純電動汽車的故障診斷思路分析

白彩盛

（甘肅金城理工中等專業(yè)學(xué)校，甘肅 蘭州 730070）

純電動汽車的故障診斷思路分析

白彩盛

（甘肅金城理工中等專業(yè)學(xué)校，甘肅 蘭州 730070）

隨著國家經(jīng)濟水平與科技水平的不斷提升，純電動汽車技術(shù)正在不斷成熟和發(fā)展，逐漸步入產(chǎn)業(yè)化進程。目前汽車故障診斷技術(shù)探索大多數(shù)是針對傳統(tǒng)發(fā)動機汽車而進行的，對于純電動汽車的故障診斷研究少之又少。我國與國際上汽車故障診斷水平先進的國家來說，仍處在起步階段，因此對于純電動汽車的故障診斷發(fā)展需要不懈的努力。對純電動汽車的常見故障進行了闡述，并探索了故障診斷思路。

純電動汽車；故障診斷；思路

純電動汽車指的是整體運動全部通過蓄電池來提供電力驅(qū)動的電動汽車，盡管純電動汽車已經(jīng)經(jīng)歷了一百多年的歷史，然而其一直限制在某些特殊環(huán)境下使用，面對的市場有限。造成這種情況的關(guān)鍵原因在于各種類型的蓄電池，大都存在成本高、工作期限低、外觀較大、質(zhì)量高、充電時間較長等明顯缺陷。除此之外，純電動汽車的故障診斷技術(shù)尚不發(fā)達，不僅僅是查找問題存在困難性，而且在處理故障的時候比之傳統(tǒng)動力汽車更為復(fù)雜和危險。國內(nèi)的純電動驅(qū)動系統(tǒng)開發(fā)剛剛起步，出現(xiàn)故障的概率相當(dāng)大，安全性能需要著重提升。同時，既有的汽車以及電機系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)和智能檢測技術(shù)大多數(shù)難以直接用在電驅(qū)動系統(tǒng)中，而且部分電驅(qū)動系統(tǒng)特有的問題同樣缺少對應(yīng)的診斷措施，所以非常有必要對純電動汽車的故障診斷思路進行探索。

1 純電動汽車系統(tǒng)構(gòu)造分析

由于生態(tài)與環(huán)境的壓力和政府的大力支持，使得純電動汽車正在漸漸走入大眾的視野中并接受人們的考驗。為了確保高壓電安全，需要嚴格按照有關(guān)標(biāo)準進行設(shè)計。電動汽車整車控制系統(tǒng)可以稱作是汽車的指揮中心，通過它來統(tǒng)籌協(xié)調(diào)汽車每個部位運行，是整車控制系統(tǒng)的中心樞紐。隨時能夠正確診斷每個系統(tǒng)出現(xiàn)的故障且做出科學(xué)的解決方案，是確保汽車穩(wěn)定運行的重要技術(shù)。純電動汽車是通過組合多個子系統(tǒng)而形成的一個復(fù)雜系統(tǒng)，不但有低壓電氣組織，而且還有強電壓、高電流的高壓動力組織，其中任意一個部件故障都將導(dǎo)致整車不能穩(wěn)定行駛，特別是對于電壓高達上百伏的供電系統(tǒng)，假如產(chǎn)生漏電問題，將很可能給駕駛?cè)藛T的生命帶來威脅。本文設(shè)計了某純電動汽車動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制機制，其中發(fā)動機、電池等各個零構(gòu)件都配有相對獨立的控制系統(tǒng)，并且利用控制器局域網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)傳送給整車控制設(shè)備，同時利用控制器局域網(wǎng)絡(luò)接收整車控制系統(tǒng)的控制命令，整車控制系統(tǒng)所采集到的零構(gòu)件數(shù)據(jù)和采集的油門踏板數(shù)據(jù)、檔位數(shù)據(jù)等乘坐人員數(shù)據(jù)，由此獲得控制對象的信息，此外還可以利用控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線發(fā)送和直接操作繼電系統(tǒng)，以此來保證汽車安全、穩(wěn)定地依據(jù)乘坐人員需要工作。在進行控制的環(huán)節(jié)里，及時地判斷各個系統(tǒng)故障且在出現(xiàn)問題時選擇合適的處理手段，是確保整車穩(wěn)定、可靠行駛的關(guān)鍵。

2 純電動汽車常見故障診斷思路分析

2.1 純電動汽車絕緣故障的診斷和查找

純電動汽車是通過純電池動力來為汽車提供動力的車輛類型，該類型車輛的動力電池的輸出電壓通常保持在 DC/72V與 DC/600V之間或者超出此范圍。通過有關(guān)標(biāo)準的規(guī)定可知，一般人的安全電壓強度通常指的是不能導(dǎo)致人類直接死亡或者殘廢的電壓強度，而通常環(huán)境條件下許可長時間觸碰的安全最低電壓為DC/36V。可以說純電動汽車動力電池產(chǎn)生的電壓強度已然大大超出了此安全電壓范圍，因此對純電動汽車絕緣故障的診斷是相當(dāng)重要的工作。同時純電動汽車發(fā)生該故障的概率并不低，經(jīng)過對診斷過程的歸納，累積了一些經(jīng)驗：首先對于絕緣故障警報來說，通常純電池汽車的最小警報絕緣電阻額值度設(shè)置在 500千歐左右，通過電池控制系統(tǒng)來負責(zé)檢查功能，假如檢查到的絕緣電阻額度不高于此值時，電池控制系統(tǒng)將把相應(yīng)的絕緣問題代碼發(fā)送給上位機設(shè)備，整車方面利用綜合儀表來實現(xiàn)代碼讀取與故障提醒。如果綜合儀表上出現(xiàn)故障代碼或者警報提醒時，就意味著該汽車產(chǎn)生了絕緣問題，需要及時進行故障診斷，以此避免出現(xiàn)人身安全事故；其次要初步判斷絕緣警報，按照實際汽車的情況來分析，故障的類型與故障零件多種多樣，可以按照一定的步驟來實現(xiàn)初步判斷。假如汽車的儀表可以正常工作，且真實反映出車輛是否存在故障，則表明電池控制系統(tǒng)絕緣監(jiān)測自身是沒有問題的。假如汽車的儀表提示的是絕緣沒有連接，那么此時需要檢測低壓控制路線是不是正確連接或者已經(jīng)松脫。當(dāng)經(jīng)過檢測得知低壓連接路線沒有故障，就應(yīng)該檢查控制器局域網(wǎng)絡(luò)線路的通信問題，測試終端電阻數(shù)值是不是合理，一般情況下數(shù)值是60歐，假如測試結(jié)果低于該數(shù)值，則表明信號被阻隔了，會致使控制器局域網(wǎng)絡(luò)通信失常。除此之外，還應(yīng)當(dāng)對高壓部件進行檢測，確定了系統(tǒng)線路連接正常，則可以把注意力放著高壓部件的絕緣過低方面。通過這種方式，可以高效提升診斷速度且正確找到故障部位。

2.2 純電動汽車高壓電故障診斷和安全管理

純電動汽車使用動力蓄電池與電動機作為驅(qū)動裝備，產(chǎn)生的電壓能達到數(shù)百伏。如果出現(xiàn)高壓電路絕緣故障，則將直接威脅到乘坐人員的生命財產(chǎn)安全和車載物品的安全。所以純電動汽車高壓電故障診斷技術(shù)已經(jīng)變?yōu)榧冸妱悠囋O(shè)計人員首先要處理的關(guān)鍵問題之一。純電動汽車高壓電故障診斷和安全控制的意義在于處理純電動汽車的高壓電安全問題。純電動汽車高壓電系統(tǒng)線路的短路、漏電等問題都會給車輛的高壓用電安全帶來不可預(yù)測的損害。對于純電動汽車高壓電結(jié)構(gòu)的配置，為該結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的故障實現(xiàn)分析，其中純電動汽車高壓電部位故障能夠分成動力蓄電池系統(tǒng)問題、短路問題、絕緣問題、高壓環(huán)路問題等，任意一種故障都是純電動汽車的潛在威脅。為了真正處理電動汽車所面對的各種故障問題，保證電動汽車的高壓用電安全，國內(nèi)純電動汽車安全規(guī)范對車載能源儲存設(shè)備、性能安全與問題預(yù)防和駕駛員觸電保護都做了明確的規(guī)定，為純電動汽車高壓電路設(shè)計與生產(chǎn)提出了科學(xué)的設(shè)計與測試規(guī)定，且提供了比較詳細的硬件設(shè)計試驗檢查程序。然而，這只是高壓電系統(tǒng)自身設(shè)計和生產(chǎn)層次上的保障手段。因為純電動汽車工作環(huán)境復(fù)雜，故障的出現(xiàn)具有很大程度的隨機性，單單依據(jù)高壓電系統(tǒng)自身可靠性設(shè)計和生產(chǎn)仍不足以讓電動汽車具有預(yù)防各樣高壓危險事故突發(fā)的能力。

2.3 純電動汽車電驅(qū)動故障診斷分析

以往的故障診斷系統(tǒng)是利用一套整車管理控制器局域網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)通訊的，而整車控制器局域網(wǎng)絡(luò)中通常會設(shè)置很多控制單元，于是就比較容易導(dǎo)致總線荷載過高，系統(tǒng)即時反應(yīng)速度緩慢，故障分析數(shù)據(jù)難以獲得快速的反應(yīng)。本文針對該問題構(gòu)思了一種獨立的故障分析控制器局域網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)的特征是能夠在整車控制器局域網(wǎng)絡(luò)中獲得數(shù)據(jù)，但是沒有傳送數(shù)據(jù)的能力。通過加工后的故障數(shù)據(jù)是應(yīng)用故障診斷結(jié)構(gòu)傳送至獨立的故障診斷控制器局域網(wǎng)絡(luò)中的，繼而通過故障診斷控制器局域網(wǎng)絡(luò)傳送到每個控制器，這種方式不但能夠提升故障反應(yīng)速率，還能夠防止多個控制器局域網(wǎng)的互相擾動。在純電動汽車的電驅(qū)動故障診斷系統(tǒng)中，整車控制器與電動機控制器把電壓、電流、熱度等數(shù)據(jù)以文字形式發(fā)送到故障診斷系統(tǒng)，故障診斷系統(tǒng)依據(jù)診斷規(guī)范分辨其是否為故障后，再以文字的形式傳送出去。電驅(qū)動系統(tǒng)包含了驅(qū)動電路與電動機自身。該文中的電動機使用的是效率明顯的永磁同步電機。驅(qū)動系統(tǒng)包括了控制電路、驅(qū)動維護系統(tǒng)、電力供給系統(tǒng)和傳感系統(tǒng)等。電驅(qū)動系統(tǒng)的故障一般出在控制器方面與電機自身方面。對于純電動汽車電驅(qū)動故障診斷分析方法通常有兩種，一種是自測試手段、另一種是在線診斷方法。直流母線系統(tǒng)線路中的電容是一種能夠在自測時期處在非靜態(tài)輸出的零件，在自測試的結(jié)束階段應(yīng)當(dāng)對母線電容進行充電，在充電環(huán)節(jié)里電容的接入電流和電壓都是非靜態(tài)的參數(shù)，應(yīng)用這個特征能夠?qū)崿F(xiàn)電容故障的檢查。在線診斷方法通常包括 IGBT模塊開路故障在線檢測、電機繞組匝間短路故障在線診斷與位置傳感器偏轉(zhuǎn)誤差故障的在線診斷。該方法具備工程實用性高、診斷迅速的優(yōu)勢。

3 結(jié)語

電子信息技術(shù)在汽車領(lǐng)域的使用讓車輛故障測試和診斷變得更加繁復(fù)，以往的經(jīng)典修理手段已經(jīng)難以滿足實際需求，所以汽車故障診斷系統(tǒng)和專門的診斷設(shè)施的開發(fā)有著十分巨大的發(fā)展空間，故障診斷技術(shù)正在漸漸朝著自動化的方向發(fā)展。國內(nèi)已經(jīng)有部分研發(fā)機構(gòu)對純電動汽車故障診斷技術(shù)進行研究，并且獲得了比較樂觀的成績。盡管目前純電動汽車的故障診斷系統(tǒng)仍舊處在起步階段，然而隨著科技水平的持續(xù)提升，相信故障診斷系統(tǒng)必定會越來越完善。

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U469.72；U472

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1671-0711（2017）07（下）-0038-02