純電動汽車核心部件故障診斷的研究

鄭拓

摘 要：環(huán)境污染和能源匱乏問題，推動了汽車產(chǎn)業(yè)向新能源汽車方向進(jìn)行轉(zhuǎn)型發(fā)展。其中純電動汽車已具備相對成熟的技術(shù)，目前在新能源汽車市場占有率最高。純電動汽車作為新的市場產(chǎn)品，與傳統(tǒng)汽車相比，差異主要在于電池、電機(jī)、電控等核心部件方面。這些新產(chǎn)品與新技術(shù)，給傳統(tǒng)汽車的售后服務(wù)人員帶來了新的挑戰(zhàn)。由于純電動汽車發(fā)展時間較短，售后人員普遍缺乏相關(guān)的技術(shù)基礎(chǔ)，難以形成有效的故障診斷思路。在此背景下，本文結(jié)合純電動汽車核心部件的技術(shù)特點(diǎn)，以傳統(tǒng)汽車的故障診斷方法為基礎(chǔ)，形成符合純電動汽車的故障診斷思路，以此為純電動汽車的售后工作提供一定的指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：純電動汽車；核心部件；故障診斷

1 引言

環(huán)境污染和能源匱乏在21世紀(jì)成為了人類社會面臨的嚴(yán)峻問題，促進(jìn)了汽車產(chǎn)業(yè)向新能源汽車方向進(jìn)行轉(zhuǎn)型發(fā)展。目前汽車已將電能作為重要的替代能源，推進(jìn)了純電動汽車（EV）、插電式混合動力汽車（PHEV）以及燃料電池汽車（FCV）等新能源汽車的發(fā)展。其中純電動汽車在節(jié)能環(huán)保及技術(shù)成熟度方面具有一定的優(yōu)勢，是國內(nèi)新能源汽車市場的主流產(chǎn)品。目前國內(nèi)生產(chǎn)銷售純電動汽車的廠家包括了東風(fēng)、上汽、北汽、廣汽、比亞迪、奇瑞、眾泰等等，國外也有特斯拉、寶馬、奧迪等等。可以預(yù)見，未來純電動汽車的市場占有率將會穩(wěn)步上升。

純電動汽車市場蓬勃發(fā)展的同時，相關(guān)的售后服務(wù)質(zhì)量需及時的跟上。純電動汽車與傳統(tǒng)汽車主要的差異在于動力總成方面，燃油和發(fā)動機(jī)系統(tǒng)變成了電池和電機(jī)系統(tǒng)，工作原理和故障診斷方面發(fā)生了一定的變化。所以對于售后服務(wù)人員來說，純電動汽車這些核心部件的診斷維修是一個新的領(lǐng)域，需要快速的學(xué)習(xí)并掌握正確的方法，形成有效的故障診斷思路，以推進(jìn)新能源汽車市場的可持續(xù)發(fā)展。

2 純電動汽車核心部件的故障診斷方法

目前用于汽車故障診斷的傳統(tǒng)方法包括有人工直觀經(jīng)驗(yàn)法、儀器設(shè)備診斷法、汽車自診斷法、專家系統(tǒng)故障診斷法等等。

純電動汽車核心部件包括有動力電池系統(tǒng)及驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)等，它們均屬于汽車電氣部件，與發(fā)動機(jī)一樣同屬于電控的范疇。所以純電動汽車核心部件可沿用一些傳統(tǒng)汽車的故障診斷方法。根據(jù)純電動汽車核心部件的特點(diǎn)，對其最優(yōu)的診斷方法分析如下：

首先，人工直觀經(jīng)驗(yàn)法是故障診斷的基本方法，是故障診斷的基礎(chǔ)。但目前純電動汽車相關(guān)的故障診斷經(jīng)驗(yàn)并不豐富，導(dǎo)致該方法的應(yīng)用受到了一定的限制。

儀器設(shè)備檢測法在純電動汽車核心部件的診斷中能起到重要的作用，雖然純電動汽車尚處于初級階段，但相關(guān)的專用診斷儀器已經(jīng)完成了開發(fā)并在售后工作中得到了應(yīng)用。通過此方法，可得到重要的故障代碼或數(shù)據(jù)流信息，作為故障診斷的參考。

隨車自診斷法是儀器診斷法的前提，目前純電動汽車的核心部件均帶有自診斷的功能，通過此功能與儀器設(shè)備檢測法的結(jié)合，能夠在故障診斷的初期提供方向指引。

專家系統(tǒng)診斷法目前在純電動汽車的應(yīng)用上也還受到了一定的限制，因?yàn)閷＜蚁到y(tǒng)的知識庫需要大量實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的積累，不是短期能夠形成的。需要在其他方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行總結(jié)，形成一些固有的流程，對知識庫進(jìn)行補(bǔ)充，這樣才能形成適合純電動汽車的專家診斷系統(tǒng)，這也是未來電動汽車故障診斷的研究方向。

通過分析，純電動汽車核心部件故障診斷應(yīng)該以儀器設(shè)備檢測法與隨車自診斷法為核心，其他診斷方法為輔助，以提高純電動汽車故障診斷的效率。

3 純電動汽車核心部件的故障診斷思路

目前市場上各品牌純電動汽車的核心結(jié)構(gòu)基本相似，主要包含了動力電池系統(tǒng)及驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)等。結(jié)合上述的故障診斷方法，對于這兩個核心系統(tǒng)的故障診斷工作可參照以下思路進(jìn)行開展。

3.1 動力電池系統(tǒng)

該系統(tǒng)一般動力電池組、高壓配電箱、DC-DC轉(zhuǎn)換器、電池管理系統(tǒng)（BMS）等部件組成，主要的功能是以電能作為輸出，為車輛提供動力源。動力電池組目前一般采用鋰電池，它是儲存電能的主要部件；高壓配電箱內(nèi)包含了高壓保險絲、繼電器等原件，負(fù)責(zé)電源分配的執(zhí)行；DC-DC轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)將高壓轉(zhuǎn)為低壓電源，對低壓電器進(jìn)行供電同時對蓄電池進(jìn)行充電；電池管理系統(tǒng)（BMS）負(fù)責(zé)監(jiān)控動力電池組的狀態(tài)，以及電源分配方面的管理。在對整個系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷時，電池管理系統(tǒng)（BMS）作為自診斷及專用儀器連接的主控制單元，應(yīng)該作為主要的切入點(diǎn)。以某款使用磷酸鐵鋰電池的純電動車型為例，進(jìn)行該系統(tǒng)的故障診斷分析情況如下：

3.1.1 基于自診斷及儀器設(shè)備讀取的故障碼信息及診斷思路，見表1

3.1.2 基于自診斷及儀器設(shè)備讀取的數(shù)據(jù)流信息及診斷思路，見表2

3.2 驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)

該系統(tǒng)一般由驅(qū)動電機(jī)、電機(jī)控制器（MCU）、電機(jī)冷卻系統(tǒng)等組成。驅(qū)動電機(jī)目前國內(nèi)主要采用永磁同步電機(jī)，它將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，為車輛提供動能；電機(jī)控制器（MCU）接收動力電池系統(tǒng)的直流高壓電，同時接收駕駛員加速、減速、檔位等行駛工況信號，根據(jù)電機(jī)的三相位置信號對電機(jī)進(jìn)行配電，以實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的驅(qū)動控制；電機(jī)冷卻系統(tǒng)的主要作用是保持電機(jī)及電機(jī)控制器的正常工作溫度，避免元件過熱。在對驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷時，電機(jī)控制器（MCU）作為主控制單元，為主要的故障診斷切入點(diǎn)。以某款使用永磁同步電機(jī)的純電動車型為例，進(jìn)行該系統(tǒng)的故障診斷分析情況如下：

3.2.1 基于自診斷及儀器設(shè)備讀取的故障碼信息及診斷思路，見表3

3.2.2 基于自診斷及儀器設(shè)備讀取的數(shù)據(jù)流信息及診斷思路，見表4

4 結(jié)語

純電動汽車作為新的汽車產(chǎn)品，對其動力電池及驅(qū)動電機(jī)等核心部件的故障診斷，應(yīng)該充分利用車輛的自診斷功能，結(jié)合必要的儀器設(shè)備，對得到的故障碼、數(shù)據(jù)流等信息進(jìn)行分析和判斷，形成正確的診斷思路，以提高售后服務(wù)效率，促進(jìn)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

（本文系湖北省教育廳科學(xué)技術(shù)研究計劃指導(dǎo)性項目“基于WPF的純電動汽車專家故障診斷系統(tǒng)模型設(shè)計-以東風(fēng)電動汽車為例”的研究成果，項目編號B2017285。）

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