純電動汽車核心部件故障診斷的研究

鄭拓

摘 要：環境污染和能源匱乏問題，推動了汽車產業向新能源汽車方向進行轉型發展。其中純電動汽車已具備相對成熟的技術，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品，與傳統汽車相比，差異主要在于電池、電機、電控等核心部件方面。這些新產品與新技術，給傳統汽車的售后服務人員帶來了新的挑戰。由于純電動汽車發展時間較短，售后人員普遍缺乏相關的技術基礎，難以形成有效的故障診斷思路。在此背景下，本文結合純電動汽車核心部件的技術特點，以傳統汽車的故障診斷方法為基礎，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。

關鍵詞：純電動汽車；核心部件；故障診斷

1 引言

環境污染和能源匱乏在21世紀成為了人類社會面臨的嚴峻問題，促進了汽車產業向新能源汽車方向進行轉型發展。目前汽車已將電能作為重要的替代能源，推進了純電動汽車（EV）、插電式混合動力汽車（PHEV）以及燃料電池汽車（FCV）等新能源汽車的發展。其中純電動汽車在節能環保及技術成熟度方面具有一定的優勢，是國內新能源汽車市場的主流產品。目前國內生產銷售純電動汽車的廠家包括了東風、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?？梢灶A見，未來純電動汽車的市場占有率將會穩步上升。

純電動汽車市場蓬勃發展的同時，相關的售后服務質量需及時的跟上。純電動汽車與傳統汽車主要的差異在于動力總成方面，燃油和發動機系統變成了電池和電機系統，工作原理和故障診斷方面發生了一定的變化。所以對于售后服務人員來說，純電動汽車這些核心部件的診斷維修是一個新的領域，需要快速的學習并掌握正確的方法，形成有效的故障診斷思路，以推進新能源汽車市場的可持續發展。

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方法包括有人工直觀經驗法、儀器設備診斷法、汽車自診斷法、專家系統故障診斷法等等。

純電動汽車核心部件包括有動力電池系統及驅動電機系統等，它們均屬于汽車電氣部件，與發動機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汽車的故障診斷方法。根據純電動汽車核心部件的特點，對其最優的診斷方法分析如下：

首先，人工直觀經驗法是故障診斷的基本方法，是故障診斷的基礎。但目前純電動汽車相關的故障診斷經驗并不豐富，導致該方法的應用受到了一定的限制。

儀器設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，但相關的專用診斷儀器已經完成了開發并在售后工作中得到了應用。通過此方法，可得到重要的故障代碼或數據流信息，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備檢測法的結合，能夠在故障診斷的初期提供方向指引。

專家系統診斷法目前在純電動汽車的應用上也還受到了一定的限制，因為專家系統的知識庫需要大量實際經驗的積累，不是短期能夠形成的。需要在其他方法的基礎上進行總結，形成一些固有的流程，對知識庫進行補充，這樣才能形成適合純電動汽車的專家診斷系統，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該以儀器設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構基本相似，主要包含了動力電池系統及驅動電機系統等。結合上述的故障診斷方法，對于這兩個核心系統的故障診斷工作可參照以下思路進行開展。

3.1 動力電池系統

該系統一般動力電池組、高壓配電箱、DC-DC轉換器、電池管理系統（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；高壓配電箱內包含了高壓保險絲、繼電器等原件，負責電源分配的執行；DC-DC轉換器負責將高壓轉為低壓電源，對低壓電器進行供電同時對蓄電池進行充電；電池管理系統（BMS）負責監控動力電池組的狀態，以及電源分配方面的管理。在對整個系統進行故障診斷時，電池管理系統（BMS）作為自診斷及專用儀器連接的主控制單元，應該作為主要的切入點。以某款使用磷酸鐵鋰電池的純電動車型為例，進行該系統的故障診斷分析情況如下：

3.1.1 基于自診斷及儀器設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備讀取的數據流信息及診斷思路，見表2

3.2 驅動電機系統

該系統一般由驅動電機、電機控制器（MCU）、電機冷卻系統等組成。驅動電機目前國內主要采用永磁同步電機，它將電能轉換為機械能，為車輛提供動能；電機控制器（MCU）接收動力電池系統的直流高壓電，同時接收駕駛員加速、減速、檔位等行駛工況信號，根據電機的三相位置信號對電機進行配電，以實現對電機的驅動控制；電機冷卻系統的主要作用是保持電機及電機控制器的正常工作溫度，避免元件過熱。在對驅動電機系統進行故障診斷時，電機控制器（MCU）作為主控制單元，為主要的故障診斷切入點。以某款使用永磁同步電機的純電動車型為例，進行該系統的故障診斷分析情況如下：

3.2.1 基于自診斷及儀器設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備讀取的數據流信息及診斷思路，見表4

4 結語

純電動汽車作為新的汽車產品，對其動力電池及驅動電機等核心部件的故障診斷，應該充分利用車輛的自診斷功能，結合必要的儀器設備，對得到的故障碼、數據流等信息進行分析和判斷，形成正確的診斷思路，以提高售后服務效率，促進新能源汽車產業的可持續發展。

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

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