電動汽車電氣系統(tǒng)故障分析與可靠性提高方法

段正舉

摘要：介紹電動汽車電氣結(jié)構(gòu)與原理，根據(jù)電動汽車調(diào)試過程中出現(xiàn)的電氣故障，分析故障原因，提出幾種提高電動汽車電氣系統(tǒng)可靠性的方法。

關(guān)鍵詞：汽車電氣：電動汽車；電氣可靠性

傳統(tǒng)以汽油等為燃料的汽車，過多的尾氣排放造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。在綠色環(huán)保的發(fā)展理念下，新能源汽車的制造有效的解決了這一難題。近年來，我國也對電動汽車行業(yè)進行了幫助，現(xiàn)在的公交車等大多換成了電動汽車。目前的汽車行業(yè)內(nèi)，電動汽車的制造技術(shù)仍有待加強，為此盡可能的減少電氣系統(tǒng)故障，提升電動汽車的穩(wěn)定性，為人們的出行提供更多的方便。

一、電氣結(jié)構(gòu)與原理

圖1為電動汽車的電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。從圖1中可以看出，電動汽車主要組成部分有：動力電池組、電機控制器、三相異步電動機、整車控制器、電源變換器、點火開關(guān)、電器件等。

1.動力電池組為電動汽車提供電源.是整車的能量來源，本文介紹的幾種車型均采用8塊鉛酸電池（單塊電池標(biāo)稱電壓為12V）串聯(lián)形成96V電池組供電，單個電池的電量為100Ah。

2.電機控制器電動汽車的核心部件，作用是按照設(shè)計者的控制方法根據(jù)駕駛者需求控制電動機的運行狀態(tài).用以滿足電動汽車的駕駛需求。電機控制器電氣參數(shù)為：額定電壓96 V，額定電流200A，效率值達(dá)至U94%。是一款先進高效的異步矢量控制與驅(qū)動平臺控制器。

3.三相異步電動機為電動汽車動力的直接來源，概念上等同于傳統(tǒng)內(nèi)燃汽車的發(fā)動機.同時添加傳感器為電機控制器提供轉(zhuǎn)速信號，是電機控制器的輸入信號之一。本文介紹的車型采用的是相數(shù)3、極對數(shù)（2p）為2的三相異步電動機，額定功率為6kW，額定轉(zhuǎn)矩29Nm，效率達(dá)到91%。

4.電源變換器也稱DC/DC轉(zhuǎn)換器，是一個直流變換裝置.通過這個裝置實現(xiàn)動力電池的96 V電壓轉(zhuǎn)換為車輛電器設(shè)備工作電壓.為低壓電器設(shè)備提供工作電源。規(guī)格為：輸入電壓96V，輸出電壓13.5 V.最大輸出電流40A。

5.整車控制器控制整車的運行狀態(tài)，通過控制動力回路的繼電器，控制車輛的起動與電機控制器串行連接解碼.實現(xiàn)顯示儀表的驅(qū)動。通過判斷壓力傳感器的信號控制真空泵的工作狀態(tài).保證制動系統(tǒng)的正常運行。也是一個關(guān)鍵部件，如同電動汽車的“大腦”。

6.充電機給動力電池充電的裝置，外部接市電充電插座，內(nèi)部連接動力電池組.內(nèi)部集成有功率因素校正，對電網(wǎng)的污染較小.充電過程中的智能溫度補償功能，可以避免出現(xiàn)電池過充欠充，延長電池壽命。

二、汽車電氣系統(tǒng)及故障類型

汽車電氣系統(tǒng)故障類型，汽車電氣系統(tǒng)故障總體上可分為2大類：

1.硬故障類，即電氣設(shè)備故障，是指電氣設(shè)備自身喪失其原有功能，包括電氣設(shè)備的機械損壞、燒毀，電子元器件的擊穿、老化、性能減退等等。在實際使用和維修中，常常因線路故障而造成電氣設(shè)備故障。電氣設(shè)備故障一般是可修復(fù)的，但一些不可拆的電子設(shè)備出現(xiàn)故障后只能更換；

2.軟故障類，也就是線路故障。電氣設(shè)備線路故障包括斷路、短路、接觸不良或絕緣不良等，造成電氣系統(tǒng)不能正常工作。接觸不良故障有時容易出現(xiàn)一些假象，給故障診斷帶來困難。搭鐵不良有可能造成電氣設(shè)備開關(guān)失控，電氣設(shè)備工作出現(xiàn)混亂。這是因為有的搭鐵線多為幾個電氣設(shè)備共用，一旦接觸不良，將造成多個電氣設(shè)備工作異常。

三、汽車電氣系統(tǒng)常見故障的維修分析

1.起動機運轉(zhuǎn)異常。當(dāng)汽車的蓄電池處于異常工況或是起動系統(tǒng)的控制線路存在故障時，都有可能導(dǎo)致汽車起動機運轉(zhuǎn)無力，若是情況比較嚴(yán)重，則會造成起動機不轉(zhuǎn)。診斷起動機運轉(zhuǎn)異常的方法是：首先將起動機連接在前照燈上，如果前照燈正常點亮，可排除蓄電池故障可能，但這種方法容易發(fā)生漏檢。所以，接下來應(yīng)用導(dǎo)線將發(fā)動機缸體與車架短接，然后重起發(fā)動機，如果起動機能夠正常工作，證明起動機運轉(zhuǎn)異常的原因是缸體與車架間搭鐵不良。如經(jīng)檢查，判斷蓄電池正常，缸體與車架間不存在搭鐵不良的情況，基本可以確認(rèn)起動機運轉(zhuǎn)異常的原因存在于控制線路方面或起動機自身存在故障。

2.發(fā)動機運轉(zhuǎn)異常。發(fā)動機工作異常的故障原因多數(shù)與供油系統(tǒng)的油路故障或點火系統(tǒng)的電路故障有關(guān)。如若行駛中感到加油不暢，拉阻風(fēng)門后可暫時好轉(zhuǎn)，但隨后發(fā)動機逐漸熄火，這通常是油路出現(xiàn)故障的現(xiàn)象。點火系統(tǒng)故障又分為點火過早、點火過遲或點火錯亂。點火過早時，發(fā)動機運轉(zhuǎn)時可能會發(fā)出明顯的金

屬敲擊聲，可使用點火校正儀調(diào)整點火提前角至規(guī)定值。點火過遲時，發(fā)動機運轉(zhuǎn)沉悶無力、溫度升高，消音器聲響沉重，可以通過擰松壓板固定螺栓、調(diào)整觸點間隙、調(diào)整離心調(diào)節(jié)器和真空調(diào)節(jié)器等方法進行診斷和維修。如果點火錯亂，會出現(xiàn)發(fā)動機不易起動、容易熄火、動力不穩(wěn)、油耗增加等情況。此時需要檢查分電器是否漏電，或調(diào)整高壓分線排列順序，使其與發(fā)動機做功順序一致。發(fā)動機運轉(zhuǎn)異常，還表現(xiàn)為個別缸不工作。表現(xiàn)為發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，發(fā)出有節(jié)奏的聲響，運轉(zhuǎn)不穩(wěn)、抖動，排氣管冒黑煙，動力下降，易熄火等。此時應(yīng)檢測高壓分電線有無脫落、插錯或漏電，在發(fā)動機低速運轉(zhuǎn)時，逐缸檢測。對不工作缸的高壓線，應(yīng)將其拔出，進行跳火試驗，驗證是否為該缸的火花塞工作不良或存在機械故障。

3.蓄電池長期虧電。當(dāng)汽車的充電系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，蓄電池因自身故障問題而自行放電或是無法充電，會使蓄電池經(jīng)常出現(xiàn)虧電現(xiàn)象。同時，當(dāng)汽車上全部用電設(shè)備都處于關(guān)閉狀態(tài)時，也會有部分用電器件在消耗電量，如數(shù)字時鐘、二極管等等。但如果是正常耗電的話，這些器件的電流值非常微小，一般不會超過10mA，若是供電線路存在故障，便會引起蓄電池產(chǎn)生較大的漏電電流，這也是造成蓄電池虧電的又一原因。對于蓄電池出現(xiàn)故障之后，應(yīng)該按照相應(yīng)要求配比電解液，及時加入到蓄電池中，同時還應(yīng)該對蓄電池內(nèi)部的污垢進行進一步的清理，最后密封好。

四、提高電氣系統(tǒng)可靠性的方法

1.提高線束環(huán)節(jié)的可靠性，電氣系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)之間是通過線束來連接的，線束穩(wěn)定性的提高"必然會加強電氣系統(tǒng)的可靠性。線束承載著電動汽車電源信號的傳導(dǎo)作用，如果線束出現(xiàn)損壞、松動以及脫落等情況時，會直接的導(dǎo)致電氣系統(tǒng)的故障，因此在保證電器設(shè)備質(zhì)量的同時，必須提高線束的穩(wěn)固。

2.提高整車控制器環(huán)節(jié)的可靠性，整車控制器類似人體的大腦，是電動汽車正常工作不可或缺的重要設(shè)備，它控制變換器的輸入與輸出繼電器的動作，保證及時發(fā)揮其電源轉(zhuǎn)換的功能，同時它也是解碼電機控制器信息讓儀表顯示的裝置，通過判斷管路真空度控制真空泵的工作與否，因此整車控制器是整車運作的關(guān)鍵。為此，需要對整車控制器進行各種可靠性測試，如負(fù)載測試、溫度測試等可靠性測試，有利于整車控制器提升自身防護能力，以此來提升整個電氣系統(tǒng)的可靠性。

3.變換器環(huán)節(jié)的可靠性，電動汽車啟動所需的電源信號，是靠著變換器進行調(diào)節(jié)的，因為轉(zhuǎn)換器對電源進行轉(zhuǎn)換，為電器元件的工作提供所需的低電壓。變換器的故障也是造成車輛無法啟動的原因，所以說提升變換器可靠性是很有必要的。

與傳統(tǒng)汽車電氣系統(tǒng)相比，電動汽車的電氣系統(tǒng)有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、環(huán)節(jié)多、關(guān)聯(lián)性高等特點。提高電動汽車的電氣可靠性關(guān)鍵在于設(shè)計合理的電氣系統(tǒng)，合理的設(shè)計可以從根本上解決問題。在采取最優(yōu)電氣系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上，使用可靠性高的電氣部件是保證可靠性的關(guān)鍵所在。電動汽車可靠性工作的第一要務(wù)是保證動力系統(tǒng)的可靠運行.這是所有可靠性策略的前提條件。

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