新能源汽車高壓系統(tǒng)故障診斷及維修技術(shù)探究

文/塔月月 ，鄭思坤

[1．科伯舒特(蘇州)汽車科技有限公司長春分公司，吉林長春 130000；2．重慶金康動力新能源有限公司，重慶400000]

相較于傳統(tǒng)燃油汽車，新能源汽車更契合綠色環(huán)保的發(fā)展理念。新能源汽車的使用能夠有效減少環(huán)境污染，因此被人們廣泛接受。新能源汽車主要是通過高壓電作為驅(qū)動力，汽車內(nèi)部存在遠超人類承受范圍的高電壓。新能源汽車的高壓系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，就會嚴重影響汽車正常行駛，甚至會對人們的生命安全造成威脅。因此，維護人員必須對新能源汽車高壓系統(tǒng)的故障診斷和維修技術(shù)給予高度重視。

1.動力電池絕緣故障

1.1 外包絕緣檢查

新能源汽車的電池包通常是利用螺栓固定在車體內(nèi)部的，從而與車體形成整體。維護人員在檢查電池包絕緣性時，只要將電池包舉起，關(guān)閉開關(guān)并拔掉外部插件，就可以利用檢測儀對其各個電阻進行逐一檢查。[1]根據(jù)我國新能源車的相關(guān)絕緣標準可知，電池包電阻應(yīng)該處在20兆歐以上。如果經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)電池絕緣阻值低于標準要求，則表示該絕緣部分存在故障。

1.2 內(nèi)包絕緣檢查

新能源汽車的內(nèi)包絕緣檢查主要包括液體和機械兩個部分。

（1）液體檢查。液體檢查可以進一步劃分為水和冷卻液的檢查。如果在檢查過程中發(fā)現(xiàn)電池包底板出現(xiàn)了大量液體，或者存在水干痕跡，維護人員就必須對底板是否存在裂紋進行嚴格確定；如果發(fā)現(xiàn)存在故障，要及時進行修復或更換，隨后要嚴格檢查外部接口是否固定到位。針對汽車在行駛過程中的強烈抖動，或者經(jīng)過積水路面時的電池包進水問題，維護人員在維修過程中需要對低壓插件等相關(guān)部件進行重新安裝，同時也要對電池包的氣密性進行嚴格檢測。

如果電池包內(nèi)存在冷卻液，維護人員需要根據(jù)以下步驟進行排查。首先，維護人員應(yīng)該排查電池模組壓破電池包冷卻板的可能性。如果電池包內(nèi)設(shè)置兩層電池模組，維護人員就需要對上層電池模組冷卻板是否存在定位銷脫落進行檢查，因為上層冷卻水板在定位銷脫落之后容易出現(xiàn)歪斜現(xiàn)象。維護人員還需對冷卻管路是否存在破損現(xiàn)象進行檢查。電池包中一旦進入冷卻液或水等液體，就會引發(fā)打火燒蝕故障，或者引發(fā)電池模組單體電池短路。[2]在一一解決上述故障之后，維護人員需要針對電池模組性能進行重新評估，現(xiàn)實中常見的處理措施是更換電池模組。

（2）機械排查。維護人員在進行機械部件檢查過程中，可以按照配電銅線、采樣線束、電池管理控制器的順序進行逐步摸排。

電池包內(nèi)部通常由銅排來連接各個電池模組，維護人員如果檢查發(fā)現(xiàn)銅排存在磨破等現(xiàn)象，要及時進行換新。檢查中，維護人員還需要對電池控制器是否存在電壓采集接插件松動或者出現(xiàn)退端子等情況給予關(guān)注，及時換新退端子。插接件出現(xiàn)歪針現(xiàn)象后，維護人員要及時予以矯正，并重新插接。如果采樣線束存在松動現(xiàn)象，維護人員就在重新插接后輕微回拉，以此來保障線束插接到位。一部分新能源汽車廠商會在電池管理控制器中放置絕緣檢測芯片，如果需要對此芯片進行檢測，那么維護人員可以將車型相同的電池控制器互換后進行檢查。在此過程中需要注意的是，電池控制器互換過程中需要完成ABA驗證，也就是將原有舊件利用新件替代來完成故障排除，最后將舊件重新安裝以實現(xiàn)故障重現(xiàn)，這樣就可以有效排除采樣線束插接不良等問題。完成絕緣故障維修后，維護人員需要利用診斷儀檢測是否存在故障碼，然后對電池包氣密性進行嚴格檢測。

2.預(yù)充電故障

電動汽車首先需要進行預(yù)充電才能進行高壓上電，這樣才能避免在充電過程中電動車受到高壓大電流沖擊。[3]預(yù)充電過程本質(zhì)上是對電機控制器電容進行充電的過程。預(yù)充電可以有效預(yù)防繼電器瞬時閉合過程中產(chǎn)生火花拉弧而影響高壓回路的安全性。

2.1 電容故障分析

新能源車預(yù)充電過程中通常會出現(xiàn)擊穿故障、開路故障以及電容參數(shù)退換故障等三種失效故障。電容擊穿故障的主要原因是：廠家制造工藝不成熟，在生產(chǎn)過程中并未形成較強的一致性，導致個別電容介質(zhì)存在雜質(zhì)、缺陷和導電離子等。在進行預(yù)充電的過程中，電容會存在較大的漏電流，導致溫度逐步上升，影響絕緣強度。在絕緣強度較大的情況下，電容很可能會被擊穿，從而導致預(yù)充回路中電流不斷增加，電阻的放熱量也會進一步增加，直至被燒壞。

開路故障的主要原因是：電極與線路之間存在接觸不良或者兩者絕緣，抑或環(huán)境因素引發(fā)的線路腐蝕或斷路故障。該故障一旦出現(xiàn)，電容參數(shù)也會相應(yīng)產(chǎn)生變化，從而導致電容電壓增長無法滿足預(yù)期電壓。

電容參數(shù)退化故障主要指的是，電容電極受到有害離子和電化學腐蝕的影響出現(xiàn)的參數(shù)退化現(xiàn)象，導致電容使用效果無法達到預(yù)期。目前，大部分電動車維修站在電子元器件方面的維修能力相對較差，因此維護人員通常會采取更換電機控制器來排除故障。

2.2 繼電器故障

2.2.1 電氣故障

電動汽車充電過程中經(jīng)常會出現(xiàn)控制信號失效、觸點磨損等故障。控制信號失效故障主要包括錯誤閉合命令、故障信號端對地、控制信號端開路故障等。錯誤閉合命令故障通常是由于汽車控制軟件升級過快，導致用戶車輛電池控制器與控制軟件的不匹配。[4]針對該類故障，維護人員可以通過診斷儀來查看系統(tǒng)中繼電器是否會出現(xiàn)常閉或者常關(guān)故障，同時通過控制器軟件的版本來進行校正。

控制信號端對地或者12V電源短路故障，可能的原因是，設(shè)備在安裝過程中導致驅(qū)動低壓線束被碰傷而造成短路。對該類故障，維護人員需要利用萬用表對其導通性進行檢測，同時利用觀察法查看控制段線束是否完好。如果經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)存在線束破損現(xiàn)象，維護人員需要利用電工膠布對其加以包裹。控制信號端開路故障的另一個原因是，車輛在裝備過程中由于用力過大而導致線束拉斷。對這種故障，維護人員需要針對線束的導通性進行檢測。

2.2.2 機械故障

新能源汽車預(yù)充電過程中的機械故障主要包括觸點變形、機械磨損、外部沖擊等故障形式。機械磨損的主要因為是：新能源車上下電工況頻繁發(fā)生，導致觸點長時間在斷開和閉合狀態(tài)下來回切換，從而因為滑動摩擦而導致磨損。針對該類故障，維護人員需要仔細觀察觸點是否存在磨損情況，如存在磨損，應(yīng)及時予以更換，同時告知用戶在短時間內(nèi)要盡量避免頻繁對車輛進行上下電操作。[5]觸點變形的主要原因是：在安裝過程中，端子遭受較大外力而發(fā)生變形。外部沖擊故障的主要原因是：在裝配和運輸過程中，車輛由于受到外力沖擊而導致繼電器結(jié)構(gòu)的損壞。各類機械故障都很可能導致繼電器無法正常使用，因此維護人員需要及時更換繼電器來排除故障。

2.3 高壓系統(tǒng)部件故障

新能源汽車的高壓系統(tǒng)主要包括充電器、DC/DC、PTC、空調(diào)壓縮機等幾個主要部分。如果在預(yù)充電過程中出現(xiàn)預(yù)存回路電流過大現(xiàn)象，就會導致預(yù)充電阻分壓明顯升高，進而引發(fā)預(yù)充電失敗。預(yù)充電失敗非常容易引發(fā)高壓系統(tǒng)內(nèi)部部件出現(xiàn)短路。針對高壓系統(tǒng)部件故障，維護人員需要對各個部件進行逐一檢查并給予修復。

3.結(jié)語

隨著世界各國對環(huán)境生態(tài)問題的關(guān)注程度越來越高，新能源汽車也逐漸成為未來汽車行業(yè)發(fā)展的主要趨勢。在市場保有量不斷增加的情況下，新能源汽車售后問題越發(fā)突出，尤其是高壓故障問題。針對高壓故障問題，維護人員不僅要熟悉高壓故障的檢測原理，還要精確識別高壓系統(tǒng)的失效模式。只有對高壓系統(tǒng)絕緣故障、預(yù)充電故障等常見故障模式進行全面了解，才能有效避免新能源車在行駛中出現(xiàn)安全隱患，才能進一步完善新能源汽車的售后市場。