插電式混合動力汽車售后維修開發方法淺析

鮑　博，許雯霞，林祖慶（上海汽車集團股份有限公司技術中心，上海201805）

插電式混合動力汽車售后維修開發方法淺析

鮑博，許雯霞，林祖慶
（上海汽車集團股份有限公司技術中心，上海201805）

本文介紹了插電式混合動力汽車的基本結構、售后維修的基本要求和國家對新能源車輛信號監控的要求。基于售后同步工程的維修開發方法，探討了如何在插電式混合動力汽車產品設計中融入售后維修開發，分析了插電式混合動力汽車信號監控的售后維修開發與應用。

插電式混合動力汽車；售后同步工程；遠程監控

鮑博

畢業于武漢理工大學，碩士研究生學歷，現任上海汽車集團股份有限公司技術中心中級工程師，主要研究方向：混合動力汽車和電動汽車動力系統控制和維修策略。

引　言

我國汽車工業發展突飛猛進，目前已經成為全球汽車制造業第一大國。新能源汽車作為我國的戰略性新興產業，正處于規模化進入市場的起步階段，也是市場培育和產業化發展的關鍵時期。混合動力汽車特別是插電式混合動力汽車，是國家新能源汽車的主要發展方向。隨著插電式混合動力汽車銷量的劇增，售后市場面臨著巨大的壓力和挑戰，因此，探究插電式混合動力汽車售后維修開發方法是汽車售后工程開發的一個刻不容緩的課題。

1　插電式混合動力汽車的基本結構

1.1混合動力汽車的定義與分類

混合動力汽車（Hybrid Electric Vehicle，HEV）是指車輛驅動系由兩個或多個能同時運轉的單個驅動系聯合組成的車輛，車輛的行駛功率依據實際的車輛行駛狀態由單個驅動系單獨或共同提供［1］。實際上，混合動力汽車多采用傳統的內燃機和電動機作為動力源，通過混合使用熱能和電力兩套系統驅動汽車。根據混合動力系統中電機的輸出功率在整個系統輸出功率中占的比重，混合動力系統可以分為微混合動力系統、輕混合動力系統、中混合動力系統和強混合動力系統［2］。

1.2插電式混合動力汽車的基本結構

隨著技術的發展，插電式強混合動力系統逐漸成為混合動力技術的發展趨勢。當前，我國正在大力推動發展插電式混合動力汽車，并將其列入新能源汽車政府采購目錄。一種插電式混合動力汽車基本結構如圖1所示，與傳統車輛相比，插電式混合動力汽車除含有發動機（Engine）這種傳統動力源外，還由電力電子箱（Power Electronics Box，簡稱PEB）、高壓電池包（High Voltage Battery，簡稱HV Battery）、驅動電機（Traction Motor，簡稱TM）、啟停發電一體機（Integrated starter generator，簡稱ISG）、電驅變速箱（Electrical drive unit，簡稱EDU）和充電器（Charger）等組成。它可由發動機或電力這兩套驅動系統單獨或一起驅動汽車，并可通過充電器外接交流或直流電來給高壓電池包充電。

2　售后維修開發的基本要求

2.1售后維修開發的一般性要求

售后維修開發一般包括維修策略的制定，以及圍繞維修策略開展的配件定義、檢測檢修、拆裝與更換和專用工具開發等全套方案，貫穿于車輛從產品設計到車輛報廢的全生命周期。良好的售后維修要遵循如下準則：一是要確保售后維修的便利性。既要考慮零件自身及關聯整車的維修便利性，又要考慮零部件在整車布置上要保證維修便利性。二是要確保售后維修的經濟性。既要綜合考慮維修和更換成本，滿足零件的可拆分性與拆分工時、技術及工具的平衡性，同時兼顧考慮零部件、工時工位和標準件易損件的通用性。三是要延續車輛的使用性能。要達到用戶維修的目的，恢復和延續車輛或子系統的功能，滿足用戶的使用需求。售后維修的原則主要包括：避免使用專用維修工具；簡化保養工作；降低維修零件成本；避免特殊的運輸要求；縮短維修勞動時間；降低撞擊修理的成本；降低維修技術門檻。因此，售后維修開發與產品設計相結合，才能使得售后維修的保養和維修成本經濟性好，降低用戶的最終使用成本。

公路橋梁的施工管理是對施工技術相互對應的，需要使用施工管理來保證施工技術的順利應用。公路橋梁的施工管理能夠對施工過程中涉及到的施工技術、機械設備、施工材料、資金投入以及施工人員進行科學的管理，通過合理的調配與協調，能夠保證公路橋梁的施工根據施工方案的要求，使用科學合理的施工組織、施工資金和機械設備的投入。最后利用施工技術對這些進行貫穿，從而保證公路橋梁施工的順利進行，這就是施工管理。施工管理主要就是開展管理工作，對施工過程中的各項資源進行合理的配置，保證公路橋梁能夠達到相關規范標準的要求，提升公路橋梁的經濟效益[1]。

2.2國家對于新能源汽車信號監控的要求

由于新能源汽車技術目前仍處于開發應用階段，新能源汽車的安全性、動力性和復雜工況下的駕駛性能等尚處于摸索試驗階段，為了保障用戶的生命安全和合法權益，國家和地方陸續出臺了對新能源汽車信號監控的標準和規范。財政部、工信部和科技部等單位聯合發文，要求新能源整車項目所有車輛必須加裝遠程信息診斷系統進行車輛安全狀態的監控［3］。上海市DB31/T634-2012《電動乘用車運行安全和維護保障技術規范》要求進入工信部《車輛生產企業及產品公告》及《節能與新能源汽車示范推廣應用工程推薦車型目錄》的電動乘用車示范運行企業應具備遠程監控系統，實時采集并顯示被監控車輛的狀態數據及位置，相關數據存儲在車載信息終端，并定時發送給遠程監控中心［4］。上海市DB31/T845-2014《新能源汽車及充電設施公共數據采集技術規范》規范了插電式強混合動力汽車以及純電動汽車的數據采集、數據格式傳輸和數據信息采集間隔，其范圍和主要技術內容包括每次車輛使用數據和每次充電數據等，規定每一項內容的數據格式以及數據信息采集間隔，規定電動汽車遠程服務與管理系統車載終端與綜合服務和管理平臺之間的通信協議，描述了用于通信的協議格式和數據要求［5］。北京市DB11/Z993-2013《電動汽車遠程服務與管理系統技術規范》分為總則、車載終端、車載終端通信協議及數據格式、平臺交換協議規范及數據格式、服務和管理等五個部分，通過建立電動汽車遠程服務與管理系統并實施電動汽車技術狀態的實時管理，加強電動汽車的安全監控、動力電池工作狀態監控和車輛運行狀態的監控，建立事故預警信息系統及事故緊急處理機制，保障電動汽車的安全穩定運行［6］。廣東省也出臺了DB44/T 1199-2013《電動汽車遠程監控系統基本要求》，國家層面的關于新能源汽車的遠程信號監控的國家標準也在緊鑼密鼓的制定和送審過程中。通過遠程監控系統的安全監控和數據采集，分析新能源汽車運行中的使用環境和模式，梳理出新能源汽車重要零部件典型的運行參數，既可以服務于國家的新能源汽車戰略規劃來引導產品設計，也可以監控新能源汽車運行中的信號故障來指導售后維修工作。

3　插電式混合動力汽車售后維修開發方法

3.1售后同步工程開發的流程和方法

傳統的汽車產品開發過程是采用順序工程方法，即首先是制定產品開發計劃，然后由產品研發部門設計產品，待產品開發完成后再由制造部門進行工藝設計與開發，接下來是對產品及工藝的確認，包括生產準備和試生產等。在設計階段，有關產品的信息不能傳遞給售后工程部門，設計人員未能考慮售后維修的便利性和經濟性；售后維修開發面臨的是已經凍結的產品，售后維修性需求未能被產品設計所識別，售后維修方案也沒有大的改進。因此，將售后維修融入汽車的產品設計來同步并行開發，在產品設計中體現售后維修開發的需求，是售后維修開發方法的發展方向。

同步工程是對產品開發及其相關過程進行集成的、并行的系統化工作模式［7］。售后同步工程是在整個產品開發過程中，堅持售后維修與各子系統同步開發，使產品設計從概念設計開始就考慮售后維修的需求。售后同步工程開發流程圖如圖2所示。在概念設計的早期，提出售后維修的前期策略，確認售后維修需求和用戶的優化建議在工程概念設計階段得以體現。在產品設計階段，與產品開發人員進行同步開發與核查，確保產品設計遵守了售后維修技術需求和策略，特別是要確保新開發零件的維護需求和維修便利性。在設計發布階段，需組織售后維修虛擬評審，對零件和子系統設計中的維修干涉和拆裝等問題進行深入的分析，對零件維修拆分與工時工具技術等因素的平衡性進行評估，對平臺車型零件的通用性進行評估，確保售后維修的可行性和經濟性。在生產研究階段，要同步開發用戶手冊、維修手冊、配件目錄和診斷軟件等售后維修交付物，特別是要體現對新增零件、新增系統和新增功能的介紹和維修。售后維修與產品設計通過售后同步工程開發，在產品設計中去考慮售后維修的需求，在售后維修開發中去指導產品設計的改進，及早發現問題并解決問題，既減少后續更改，又能保證項目的時間節點，最終降低消費者的維修成本。

3.2插電式混合動力汽車售后同步工程開發，通過兩個典型實例來講述插電式混合動力汽車售后維修的難點：布置要求和安全要求

插電式混合動力汽車新增的電驅變速箱、高壓電池包和電力電子箱等大體積零件，使得本就緊湊的整車布置變得更加擁擠，零件與零件的間距更小，零件拆裝與更換更加不方便。電驅變速箱、高壓電池包和電力電子箱等零件屬于新開發零件，對零件的潛在失效模式還不夠了解，零件售后維修策略的開發需平衡工程和售后服務的需求。因此，插電式混合動力汽車售后同步工程開發顯得尤為必要。

GBT 19751-2005《混合動力電動汽車安全要求》規定，最大工作電壓大于等于60V（AC）、25V（DC）的電壓為高電壓［9］。插電式混合動力汽車是由高壓電池包提供高壓直流電，通過電力電子箱轉化為交變電壓來控制高壓電機旋轉，從而與發動機一起驅動車輪旋轉，還可以通過充電器來外接交流或直流高壓電來充電，車上的電力電子箱、高壓電機、高壓電池包、電驅變速箱、高壓線束、電壓縮空調和充電器等零件都屬于高壓部件。考慮到售后維修的要求，產品設計中對所有高壓部件設置高壓警示標識，并配備手動開關來斷開車載動力電源（如動力電池等），此手動開關即為高壓維修開關。高壓維修開關是保證電動汽車高壓電氣安全的關鍵部件，是關鍵時刻實現高壓系統電氣隔離的執行部件。高壓維修開關的操作部位要能長期保持干燥，并有適當隔離物進行隔離，布置位置也應易于操作。當車輛因維修保養或故障，不能確保高壓系統絕緣時，高壓維修開關能夠切斷高壓動力系統，防止人員觸電傷亡。待所有部件都安裝完畢后，再裝配手動維修開關，最后連接蓄電池。插電式混合動力汽車的高壓維修開關如圖4所示：

4　插電式混合動力汽車信號監控

4.1遠程監控系統

完整的遠程診斷監控系統由車載終端、遠程數據通訊和數據監控中心組成，車載終端接入汽車CAN 網絡，采集汽車實時數據，車載終端中的GPS接收模塊獲取車輛地理位置數據，然后將信息進行數據封裝處理，通過無線網絡（ GPRS /CDMA/4G）接入Internet傳輸到數據中心，數據中心提供數據處理、分析、儲存及其他服務。用戶通過訪問數據中心服務器實現雙向交互。一種遠程監控系統的組成圖如圖5所示：

4.2插電式混合動力汽車信號監控的售后維修開發與應用

在插電式混合動力汽車中，遠程監控系統主要采集車輛運行重要參數、混合動力系統參數和高壓電系統參數等數據并進行實時分析，實現對車輛的實時監控、報警提示和數據管理等功能。當插電式混合動力汽車發生故障時，根據遠程監控系統采集到的車輛信號將故障嚴重程度分為四個等級：Ⅰ類故障表征車輛無法繼續行駛的問題，需售后立即聯系客戶告知停止使用；Ⅱ類故障表征車輛行駛功能受限、但仍可小心駕駛的問題，需售后告知客戶小心駕駛至4S店維修；Ⅲ類故障表征車輛行駛功能不受影響的問題，售后需告知客戶盡快維修；Ⅳ類故障表征僅供工程分析使用的問題，售后不需采取任何措施。遠程監控系統通過對車輛信號故障的監控，實時的判斷車輛故障對車輛和人員安全的影響，既保障了客戶的權益，也豐富了售后維修的方法和途徑。

某插電式混合動力汽車在高架上行駛時，儀表顯示電機過熱并紅色報警。遠程監控系統實時監控到該車輛信號報出Ⅲ類故障，通知該車輛客戶盡快進站維修。經調取遠程監控系統存儲數據分析得知，該車輛電機定子和逆變器溫度并不高于閥值且在上升，但是輸入端冷卻水溫度長時間一直不高，可能原因是冷卻回路冷卻液流動不暢，從而導致電機端冷卻水溫度過高而報警。該車輛進站維修后，打開冷卻水壺，發現電機冷卻回路冷卻液缺少且存在氣阻，維修人員加冷卻液并排出空氣。通過遠程監控系統重點跟蹤該車一周，該車再未報出該故障。

5　插電式混合動力汽車售后維修開發的特別注意事項

注意高壓部件拆裝安全。插電式混合動力汽車上有眾多高壓部件，必須遵守高壓安全的要求。對高壓部件進行嚴格標識，并制定高壓部件操作指導手冊。維修人員需經過高壓安全培訓上崗，并遵守高壓零部件拆裝的程序和步驟，拆裝時要留足高壓部件放電的等待時間，避免出現人員觸電的事故。

把握好零件拆分的尺度。插電式混合動力汽車的新增零件由于技術較新且配件成本較高，新增零件的失效模式分析也尚未達到傳統零件的高度，為了避免由于拆裝零件造成的不可知因素故障，對主要零部件可以分階段逐步擴大維修范圍，對可以模塊化的零部件和成熟的零部件等可以采取散件更換的方式進行維修。

優化車輛信號監控開發。插電式混合動力汽車正處于開發應用階段，國家和地方政府也一直在推動新能源車輛信號的遠程監控。雖然，上海、北京和廣東等地相繼出臺了新能源車輛信號監控地方標準，明確了要采集每次車輛使用數據、充電數據、動力電池數據和車輛安全數據等。但是，遠程監控系統具體應采集哪些類別的信號、采集什么信號和以什么樣的方式來采集信號尚未有一個統一的標準。因此，優化車輛信號信號監控開發，最能體現車輛的行駛狀態并保護客戶安全，也是一個亟待重視的問題。

6　結語

售后維修開發是整車開發流程中重要的一環。插電式混合動力汽車的售后維修開發只有通過融入產品設計，才能更好地傳遞著客戶的聲音，提高售后維修的經濟型和便利性。隨著國家大力推廣新能源汽車的發展，必將推動著插電式混合動力汽車售后維修開發方法發生新的改變。

［1］ 孫逢春等.混合動力車輛的歸類方法研究［J］.北京理工大學學報，2002，22（1） ：40-44.

［2］ 歐陽明高等.汽車動力的混合化發展趨勢與構型分析［J］.汽車工程，2008，30（9） ：742-752.

［3］關于組織申報2012年度新能源汽車產業技術創新工程項目的通知［E］. http：//www.gov.cn /zwgk / 2012-10 / 18/content_2246479.htm.

［4］ DB31/T634-2012，電動乘用車運行安全和維護保障技術規范［S］.北京：中國標準出版社出版.

［5］ DB31/T845-2014，新能源汽車及充電設施公共數據采集技術規范［S］.北京：中國標準出版社出版.

［6］ DB11/Z993-2013，電動汽車遠程服務與管理系統技術規范［S］.北京：中國標準出版社出版.

［7］ 孫為群，項目管理在汽車產品開發中的應用［J］.汽車科技，2004，4 ：44-46.

［8］ GB/T 10000-1988，中國成年人人體尺寸［S］.北京：中國標準出版社出版.

［9］ GB/T 19751-2005，混合動力電動汽車安全要求.北京：中國標準出版社出版.

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