電子診斷技術(shù)在純電動汽車維修診斷中的應用研究

李亞林 李臻

摘 要：隨著汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，多項政策加快電動汽車發(fā)展，純電動汽車保有量隨之增加。純電動汽車具有高電壓大電流，與傳統(tǒng)汽車維修診斷不同。電子診斷技術(shù)可以在不拆解高壓部件的情況下對汽車進行維修診斷。本文論述了電子診斷技術(shù)內(nèi)涵、優(yōu)點、應用及注意事項，以促進電子診斷技術(shù)推廣應用，提高純電動汽車維修診斷效率與精度，完善純電動汽車維修診斷作業(yè)制度，為純電動汽車高速發(fā)展提供保障。

關(guān)鍵詞：純電動汽車 電子診斷技術(shù) 維修診斷

Abstract：With the transformation and upgrading of the automobile industry， a number of policies have accelerated the development of electric vehicles， and the number of pure electric vehicles has increased. Pure electric vehicles have high voltage and high current， which is different from traditional vehicle maintenance diagnosis. Electronic diagnosis technology can carry out maintenance diagnosis on the car without disassembling high-voltage components. This paper discusses the connotation， advantages， application and precautions of electronic diagnosis technology， in order to promote the popularization and application of electronic diagnosis technology， improve the efficiency and accuracy of pure electric vehicle maintenance and diagnosis， improve the operation system of pure electric vehicle maintenance and diagnosis， and provide guarantee for the rapid development of pure electric vehicles.

Key words：pure electric vehicle， electronic diagnosis technology， maintenance diagnosis

1 引言

隨著汽車電動化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化發(fā)展，我國成為全球最大的電動汽車消費市場。其中2021年中國純電動汽車產(chǎn)量294.2萬輛，同比增長166.2%;銷量291.6萬輛，同比增長161.5%，產(chǎn)銷量實現(xiàn)大幅增長。純電動汽車保有量也隨之增加，2021年中國純電動汽車保有量為640萬輛。[1]純電動汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車在車身結(jié)構(gòu)及外觀上基本相同，但兩者的驅(qū)動系統(tǒng)不同。純電動汽車以車載電源作為動力源，用電動機替代發(fā)動機驅(qū)動車輛行駛，傳統(tǒng)內(nèi)燃發(fā)動機汽車，除點火系統(tǒng)用高壓小電流之外，其他電源均為低壓弱電系統(tǒng)。純電動汽車包含了動力電池、驅(qū)動電機、電控系統(tǒng)、充電機、DC-DC等高壓部件。高壓部件具有高電壓、大電流，因此對高壓部件拆裝和維修診斷具有一定局限性，此外，純電動汽車電子技術(shù)的廣泛應用，使得傳統(tǒng)維修診斷方法和診斷工具診斷效率和精度降低。電子診斷技術(shù)可以在不拆除汽車零部件的基礎(chǔ)上進行全面的維修診斷，提高維修人員作業(yè)效率和維修精度，適應純電動汽車快速發(fā)展。

2 電子診斷技術(shù)內(nèi)涵與優(yōu)點

2.1 電子診斷技術(shù)內(nèi)涵

電子診斷技術(shù)是通過合理運用各種先進電子設(shè)備對汽車系統(tǒng)和部件進行科學檢測，是一種新的汽車維修診斷技術(shù)。[2]純電動汽車維修診斷中電子診斷技術(shù)的運用，可以在不拆卸高壓部件的條件下對車輛進行檢測，為維修人員快速提供精準的故障信息，從而提升純電動汽車的維修保養(yǎng)質(zhì)量和效率。對于電子故障診斷系統(tǒng)來說，網(wǎng)絡(luò)化管理模式主要是借助接入網(wǎng)絡(luò)的計算機技術(shù)而形成的一種現(xiàn)代化管理軟件，在此軟件系統(tǒng)的支持下能夠?qū)崿F(xiàn)汽車維修的相關(guān)信息的記錄、存檔等工作，并可以在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中實現(xiàn)汽車維修部門的信息共享。[3]通過電子設(shè)備讀取汽車故障數(shù)據(jù)，確定故障位置，維修人員可快速明確汽車故障類型，并分析故障原因，電子診斷技術(shù)已廣泛應用在純電動汽車維修診斷中。

2.2 電子診斷技術(shù)優(yōu)點

純電動汽車智能化網(wǎng)聯(lián)化程度的提高，使得汽車整體結(jié)構(gòu)簡化的同時也變得更加精細，對診斷工具提出了更高的要求，電子診斷技術(shù)逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)診斷工具，并體現(xiàn)出以下優(yōu)點：

2.2.1 提升維修診斷效率

傳統(tǒng)維修診斷技術(shù)對維修人員專業(yè)水平及經(jīng)驗要求較高，經(jīng)驗不足將延長維修診斷時間。在純電動汽車維修診斷過程中，電子診斷技術(shù)可以在不拆卸部件的情況下通過電子設(shè)備顯示屏實時記錄、反饋故障信息及自動化診斷，結(jié)合維修人員理論分析，可以快速確認故障位置、故障類型，從而極大地提高維修診斷效率。

2.2.2 提高維修診斷精度

純電動汽車電動化的發(fā)展，使得傳感器得到了廣泛應用。傳感器作為汽車的重要組成部分，可以對汽車行駛狀態(tài)及環(huán)境進行實時監(jiān)測，控制系統(tǒng)可根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)對比分析存在故障，維修人員只需利用電子診斷設(shè)備讀取汽車存儲數(shù)據(jù)信息，精準定位故障位置與類型，減少主管判斷分析，提高維修人員維修方案制定的準確性，提高維修質(zhì)量。

2.2.3 完善維修診斷制度

純電動汽車維修保養(yǎng)的主要工作目的是預防故障發(fā)生，及時解決各類安全隱患，維修人員需要根據(jù)汽車實際狀態(tài)進行合理維修保養(yǎng)，有效降低純電動汽車故障概率。電子診斷技術(shù)在汽車維修保養(yǎng)中的應用，能夠及時讀取車輛數(shù)據(jù)及預診斷，方便維修管理人員實時監(jiān)測汽車運行狀況，提高汽車維修診斷工作的針對性，既可以提前發(fā)現(xiàn)故障隱患，又避免進行不必要的檢修浪費作業(yè)時間與車間資源。并且電子診斷技術(shù)應用還能幫助汽車維修廠商優(yōu)化改善維修管理制度，規(guī)范汽車各項維修保養(yǎng)程序，促使員工規(guī)范操作，降低維修保養(yǎng)成本。

3 電子診斷技術(shù)應用

3.1 電源系統(tǒng)維修診斷應用

純電動汽車電源系統(tǒng)主要由動力電源系統(tǒng)和輔助電源系統(tǒng)組成，如圖1所示。[4]動力電源系統(tǒng)主要由電池管理系統(tǒng)、動力電池模組、監(jiān)控、通信系統(tǒng)、保護裝置等組成。純電動汽車的動力電池直接給驅(qū)動電機提供電源，是純電動汽車的唯一動力源。它除了提供給車輛驅(qū)動行駛所需的動力電源外，還提供給車輛上各種輔助裝置的工作電源。動力電池性能直接決定純電動汽車性能。電池管理系統(tǒng)（BMS）用來對純電動汽車蓄電池組進行安全監(jiān)控及有效管理，提高蓄電池使用效率。具有數(shù)據(jù)采集、安全預警與控制、剩余電量估算與指示、熱管理、放電量管理與過程控制、信息處理與通信等功能。純電動汽車電源系統(tǒng)故障主要涉及電池管理系統(tǒng)和動力電池組，但也與整車系統(tǒng)有著各種聯(lián)系，相對其他系統(tǒng)，電池及電池管理系統(tǒng)故障相對較多，也較難處理。電子診斷技術(shù)主要通過程序檢查法和數(shù)據(jù)分析法對電源系統(tǒng)進行維修診斷。程序檢查法是當新的程序輸入后出現(xiàn)不明原因的故障，導致系統(tǒng)控制異常，可更換程序，重新輸入前一版程序進行比對，來進行故障分析處理。數(shù)據(jù)分析法是當整車控制器（VCU）發(fā)生控制或相關(guān)故障時，可對VCU存儲數(shù)據(jù)進行分析，對CAN總線中的報文內(nèi)容進行分析。具體維修診斷中，可以使用電子診斷設(shè)備連接電源系統(tǒng)，實時讀取精準的電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)，維修人員在此基礎(chǔ)上進行數(shù)據(jù)分析，提高操作便捷性，方便電源系統(tǒng)維護，提高電池使用壽命。

3.2 驅(qū)動電機系統(tǒng)維修診斷應用

純電動汽車驅(qū)動電機系統(tǒng)主要由驅(qū)動電機、驅(qū)動電機控制器（MCU）構(gòu)成，通過高低壓線束、冷卻管路與整車其他系統(tǒng)連接。純電動汽車驅(qū)動電機同時具有電動機的驅(qū)動功能和發(fā)電機的發(fā)電功能，驅(qū)動電機根據(jù)車輛工作狀態(tài)實時調(diào)整其功能狀態(tài)。驅(qū)動電機性能直接影響純電動汽車的性能。電機控制器是驅(qū)動電機的控制中心，又稱智能功率模塊，由外界控制信號接口電路、電機控制電路和驅(qū)動電路組成。驅(qū)動電機故障有機械故障和電氣故障兩大類，機械故障比較容易發(fā)現(xiàn)，電氣故障可以通過電子診斷設(shè)備監(jiān)測其電壓電流進行分析判斷。如電機空載電流過大、電機發(fā)熱、電機乏力、無刷電機缺相等故障，電子診斷設(shè)備可以對電機各項運行參數(shù)進行綜合分析、科學檢測，為電機維修提供依據(jù)，避免電機拆解降低電機運行可靠性。

3.3 整車控制系統(tǒng)維修診斷應用

純電動汽車控制系統(tǒng)是基于車載電子微處理器的硬件和軟件，以及CAN通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等來實現(xiàn)對整車各個功能單元的控制。整車控制系統(tǒng)由整車控制器（VCU）、電機控制單元（MCU）、電池管理系統(tǒng)（BMS）、CAN通信系統(tǒng)、零部件控制器以及駕駛操作系統(tǒng)構(gòu)成，包括整車控制器和各子系統(tǒng)控制單元，如圖2所示。[4]并能根據(jù)駕駛員操作和當前的整車和零部件工作狀況，在保證安全和動力性的前提下，選擇盡可能優(yōu)化的工作狀態(tài)和能量輸出與回收，以達到最佳的能量經(jīng)濟性。整車控制器可以實現(xiàn)信息傳送、分析、處理，控制指令的發(fā)布和修改、能量傳遞與調(diào)控、執(zhí)行器動態(tài)響應、各個總成和器件的實時執(zhí)行狀態(tài)及傳感器反饋信息比較等功能。在整車控制系統(tǒng)中接入電子診斷設(shè)備可以讀取車輛控制信息和數(shù)據(jù)流，根據(jù)傳感器輸入及其他通過CAN總線通信得到的電機、電池和充電等信息，對各種故障進行檢修判斷、等級分類，供維修查看。同時故障指示燈提示故障類型和部分故障碼，輔助維修人員進行故障診斷與處理。

3.4 CAN總線維修診斷應用

純電動汽車的整車控制系統(tǒng)由兩條CAN總線構(gòu)成，即高速CAN和低速CAN，如圖3所示。[4]高速CAN主要連接汽車驅(qū)動系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和娛樂系統(tǒng)。由驅(qū)動系統(tǒng)各個子系統(tǒng)和故障分析記錄系統(tǒng)節(jié)點組成，可以實現(xiàn)對驅(qū)動電機、動力電池、轉(zhuǎn)向、制動等關(guān)鍵系統(tǒng)的快速控制。低速CAN主要用于連接車身系統(tǒng)，連接對象主要為汽車中的聯(lián)合裝配單元，并通過網(wǎng)關(guān)作為子網(wǎng)接入高速CAN，組成一個統(tǒng)一系統(tǒng)的多元網(wǎng)絡(luò)。純電動汽車CAN通信的原理和傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車CAN通信原理相同?？梢詫崿F(xiàn)各個電子控制單元之間的信息通信和交換、電動汽車整車安全控制、電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)動力、功率、轉(zhuǎn)矩控制和電動汽車行車用各種電子裝備控制。通過電子診斷技術(shù)可以實現(xiàn)CAN總線波形檢測、電阻檢測、通信情況檢測、節(jié)點問題檢測、應答檢測及查看系統(tǒng)數(shù)據(jù)流，維修人員可以對電子診斷設(shè)備顯示結(jié)果進行分析判斷，明確故障原因。

4 電子診斷技術(shù)應用注意事項

4.1 綜合應用電子診斷技術(shù)

純電動汽車結(jié)構(gòu)精細、電動化程度高和控制復雜，單一的電子診斷工具數(shù)據(jù)有時候不能充分反映車輛狀態(tài)，可能誤導維修人員，提高故障分析難度，延長維修診斷時間。在實際應用中需結(jié)合多種技術(shù)手段，特別是信息化程度高的診斷儀、示波器和解碼器的使用，可以準確全面監(jiān)測車輛數(shù)據(jù)。綜合應用電子診斷設(shè)備，可以充分預防故障發(fā)生，保障維修保養(yǎng)質(zhì)量，提高車輛安全性。

4.2 合理升級電子診斷設(shè)備

由于電子診斷技術(shù)需要借助相應的軟件，以確保硬件設(shè)備自動化監(jiān)測，隨著純電動汽車硬件的換代升級，低版本軟件不能識別高版本部件，造成診斷工具失效，需要更新診斷設(shè)備軟件才能識別有關(guān)部件。定期對軟件升級可以滿足不同的車輛故障診斷需求，適應汽車技術(shù)發(fā)展，同時還可以優(yōu)化系統(tǒng)運行性能，保證故障檢修準確高效。

4.3 持續(xù)增強維修人員能力

純電動汽車維修診斷對維修人員有一定的要求，維修人員必須參加廠家電氣培訓，經(jīng)過授權(quán)可以檢修有高壓系統(tǒng)的車輛，并能給車輛做標識和對工作場所進行防護、需獲得國家安監(jiān)局電工作業(yè)資格，參加過電動汽車高壓系統(tǒng)維修的資格培訓（電動車、燃料電池車），經(jīng)銷商內(nèi)部認可后才可以執(zhí)行車輛高壓系統(tǒng)維修工作。同時純電動汽車技術(shù)更新快，維修人員必須持續(xù)培訓學習才能滿足純電動汽車維修保養(yǎng)升級要求，適應電子診斷技術(shù)升級。

5 結(jié)語

綜上所述，純電動汽車控制復雜，具有高電壓大電流，傳統(tǒng)維修診斷方法和工具不適應汽車電動化發(fā)展。電子診斷技術(shù)可以在不拆卸高壓部件的條件下高效率高精度完成維修診斷，完善維修診斷規(guī)范，保障純電動汽車后市場高質(zhì)量發(fā)展，適應汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

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作者簡介

李亞林：（1988—），女，碩士研究生，工學碩士，講師。從事新能源汽車技術(shù)教學與研究。