基于徑向神經(jīng)網(wǎng)絡的故障診斷分析研究

摘要：新能源汽車逐漸普及，使得汽車行業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化。但隨著新能源汽車的使用，故障問題也逐漸增多，相比與傳統(tǒng)的燃油汽車已經(jīng)經(jīng)過多年的研究和使用，其故障診斷方式也相當完善，而新能源汽車在設計與結(jié)構(gòu)等方面與燃油車不同，其檢測故障手段和理論研究不足，是目前亟待進行探討的話題。為此，以比亞迪漢儀表盤故障提示為例，結(jié)合徑向神經(jīng)網(wǎng)絡的故障診斷分析，研究新能源汽車故障根源和有效的故障處理辦法，實現(xiàn)新能源汽車故障有效診斷和準確維護。

關鍵詞：徑向神經(jīng)網(wǎng)絡；故障診斷；新能源

中圖分類號：U472 收稿日期：2023-06-18

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.09.038

1 故障車況說明

作為比亞迪旗下純電動汽車領跑者，是線下市場占有率較多的新能源汽車之一，同時也是最受家庭使用的代步車之一。比亞迪漢的常規(guī)故障都會在汽車顯示儀表中顯示，如圖1所示，針對電動汽車的每個故障，在電動汽車使用手冊中也都有明確的說明，如圖2所示。使用者在儀表盤中發(fā)現(xiàn)故障燈亮起，可通過使用手冊的說明作出處理，常常使用的是多次啟動的方式消除故障，但對不能通過上述方式進行消除故障的，仍需人為地對車輛進行檢查和處理，此時就需要對故障進行診斷，這是對汽車維修人員的技術提出了較高要求。

2 故障現(xiàn)象

本文以圖2中儀表盤中的“動力系統(tǒng)故障警告燈”亮起故障為例進行分析。當該故障燈亮起時，第一現(xiàn)象是比亞迪漢能夠正常啟動，但踩動加速踏板，汽車動力系統(tǒng)無法連接，重啟比亞迪漢，故障燈是無法熄滅，即無法通過重啟的方式進行故障修復。同時，第二故障現(xiàn)象是插入充電插頭，儀表盤上無法顯示充電標識，電量缺能正常增加，但汽車在待機狀態(tài)下時，電量是正常消耗。

3 徑向神經(jīng)網(wǎng)絡理論

神經(jīng)網(wǎng)絡是信息處理的數(shù)學模型，其結(jié)構(gòu)類似于神經(jīng)突觸的連接。在大腦中，存在著數(shù)量眾多的神經(jīng)元細胞，這些神經(jīng)元細胞之間互相聯(lián)系，共同構(gòu)成了一個神經(jīng)網(wǎng)絡。神經(jīng)元是神經(jīng)網(wǎng)絡的最基本單元，它既有興奮，也有抑制，大部分神經(jīng)元都處于抑制狀態(tài)。然而，當它受到刺激導致電位超過閾值時，神經(jīng)元就會被激活，從而將信息傳遞給其他神經(jīng)元。徑向神經(jīng)網(wǎng)絡理論也有類似的工作原理，徑向神經(jīng)網(wǎng)絡理論模仿這種網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)進行匯總，以及得出故障概率原因的概率情況如圖3所示。各種可能導致故障的原因[xi]以概率[wi]的概率作用在某一神經(jīng)元（系統(tǒng)、組件），導致神經(jīng)元（系統(tǒng)、組件）的故障。

徑向神經(jīng)網(wǎng)絡的故障診斷分析適用于單一故障下的多特征電動汽車故障現(xiàn)象，因為在較多特征下，會根據(jù)特征對故障原因更為準確地進行判定，或者準確地說是當故障特征越多，其徑向神經(jīng)網(wǎng)絡的數(shù)學模型的概率值越高，其故障原因越可能在該徑向神經(jīng)網(wǎng)絡神經(jīng)元上。

4 動力系統(tǒng)故障警告燈的相關故障分析

比亞迪漢的動力系統(tǒng)故障警告燈亮起，說明動力系統(tǒng)模塊中存在著連接不通、短路以及相應的繼電器在其原正常狀態(tài)下并未實現(xiàn)閉合或者斷開，因此，需要對比亞迪漢的動力系統(tǒng)電路進行剖析。圖4為比亞迪漢充電電路以及電池管理系統(tǒng)的示意圖，比亞迪漢能夠正常啟動，說明電池管理系統(tǒng)正常，而踩動加速踏板時，并未能實現(xiàn)加速，則指明在動力控制線路到電池管理系統(tǒng)之間存在故障，極大可能為IG3繼電器未能聽從控制模塊的控制實現(xiàn)閉合而實現(xiàn)連接動力。而當插入充電插頭時，電量卻能正常增加，但儀表卻無充電標志，說明高壓電控總成與電池管理系統(tǒng)之間的連接是完好的，但無法感應到充電信號，說明高壓電控總成與電池管理系統(tǒng)之間的信號傳輸存在故障。

5 基于徑向神經(jīng)網(wǎng)絡的故障診斷分析

圖5所示為充電信號傳輸故障檢測電路，其中車載充電機的電池正負極與比亞迪漢的控制系統(tǒng)正常連接，但與之搭配的充電信號線并不連接到比亞迪漢的車輛控制系統(tǒng)，而是使用外部額外供電控制裝置的信號線進行檢查，外部電池的信號連接上比亞迪漢的車輛控制系統(tǒng)。

設置四個檢測點對電壓進行檢測，同時監(jiān)測充電電壓在車輛控制裝置輸入點處的參數(shù)，對比亞迪漢充電電路開始進行充電，得出如圖6所示紅框中的電壓參數(shù)數(shù)據(jù)，電壓參數(shù)均為433 V，即外部額外供電控制裝置可以實現(xiàn)正常的充電。

對監(jiān)測點的數(shù)據(jù)進行讀取，發(fā)現(xiàn)有一處監(jiān)測點的電壓數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，如圖7所示，該監(jiān)測點位置為監(jiān)測點2，說明在監(jiān)測點位置2到外部額外供電控制裝置位置之間線路及其繼電器存在著故障，重點應當對該線路進行檢測。通過上述同樣的方式對動力控制線路到電池管理系統(tǒng)之間存在的故障問題進行檢測，也可得出故障存在的線路問題所在，確定出現(xiàn)故障的問題線路或者是問題構(gòu)件，使用萬用變進行細節(jié)的連同與否的檢測，從而判斷出故障問題所在。

6 檢測與維修建議

6.1 科學存儲

電池是純電動車輛的唯一動力源，為了保證新能源車輛的安全行駛，技術人員必須經(jīng)常對電池進行維護。在車輛處于閑置狀態(tài)的時候，要對電池進行科學的存儲，并且要對存儲環(huán)境進行嚴格的控制，這樣才能更好地延長電池的壽命。為了防止電池內(nèi)部出現(xiàn)硫酸鈉化現(xiàn)象，技術人員必須定期地對電池進行清潔和保養(yǎng)，確保電池有充足的時間進行正常的充電，以防止電池在下一次使用的時候出現(xiàn)虧電的現(xiàn)象。在長期使用電池后，如果電池出現(xiàn)續(xù)航能力下降，維修機構(gòu)要根據(jù)電池的損耗情況，采取有針對性的維修管理措施，不能維修時，要及時更換新電池，并妥善處置舊電池，在更換過程中要保證電池型號一致，避免因疏忽大意引起不必要的問題。

6.2 檢測電池溫度

當電池工作時出現(xiàn)點數(shù)溫度過遠，或者在電池充電工作過程中出現(xiàn)超出正常閥位，維修人員應及時檢查汽車的溫度傳感器，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)比對有錯誤，對溫度數(shù)據(jù)予以校正[6]。此時，維修技術人員就必須找到導致溫度變化的原因：檢查線路接頭有無松動，檢查電池的散熱風扇有無打開等。在實際的工作過程中，如果出現(xiàn)了火花，或者是局部的溫度過高，那么維修人員就應該考慮到電動機的內(nèi)部是否進水，或者檢查電動機的運行狀況[7]。在電動機出現(xiàn)故障后，維修部門主要從以下幾個方面進行維修檢測[8]：a.對電路熔絲質(zhì)量進行檢查（內(nèi)部熔絲燒毀，及時更換新熔絲）；b.對供電切換狀態(tài)進行檢測（利用電表測量供電開關的輸入和輸出部件的阻值）；c.維修人員還必須對車輛的內(nèi)部控制和部件間的連接進行檢查，并對出現(xiàn)故障的部位進行認真的檢測，如圖8所示。

7 結(jié)語

新能源汽車具有廣闊的發(fā)展前景，針對新能源汽車在應用過程中存在的問題，需要進行有效解決，同時避免因為操作不當而造成意外事故。維修人員需要結(jié)合新型的維修方法，對傳統(tǒng)的維修技術進行創(chuàng)新，以便為新能源汽車行業(yè)的發(fā)展提供服務。

參考文獻：

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作者簡介：

石俊鋒，男，1989年生，助理講師，研究方向為汽車商務與維修。