新能源汽車專業(yè)常見故障維修技術應用及案例分析

摘 要：全球對環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的日益重視，新能源汽車的普及率正在迅速提高，新能源汽車的復雜性和獨特性也對其維修技術提出了更高的要求，深入探討了新能源汽車日常使用中可能遇到的常見故障，包括電池管理系統(tǒng)故障、電機控制器問題、車輛充電系統(tǒng)異常等，并針對這些故障提出了相應的維修技術應用策略。此外，文章還通過實際案例分析詳細展示了新能源汽車維修的實際操作，旨在為維修人員提供全面的技術參考和指導，促進新能源汽車維修技術的不斷進步和發(fā)展。

關鍵詞：新能源汽車 常見故障 維修技術應用 案例分析

近年來，新能源汽車在全球范圍內取得了令人矚目的發(fā)展成就，市場份額不斷增加，新能源汽車與傳統(tǒng)燃油汽車在結構和原理上存在顯著差異，給其維修技術帶來諸多挑戰(zhàn)。為了迎接這些挑戰(zhàn)，本文將對新能源汽車常見故障及其維修技術進行全面深入的探討，并結合實際案例進行詳細分析，以期為維修人員提供有益的參考和指導。

1 新能源汽車的發(fā)展歷程

1.1 新能源汽車的起源和早期探索（19世紀）

新能源汽車的發(fā)展歷史可以追溯到19世紀，其起點是電動汽車的誕生，20世紀30年代，電動車的雛形開始出現(xiàn)。蘇格蘭發(fā)明家伯特·安德森（也稱羅伯特·戴維森）于1834年或1837年成功將電動機安裝在一輛馬車上，被視為電動汽車的早期嘗試，隨后，在1832年至1839年間，美國人托馬斯·達文波特（又名安德森）也制造了類似的電動三輪車，但這些早期的電動汽車受到當時不可充電電池技術的限制，因此沒有得到廣泛應用。1842年，安德森與達文波特合作，制造了世界上第一輛電池驅動的電動汽車，使用的是不可充電的玻璃封裝電池。1881年，法國人古斯塔夫·特魯夫（Gustav Truff）在巴黎展出了一輛電動三輪車，這是第一輛具有實用價值的可充電電動汽車，比卡爾·本茨制造世界上第一輛汽車還要早幾年，接著，1884年，托馬斯·派克發(fā)明了具有一定駕駛能力的電動汽車，并在英法兩國廣泛推廣。19世紀末到20世紀初，是電動汽車發(fā)展的黃金時代，這一時期，電動汽車不僅成為金融巨頭的交通工具，也在美、英、法等國得到廣泛應用。據(jù)統(tǒng)計，1890年世界上4200輛汽車中，38%是電動汽車，40%是蒸汽汽車，22%是內燃機汽車，到1900年，美國制造的汽車中，電動汽車的數(shù)量達到了15755輛，而汽油發(fā)動機的數(shù)量只有936輛，1900年在歐美銷售的4200輛汽車中，40%是蒸汽機車，38%是電動車，剩下的22%是燃油車。

1.2 新能源汽車的沉寂與復蘇（20世紀初至20世紀末）

隨著內燃機技術的進步和石油開發(fā)的推進，燃油車逐漸顯示出優(yōu)勢，內燃機車成本下降明顯，而電動車價格相對較高，受限于當時的儲能技術，電動汽車的續(xù)航里程也成為了一個難以解決的問題，所以從20世紀20年代開始，電動車逐漸沉寂，被燃油車取代。盡管如此，新能源汽車并沒有完全消失，二戰(zhàn)后，由于歐洲和日本石油供應緊張，電動汽車在部分地區(qū)出現(xiàn)復蘇跡象，尤其是日本，1943年注冊的電動車超過3000輛，但這一時期的電動汽車性能仍然有限，只能滿足短途低速運輸?shù)男枨蟆?0世紀60年代，隨著內燃機汽車的大規(guī)模使用帶來的嚴重空氣污染，以及內燃機汽車對石油的過度依賴帶來的政治和國家安全問題，人們開始重新審視電動汽車。1973年的石油危機催生了電動汽車的第一次發(fā)展熱潮，在此期間，雖然電動車銷量仍然有限，但越來越多的電動車開始出現(xiàn)，為新能源汽車的復蘇奠定了基礎。

1.3 新能源汽車的快速發(fā)展和全球普及（21世紀至今）

進入21世紀后，隨著電池技術的突破和國家政策的支持，新能源汽車迎來了快速發(fā)展，特別是中國，已經(jīng)成為全球新能源汽車保有量和產(chǎn)量最高的國家。2008年以前，中國新能源汽車處于研發(fā)和小規(guī)模示范階段；2009年開始大規(guī)模進入公共領域；2013年大規(guī)模進入民間；2016年，車輛達到100萬輛；2018年產(chǎn)銷進入百萬輛時代。在此期間，以特斯拉為代表的新勢力推動了新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，特斯拉不僅整合了產(chǎn)業(yè)鏈，還通過購買聯(lián)合開發(fā)、開發(fā)核心技術、開放技術專利等方式推動技術進步。與此同時，我國新能源汽車的發(fā)展也經(jīng)歷了一個從粗放型到精細化的過程，互聯(lián)網(wǎng)公司的參與推動了技術的不斷進步，使得新能源汽車的續(xù)航里程、充電速度、智能化都有了顯著進步。根據(jù)CleanTechnica網(wǎng)站公布的2021年新能源品牌全球銷量數(shù)據(jù)，2021年全球新能源汽車累計銷量近650萬輛，同比增長108%，其中，我國新能源汽車產(chǎn)銷量已連續(xù)八年位居世界第一，2022年，全球新能源汽車（不含HEV）銷量突破1000萬輛，達到1039萬輛，滲透率12.9%，這一數(shù)據(jù)表明，新能源汽車已經(jīng)在全球范圍內得到了廣泛的推廣和應用。

2 新能源汽車專業(yè)常見故障深度分析

2.1 電池管理系統(tǒng)（BMS）數(shù)據(jù)異常和電池健康監(jiān)控挑戰(zhàn)

電池組是新能源汽車的心臟，它的健康與否直接關系到汽車的續(xù)航能力和使用壽命，電池管理系統(tǒng)（BMS）作為電池組的“大腦”，負責監(jiān)測電池組的電壓、電流、溫度等關鍵參數(shù)，保證電池安全高效運行。然而，BMS數(shù)據(jù)異常已經(jīng)成為一個不容忽視的問題，這種異?？赡鼙憩F(xiàn)為電池電量顯示不準確，電池狀態(tài)估計偏差較大，甚至在某些極端情況下，BMS可能會誤報電池故障，導致車輛無法正常啟動或行駛。深入分析發(fā)現(xiàn)，BMS數(shù)據(jù)異常往往來自傳感器精度下降、數(shù)據(jù)傳輸錯誤、算法模型不匹配或軟件bug，作為管理系統(tǒng)的眼睛，傳感器的準確性直接影響數(shù)據(jù)的準確性，隨著使用時間的增加，傳感器的精度可能會因老化、污染或物理損壞而降低。此外，數(shù)據(jù)傳輸過程中可能會出現(xiàn)丟包、延時或錯誤，特別是在強電磁干擾的環(huán)境下尤為突出，算法模型不匹配可能是由于車輛設計更新與BMS軟件升級不同步，導致模型不能準確反映電池組的實際狀態(tài)。[1]電池健康監(jiān)控也面臨挑戰(zhàn)，電池健康通常通過內阻、容量衰減率等指標來評價，這些指標的測量和計算受到許多因素的影響，包括測量設備的準確性、測量條件的一致性以及電池組中單個電池之間的差異。例如，內阻的測量可能會受到接觸電阻、溫度效應和電池內部化學反應動力學的影響，導致測量結果出現(xiàn)較大波動，容量衰減率的計算需要長期的跟蹤和數(shù)據(jù)積累，受到駕駛習慣、環(huán)境條件等諸多因素的干擾，準確可靠地監(jiān)測電池健康狀況對于防止電池失效、延長電池使用壽命具有重要意義。

2.2 驅動電機效率下降和電磁兼容性（EMC）問題

驅動電機效率直接關系到車輛的能耗和續(xù)航能力，隨著使用時間的增加，驅動電機的效率可能會降低，這種下降可能是由于電機繞組老化、永磁體退磁、軸承磨損和冷卻系統(tǒng)故障。繞組老化會導致電阻增加，增加能耗；永磁體退磁會降低電機的輸出轉矩和效率；軸承磨損會增加機械損失，降低整體效率；冷卻系統(tǒng)故障可能導致電機過熱，進一步加速老化過程。此外，電磁兼容性（EMC）問題也是驅動電機系統(tǒng)的常見故障之一，電磁兼容問題可能表現(xiàn)為電機運行時的電磁干擾，影響車內其他電子設備的正常工作，甚至可能干擾周圍車輛的通信系統(tǒng)，這種干擾可能來自電機控制器的開關動作，電機繞組的電磁輻射，以及車內電纜的布置和屏蔽措施不夠，比如電機控制器的開關頻率設計不當，就可能產(chǎn)生高頻諧波，通過電源線或信號線傳播，干擾其他設備的正常工作。

2.3 高壓電氣系統(tǒng)絕緣性能下降和電弧故障風險

新能源汽車的高壓電系統(tǒng)包括高壓線束、高壓連接器、高壓繼電器等關鍵部件，其絕緣性能直接關系到車輛的安全性，但是，隨著使用時間的增加，高壓電氣系統(tǒng)的絕緣性能可能會逐漸下降，這種下降可能是由于線束老化、連接器密封不良、濕氣侵入或污染物積聚，絕緣性能的下降不僅會增加漏電的風險，還會引起電弧失效，導致車輛起火或損壞。電弧故障是一種潛在的災難性故障，可能由高壓線束或連接器中的短路、開路或接觸不良引起，電弧發(fā)生時會產(chǎn)生高溫高能輻射，可能會迅速引燃周圍的絕緣材料，引起火災。據(jù)統(tǒng)計，新能源汽車因高壓電氣系統(tǒng)絕緣性能退化導致的電弧故障屢見不鮮，這些故障往往發(fā)生在車輛長時間停放、環(huán)境濕度大或溫度變化大的情況下，增加了車輛的安全隱患。

2.4 車輛網(wǎng)絡和信息系統(tǒng)通信故障和數(shù)據(jù)安全威脅

新能源汽車廣泛采用先進的車載網(wǎng)絡和信息系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛部件之間的信息交互和智能控制，車載網(wǎng)絡的通信故障和數(shù)據(jù)安全威脅已經(jīng)成為日益突出的問題，通信故障可能表現(xiàn)為網(wǎng)絡延遲、丟包或通信中斷，導致車輛功能受限或完全失效，這種故障可能是由于網(wǎng)絡拓撲設計不合理、網(wǎng)絡設備性能瓶頸或軟件bug造成的，比如網(wǎng)絡拓撲設計不當，可能導致網(wǎng)絡擁塞或通信死鎖，影響車輛正常運行。數(shù)據(jù)安全威脅更加微妙和嚴重，隨著車輛智能化程度的提高，車聯(lián)網(wǎng)存儲和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量急劇增加，包括車輛狀態(tài)信息、駕駛行為數(shù)據(jù)、用戶個人信息等敏感信息，如果這些數(shù)據(jù)被非法訪問或篡改，不僅可能泄露用戶隱私，還可能對車輛安全構成威脅。例如，黑客可能通過攻擊車輛網(wǎng)絡來獲得對車輛的控制，執(zhí)行遠程惡意操作或竊取車輛信息，隨著車輛與外部網(wǎng)絡的聯(lián)系日益緊密，外部網(wǎng)絡的安全威脅也可能滲透到車載網(wǎng)絡中，進一步加劇數(shù)據(jù)安全問題。

3 新能源汽車專業(yè)常見故障維修技術應用策略及案例分析

3.1 高效電池管理系統(tǒng)（BMS）故障修復技術與特斯拉Model Y案例

在新能源汽車領域，電池管理系統(tǒng)（BMS）的故障修復技術非常重要，直接關系到車輛的續(xù)航能力和安全性能，作為一款高端新能源汽車，特斯拉Model Y在其BMS系統(tǒng)中集成了先進的電池監(jiān)控和管理功能，即使是這樣先進的技術系統(tǒng)，也可能面臨數(shù)據(jù)異常、算法失效等故障。對于特斯拉Model Y的BMS故障，維修技術人員通常采用“系統(tǒng)級診斷修復”的策略，該策略強調從整個系統(tǒng)出發(fā)，通過模擬電池充放電過程，監(jiān)測BMS的反應和數(shù)據(jù)輸出，從而準確定位故障點。[2]例如，在一個真實的維修案例中，一輛特斯拉Model Y的續(xù)航里程大幅下降，經(jīng)初步檢查，發(fā)現(xiàn)BMS上報的電池剩余容量與實際情況嚴重不符，維修技術人員利用專業(yè)設備模擬電池在各種行駛場景下的充放電過程，實時監(jiān)控BMS的數(shù)據(jù)輸出。最后，通過對比分析，發(fā)現(xiàn)BMS中某個傳感器的精度下降，導致數(shù)據(jù)異常。在修復過程中，技術人員采用了“高精度傳感器更換校準”技術，成功更換了故障傳感器，并對BMS進行了全面校準，修復后車輛續(xù)航里程恢復正常，BMS數(shù)據(jù)輸出準確可靠，這個案例不僅說明了高效電池管理系統(tǒng)故障修復技術的重要性，也體現(xiàn)了維修技術人員在復雜系統(tǒng)故障診斷和修復方面的專業(yè)能力。

3.2 驅動電機高效維護技術及比亞迪秦plusDMI案例分析

作為新能源汽車的動力核心，驅動電機的維護技術也非常重要。比亞迪秦plusDMI的驅動電機作為一款插電式混動車，提供了強勁的動力，但也可能面臨效率下降、噪音增大等故障。針對比亞迪秦plusDMI的驅動電機故障，維修技術人員通常采取“電機拆解分析，精準修復”的策略，這種策略強調對電機進行拆卸，深入分析故障原因，利用精確的技術手段進行修復。比如在一次真實的維修案例中，一輛比亞迪秦plusDMI出現(xiàn)了加速無力，噪音增大的問題。經(jīng)過初步檢查，維修技術人員懷疑驅動電機內部存在故障，于是，他們把電機拆開，逐一檢查繞組、永磁體、軸承等關鍵部件，最后發(fā)現(xiàn)繞組有輕微短路，導致電機效率下降。在修復過程中，技術人員采用了“精密繞組修復及平衡測試”技術，成功修復了繞組短路問題，并對電機進行了全面的平衡測試，修復完成后，車輛加速強勁，噪音明顯降低，驅動電機效率恢復如初，這個案例不僅說明了驅動電機高效維修技術的重要性，也體現(xiàn)了維修技術人員在復雜機械故障診斷和維修中的高超技巧。

3.3 高壓電氣系統(tǒng)絕緣性能提升及北汽EU5案例分析

高壓電氣系統(tǒng)的絕緣性能直接關系到新能源汽車的安全性，作為一款熱銷的新能源汽車，北汽EU5的高壓電氣系統(tǒng)在長期使用過程中也可能面臨絕緣性能下降的問題。為了解決北汽EU5高壓電氣系統(tǒng)絕緣性能下降的問題，維護技術人員通常采用“全面檢測絕緣性能并有針對性地修復”的策略，該策略強調對高壓電氣系統(tǒng)各部件絕緣性能的檢測，并根據(jù)檢測結果采取針對性的修復措施。例如，在一個真實的維修案例中，一輛北汽EU5在行駛過程中出現(xiàn)了高壓系統(tǒng)報警的問題，維修技術人員初步檢查后發(fā)現(xiàn)，高壓線束某部位絕緣性能下降，存在漏電風險。[3]在修復過程中，技術人員首先對高壓線束進行了全面的絕緣性能測試，確定了絕緣性能下降的具體位置，然后采用“絕緣材料局部強化密封處理”的技術，對絕緣性能退化的部位進行強化，保證線束的密封性能。修復完成后，車輛高壓系統(tǒng)報警問題得到解決，絕緣性能恢復如初，這個案例不僅說明了提高高壓電氣系統(tǒng)絕緣性能的重要性，也體現(xiàn)了維修技術人員在電氣系統(tǒng)安全檢測和維修方面的專業(yè)能力。

4 結語

新能源汽車作為推動綠色出行和減少碳排放的重要手段，其可靠性和安全性至關重要，本文通過對新能源汽車常見故障類型的深入分析，探討了相應的維修技術研究。未來，隨著新能源汽車技術的不斷進步和維修經(jīng)驗的積累，新能源汽車的可靠性和安全性將得到進一步提升，同時，新能源汽車維修技術也將不斷發(fā)展和完善，為新能源汽車的維修工作提供更加有力的支持。

基金項目：項目名稱“線上線下混合式一流課程《汽車電器》”，項目來源：校級一流課程，項目號：鄭工政〔2021〕15號。

參考文獻：

[1]李國婧.新能源汽車常見故障與維修關鍵技術分析[J].汽車知識，2024，24（06）：143-145.

[2]蘇春麗. 新能源汽車常見故障及維修關鍵技術[J]. 汽車畫刊，2024（06）：116-118.

[3]陳啟優(yōu). 論新能源汽車常見故障及維修關鍵技術[J]. 汽車維修技師，2024（10）：38.