狀態(tài)輸出為電機扭矩需求指令。傳統(tǒng)車輛動力系統(tǒng)當中包括進氣閥門、點火來控制發(fā)動機扭矩、新能源汽車的動力系統(tǒng)則需要同時控制電機和發(fā)動機扭矩，將電子油門信號作為動力系統(tǒng)的主要輸入信號。安裝在踏板區(qū)域的傳感器輸出電壓信號之后可以增加系統(tǒng)冗余度，輸出的電壓信號會隨著油門踏板區(qū)域呈現(xiàn)線性變化特征。

2.4 永磁同步電機定子相間短路故障診斷? 相比于傳統(tǒng)的電機系統(tǒng)，新能源汽車的驅動電機系統(tǒng)在工作環(huán)境上更加特殊，電機在減速、制動和爬坡等不同的工況條件下可能會出現(xiàn)電機過載、定子繞組溫度過高等現(xiàn)象，進而引發(fā)繞組絕緣老化或是失效，尤其是在長期處于室外潮濕環(huán)境之下還會引起受潮問題，加上電機本身的溫度問題產生定子相間短路電氣故障，在車輛運行環(huán)節(jié)當中需要對此類故障展開監(jiān)測。

在故障分析階段可以改變短路電阻R阻值來模擬短路的不同程度，借助多回路分析方法來對電機運行的本質進行評估完成對于電機故障的實時診斷。該方法有效地發(fā)揮了電機數(shù)學模型的優(yōu)勢。從故障模型來看可以劃分為有限元模型和集中參數(shù)模型，前者包括電機繞組空間分布與非線性因素下的復雜故障問題，后者則包括繞組函數(shù)和繞組函數(shù)電機模型。

以模糊規(guī)則法為例，由于電機故障診斷對于實時性要求較高，可以選擇基于視域的故障診斷方法，對不同故障條件下各個信號時域變化做出分析之后選擇三相電流作為故障特征來進行判斷。模糊控制方法在近年來的故障診斷方面得到了有效推廣，在電壓不平衡故障、定子繞組單相短路故障，核心思想是利用模糊理論集對特定對象展開判斷，利用數(shù)字處理器來完成對人類模糊推理的模擬。

另外永磁同步電機出現(xiàn)相間短路故障時定子結構會有不對稱情況，在定子區(qū)域產生負序電流，利用負序電流進行診斷也是一種快速而穩(wěn)定的電子故障診斷手段，但需要在此基礎上避免某些可能存在的干擾因素（電壓不平衡、負載不平衡等），得到單純由故障所引起的負序電流。

3? 結語

新能源汽車維修過程當中電子診斷技術得到了廣泛應用，而電子診斷技術主要使用的是智能自動化手段來針對車輛出現(xiàn)的故障和問題進行排查記錄，給維修人員提供故障分析過程的參考依據(jù)。傳統(tǒng)維修技術的缺陷愈加顯著，電子診斷技術也可以提升車輛使用時的整體性能，保障汽車的迅速發(fā)展減少能源消耗，在節(jié)能減排的要求下確保國家能源安全。

參考文獻：

[1]鄧力夫，楊駿.新能源汽車維修中電子診斷技術的應用分析[J].科學技術創(chuàng)新，2018（11）：191-192.

[2]宋祥杰.新能源汽車維修中電子診斷技術的應用實踐微探[J].電子元器件與信息技術，2018（4）：18-21.

[3]盧寶通，許嘉雄，馬二崗.探討電子診斷在汽車維修技術中的相關應用[J].百科論壇電子雜志，2019（01）：240.