某品牌新能源EV160四軸分流式混合動力汽車電機(jī)故障診斷

摘要：結(jié)合新能源汽車電機(jī)工作原理，以某品牌EV160四軸分流式混合動力汽車為例，提出汽車電機(jī)故障診斷參考思路和充電故障排除方法。采取確認(rèn)充電連接情況、設(shè)定充電參數(shù)、檢測分析充電工作過程等技術(shù)措施，針對某品牌新能源EV160四軸分流式混合動力汽車電機(jī)充電故障進(jìn)行診斷與維修分析。研究方法和結(jié)論希望能給售后維修人員提供新能源混合動力汽車充電故障排除方面的參考。

關(guān)鍵詞：新能源汽車EV160四軸;分流式混合動力;汽車電機(jī)故障;診斷與維修

中圖分類號：U462 收稿日期：2022-07-22

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.09.026

1 前言

時代發(fā)展與社會進(jìn)步推動了汽車產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新，在國家大力倡導(dǎo)“生態(tài)環(huán)?！睉?zhàn)略下，新能源汽車憑借“節(jié)能·環(huán)保”技術(shù)占據(jù)了汽車市場的“半壁江山”[1]。隨著新能源汽車發(fā)展，以動力電池和電力為動力系統(tǒng)的新能源產(chǎn)業(yè)將正式取代傳統(tǒng)石油內(nèi)燃機(jī)工業(yè)，使人類進(jìn)入了清潔、綠色能源時代。目前，國內(nèi)外推出的新能源汽車主要包含四大類型，即BEV太陽能純電動車、HEV混合動力電動汽車、FCEV燃料電池電動汽車以及包括飛輪、超級電容器等高效儲能器在內(nèi)的其他新能源汽車等。新能源汽車雖然有助于加快我國建設(shè)高質(zhì)量的汽車產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國，但對故障診斷要求較高，且與傳統(tǒng)的燃油汽車相比，其在車型、動力來源、車載動力裝置結(jié)構(gòu)組成以及整車控制驅(qū)動等諸多方面都進(jìn)行了相應(yīng)的改革與創(chuàng)新，因此電子診斷技術(shù)在新能源汽車維修中的應(yīng)用非常重要[2]。

2 新能源混合動力汽車電機(jī)工作原理

HEV混合動力新能源汽車作為一種復(fù)雜的多能源環(huán)保車輛，其內(nèi)部任何系統(tǒng)發(fā)生故障，都會對汽車正常行駛產(chǎn)生影響，因此確保新能源混合動力汽車的安全性能，優(yōu)化其使用方式，延長其使用壽命是汽車行業(yè)需要研究的關(guān)鍵問題之一[3]。本文以某汽車品牌新能源EV160四軸分流式混合動力汽車為例，針對汽車電機(jī)“充電”故障，提供了“從簡單到復(fù)雜”的診斷思路和新能源汽車故障分析、排除方法。

新能源混合動力汽車在充電時，其電機(jī)具體工作原理為：a.經(jīng)隨車充電設(shè)備，220 V交流電按照電流流向流經(jīng)慢充口;b.經(jīng)過動力存儲裝置——車載充電機(jī)，再將220 V交流電轉(zhuǎn)化為高壓直流電;c.車載充電機(jī)將轉(zhuǎn)換后的直流電傳輸至新能源混合動力汽車高壓配電盒;d.最后通過高壓配電盒，使電能進(jìn)入到新能源混合動力汽車的動力電池。但是，在新能源混合動力汽車電機(jī)工作過程中，為了保證充電過程有效且安全，分別需要經(jīng)過三個環(huán)節(jié)，才能提高電機(jī)工作效能[4]。

2.1 確認(rèn)充電連接

a.確認(rèn)新能源混合動力汽車隨車充電設(shè)備連接情況;b.確認(rèn)新能源混合動力汽車整車控制裝置充電連接情況。只有上述兩項內(nèi)容均確認(rèn)無誤，才能進(jìn)行慢充工作。新能源混合動力汽車電機(jī)工作電路如圖1所示。

由圖1可知，在新能源混合動力汽車電機(jī)工作過程中，通過確認(rèn)隨車充電設(shè)備連接情況，能夠進(jìn)一步確定整車控制裝置及充電設(shè)備充電連接情況。當(dāng)新能源汽車接通220 V交流電時，隨車充電設(shè)備開關(guān)S1將聯(lián)通12 V端。

一方面，如果新能源混合動力汽車電機(jī)與充電槍沒有連接，此時圖中檢測點(diǎn)1、4之間將沒有電壓。相反，若二者相互連接時，圖中檢測點(diǎn)1、4之間便會產(chǎn)生充電確認(rèn)電壓。由此說明，在新能源混合動力汽車電機(jī)工作中，基于供電裝置，通過對電機(jī)有無電壓情況進(jìn)行檢測，便能夠有效確定新能源混合動力汽車是否與充電槍相連接。另一方面，通過確認(rèn)新能源混合動力汽車控制裝置充電連接情況，則能夠進(jìn)一步確定車輛控制裝置連接狀態(tài)，一般采用由R4、RC所組成的檢測電路阻值，便可檢測并準(zhǔn)確判斷車輛是否接通電流。

正常情況下，新能源混合動力汽車電機(jī)電路可形成兩種不同阻值狀態(tài)：a.當(dāng)圖1中S3無閉合時，車輛控制裝置檢測到的電路電阻值為阻值“R4+RC”;b.當(dāng)圖1中S3閉合時，車輛控制裝置檢測到的電路電阻值為阻值“RC”。所以，新能源混合動力汽車控制裝置往往能夠借助電阻值大小，識別并確定車輛是否與充電槍相連接。

2.2 設(shè)定充電參數(shù)

當(dāng)新能源混合動力汽車供電裝置準(zhǔn)確無誤地連接電機(jī)之后，圖1中PWM端就會迅速接通開關(guān)S1，此時PWM端會發(fā)出可供車輛控制裝置檢測的充電脈沖信號，隨之根據(jù)檢測點(diǎn)的2PWM 脈沖信號占空比，即可進(jìn)一步確定新能源汽車供電設(shè)備向車輛電機(jī)所能提供的最大電流值。經(jīng)比較充電設(shè)備與車輛控制裝置的相應(yīng)參數(shù)，即可確定新能源混合動力汽車車載充電機(jī)向車輛電機(jī)輸入的最大電流。

與此同時，通過CAN線還能經(jīng)車載充電機(jī)向整車控制器VCU實時發(fā)送充電請求信號，此時車輛將會處于禁止?fàn)顟B(tài)，通過自檢測，電動汽車電機(jī)在電源管理系統(tǒng)BMS控制下，使充電繼電器吸合電機(jī)進(jìn)行充電，并經(jīng)過CAN線傳輸系統(tǒng)自檢結(jié)果，然后供電控制裝置會將新能源電動汽車K1、K2交流電閉合持續(xù)輸入車載充電機(jī)，而車輛控制裝置則根據(jù)PWM脈沖信號與BMS信號，對新能源汽車車載充電機(jī)輸出的充電電流進(jìn)行控制。

2.3 充電工作過程

新能源汽車尤其是四軸分流式混合動力汽車電機(jī)充電過程十分復(fù)雜和嚴(yán)謹(jǐn)，一旦電機(jī)出現(xiàn)細(xì)微故障，都有可能引起重大生命財產(chǎn)安全事故。因此，在電動汽車充電時，要實時監(jiān)測電機(jī)各個檢測點(diǎn)，根據(jù)BMS系統(tǒng)中所顯示的動力電池溫度、電量等狀態(tài)參數(shù)信息，以便對電機(jī)充電電流進(jìn)行不斷調(diào)整優(yōu)化，結(jié)合各個檢測點(diǎn)的BMS信息，監(jiān)測故障異常，一旦發(fā)現(xiàn)過充或充電不到位的情況，應(yīng)立即控制車載充電機(jī)停止輸出電流[5]。新能源混合動力汽車充電工作過程如圖2所示。

3 某品牌EV160四軸分流式混合動力汽車電機(jī)故障案例分析

3.1 故障分析

從新能源汽車工作原理來分析，電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)是新能源汽車正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)的核心所在，它在新能源汽車行駛過程中，主要的工作就是實現(xiàn)“電能”與“機(jī)械能”的順利轉(zhuǎn)換，所以如果電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行故障，則會使汽車喪失行駛動力，并影響整個新能源汽車的正常運(yùn)行，而其他“磁路系統(tǒng)”“電路系統(tǒng)”以及“機(jī)械系統(tǒng)”等都是新能源汽車行駛過程中的重要關(guān)聯(lián)部件，它們的協(xié)調(diào)性將直接關(guān)系到電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的工作性能發(fā)揮程度。如果上述幾個關(guān)鍵系統(tǒng)之間不能很好地協(xié)調(diào)和配合，不僅會使電動汽車電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)故障更為嚴(yán)重，而且還會引發(fā)其他類型的驅(qū)動系統(tǒng)故障。

根據(jù)電動汽車電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)故障發(fā)生級別，可將其分為兩種不同類型的故障，一種是“電氣故障”，另一種是“機(jī)械故障”，而電氣故障主要是由于電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)繞組以及轉(zhuǎn)子燃組發(fā)生短路事故或接觸不完全等引起的，機(jī)械故障則是由于電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)部的鐵芯以及軸承等重要零部件發(fā)生了嚴(yán)重的磨損從而引起的一種機(jī)械故障。

3.2 故障現(xiàn)象

一輛已行駛公路數(shù)為5.8萬km的某品牌新能源EV160四軸分流式混合動力汽車，在使用隨車充電設(shè)備充電時，電機(jī)不能進(jìn)行正常充電，且車輛儀表盤上沒有任何充電指示。

3.3 故障診斷過程

電控系統(tǒng)故障是最為復(fù)雜的一類故障，在檢測電動汽車電控系統(tǒng)故障時，汽車維修人員通常需要將電動汽車的點(diǎn)火開關(guān)及ABS警示燈打開，如果啟動汽車發(fā)動機(jī)4 s并將警示燈關(guān)閉之后，警示燈出現(xiàn)異常，就需要借助電子診斷技術(shù)檢測其它故障點(diǎn)。而當(dāng)電動汽車車速在10 km/h時，檢測人員還需要將汽車熄火?？堪踩珯z測點(diǎn)，根據(jù)實際情況，檢測汽車的保險絲，然后重新點(diǎn)火，并在6 s之后跨接端子3次，根據(jù)電動汽車ABS警示燈閃爍情況，結(jié)合電子診斷技術(shù)分析結(jié)果來分析和判斷電動汽車電控系統(tǒng)故障類型及具體故障點(diǎn)。在上述檢測過程中，基于電子診斷技術(shù)，能夠通過TBS連接GND接地端口讀取汽車系統(tǒng)故障碼，根據(jù)紅綠線確定汽車故障情況。

在本案例中，當(dāng)汽車發(fā)生故障后，按照由表及里、由簡單到復(fù)雜的順序，對該混合動力汽車電機(jī)充電故障進(jìn)行檢測、診斷及排除分析：

a.采用專用故障診斷儀讀取新能源汽車電機(jī)充電系統(tǒng)故障實時數(shù)據(jù)，經(jīng)排查，診斷儀中顯示電機(jī)無充電喚醒信號。

b.連接充電設(shè)備，再次讀取相關(guān)充電信息，結(jié)果發(fā)現(xiàn)專用診斷儀操作過程中并沒有電壓、電流等相關(guān)充電信息顯示。根據(jù)診斷儀數(shù)據(jù)讀取結(jié)果，可初步推測該車故障可能為充電機(jī)喚醒線路故障或因充電插口、充電槍線路連接問題所引起的充電連接故障。

c.對車輛充電接口、隨車充電設(shè)備外觀等進(jìn)行檢測，觀察并判斷是否存在損壞、燒蝕現(xiàn)象，然后再根據(jù)燒焦氣味判斷情況，發(fā)現(xiàn)上述檢查結(jié)果均正常。

d.將車輛連接隨車充電設(shè)備，此時發(fā)現(xiàn)車輛不能充電，但連接/充電指示燈和電源指示燈常亮，而汽車儀表仍無任何充電數(shù)據(jù)顯示。將汽車點(diǎn)火開關(guān)打開，此時車輛儀表仍沒有顯示任何充電信息，但車輛可以正常進(jìn)行充電，由此判斷該電動汽車電機(jī)存在充電故障。

3.4 故障排除

毋庸置疑，“電子系統(tǒng)”是現(xiàn)代新能源汽車電路控制的關(guān)鍵系統(tǒng)，它在新能源汽車工作與運(yùn)行過程中所發(fā)揮的作用就好比人的“血管”，如果電路系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就會導(dǎo)致電動汽車其它元件無法正常運(yùn)行，所以在對新能源汽車電路控制系統(tǒng)及電子系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷和維修時，就必須要應(yīng)用“電子診斷技術(shù)”。作為技術(shù)維修人員，在故障診斷時，要對新型電力元件進(jìn)行細(xì)致檢測，以保證檢測過程萬無一失。新能源汽車車載充電機(jī)電路圖如圖3所示。

a.根據(jù)上述故障檢測結(jié)果，確認(rèn)該新能源汽車尚未進(jìn)行充電連接確認(rèn)，而且設(shè)備一直處于待充電狀態(tài)，所以在故障排除中，需要根據(jù)電路圖，進(jìn)一步判斷車輛相關(guān)保險是否發(fā)生損壞。如圖3所示，確定FB22號保險為該車輛慢充喚醒保險絲，結(jié)合圖中車載充電機(jī)喚醒信號電路，找到并拔下車輛保險盒中的FB22號保險，然后測量其阻值，結(jié)果顯示為“0.3 Ω”，說明車輛保險一切正常。b.分別“彈起”與“按下”新能源汽車充電槍鎖止按鍵，測量這兩種不同狀態(tài)下充電設(shè)備車輛端“PE腳”與“CC腳”之間的電阻值，此時接通充電連接電路，電阻值均顯示為“∞”，由此便可確定該新能源汽車充電槍存在故障。c.對該新能源汽車充電機(jī)工作線束電阻情況進(jìn)行測量，其阻值均小于0.5 Ω，線束顯示一切正常。

4 結(jié)語

本文提供了某汽車品牌新能源EV160四軸分流式混合動力汽車電機(jī)常見的慢充充電故障診斷思路和充電異常分析方法，售后維修人員在診斷和排除新能源汽車電機(jī)故障的過程中，應(yīng)熟悉掌握不能充電故障、充電異常故障等，根據(jù)CC/CP線路故障、充電機(jī)故障、外部充電設(shè)備故障以及充電插口故障等部分的工作邏輯及電路走向，結(jié)合維修經(jīng)驗和理論知識并抓住故障關(guān)鍵點(diǎn)，從充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實際出發(fā)，逐一排除就能將故障解決。新能源汽車使用過程中，故障較多，再次提醒廣大新能源汽車售后維修人員及駕駛?cè)藛T一定要謹(jǐn)慎操作，確保充電設(shè)備安全可靠，延長其使用壽命。

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[5]朱軍.汽車故障診斷方法[M].北京：人民交通出版社，2008.

作者簡介：

茍丹丹，女，1983年生，講師，研究方向為電子技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程。