純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)故障分析

李雅榮　巴寅亮　張雷　尹倩

摘 要：隨著新能源汽車的發(fā)展，純電動(dòng)汽車的市場(chǎng)保有量愈來(lái)愈高，隨著而來(lái)的新能源汽車后服市場(chǎng)也逐漸新起。純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)是純電動(dòng)汽車的核心部件，包括能源系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)兩個(gè)大的子系統(tǒng)。能源系統(tǒng)的主要組成部分為動(dòng)力電池和動(dòng)力電池管理系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要組成部分為驅(qū)動(dòng)電機(jī)及電機(jī)控制器。文章歸納總結(jié)了動(dòng)力系統(tǒng)的故障現(xiàn)象，對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行故障等級(jí)和故障類型的劃分。并選取了三個(gè)典型案例進(jìn)行故障排除，為維修人員提供參考。關(guān)鍵字：純電動(dòng)汽車;動(dòng)力系統(tǒng);故障分析;典型案例中圖分類號(hào)：U471? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）02-188-04

Abstract： With the development of new energy vehicles， pure electric vehicle market holding more and more high， with the coming new energy vehicles after service market is also gradually new. The power system of pure electric vehicle is the core component of pure electric vehicle， including two subsystems of energy system and drive system. The main components of energy system are power battery and power battery management system. The main components of the drive system are the drive motor and the motor controller. This paper summarizes the fault phenomenon of the power system and classifies the fault grade and fault type. Provide reference for maintenance personnel.Keywords： Pure electric vehicle; Power system; Fault analysis; Typical casesCLC NO.： U471? Document Code： B? Article ID： 1671-7988（2020）02-188-04

1 純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障分類

根據(jù)GB/T 18488和QC/T893-2011電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)技術(shù)條件，驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的故障類型分為四種類型：致命故障、嚴(yán)重故障、一般故障、輕微故障^[1-2]。故障模式分為：損壞型故障模式、退化型故障模式、松脫型故障模式、堵塞與滲漏型故障模式、性能衰退或功能失效型故障模式這五種。

1.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)本體故障類型及原因

驅(qū)動(dòng)電機(jī)的故障現(xiàn)象可以大致分為：不能啟動(dòng)、能啟動(dòng)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)溫度過(guò)高等，在國(guó)標(biāo)中對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的故障按照故障類型進(jìn)行分類，并對(duì)每種故障類型進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。如下圖1所示：

致命故障中損壞型故障的種類較多，其中定子繞組、軸承和花鍵故障為致命故障中機(jī)械的故障的主要部分。而控制器的電容器、傳感器、電路板為致命故障中的電氣故障的主要部分。

嚴(yán)重故障中每種故障類型都有，最主要的是功能失效型故障和性能衰退型故障，包括性能失調(diào)、衰退及失效。在這些故障如傳感器、冷風(fēng)機(jī)等屬于損壞型故障。除此以外冷卻系統(tǒng)的堵塞與滲透型故障也算在內(nèi)。

一般故障中多為電氣類故障。如保險(xiǎn)傳感器燒毀，接觸器損壞等。還有一些松脫型故障，各個(gè)連接件的松動(dòng)等。

輕微故障中多為使用時(shí)間過(guò)程引起個(gè)別外部部件的松脫型和退化型故障。

1.2 電機(jī)控制器故障類型及分析

驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器的故障可以大致分為：CAN通信故障、傳感器故障、連接線故障等，通過(guò)總結(jié)按故障類型就行重新分類，如下圖2所示：

2 純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)故障類型及原因分析

電動(dòng)汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)中，主要發(fā)生的故障分類有傳感器故障、執(zhí)行元件故障（接觸器故障）和部件線路故障、電池管理系統(tǒng)故障等;按故障發(fā)生的具體部位又可分為電池故障、電池管理系統(tǒng)的故障、線路或連接件的故障三類。

動(dòng)力電池組故障中單體電池的電壓電阻等數(shù)據(jù)差異過(guò)大而引起電池一致性出問(wèn)題是最常見(jiàn)的故障。動(dòng)力電池組故障中單體電池故障中電壓偏高或偏低是最常見(jiàn)的。其次是因?yàn)殡姵匦阅芩ネ硕鸬碾姵貎?nèi)阻過(guò)大，容量變小。還有因?yàn)閮?nèi)部線路問(wèn)題引起的電池故障，如：內(nèi)部線路短路、斷路或者對(duì)地短接等。

3 純電動(dòng)汽車典型案例分析

3.1 汽車故障診斷的基本原則

目前維修人員在進(jìn)行故障時(shí)依然還是先用經(jīng)驗(yàn)判斷，總結(jié)每個(gè)故障現(xiàn)象發(fā)生的可能原因，在進(jìn)行依次實(shí)驗(yàn)排除。但此種辦法對(duì)維修人員的綜合素質(zhì)要求較高，必須有豐富的經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)支持條件，如：維修手冊(cè)、廠家的培訓(xùn)和技術(shù)指導(dǎo)、診斷工具和儀器等。除此以外還需要有扎實(shí)的理論知識(shí)，結(jié)合這幾方面的知識(shí)在進(jìn)行分析判斷，進(jìn)而才能準(zhǔn)確快速的解決故障。

3.2 汽車故障診斷的方法

進(jìn)過(guò)很多年的發(fā)展現(xiàn)在有很多種診斷方法，目前比較主流的方法有經(jīng)驗(yàn)判斷故障診斷法、實(shí)車實(shí)驗(yàn)法、解碼儀診斷法、專家指導(dǎo)診斷法等。目前的一線維修人員的診斷往往是多種方法的整合，通常是不停的接受企業(yè)和廠家技術(shù)培訓(xùn)掌握新的知識(shí)和故障處理方法，在此基礎(chǔ)上對(duì)故障車輛進(jìn)行實(shí)驗(yàn)查看故障現(xiàn)象，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)及技術(shù)資料分析查找故障原因，進(jìn)一步用解碼儀的專用設(shè)備和儀器去排除和檢測(cè)驗(yàn)證故障。其次根據(jù)專家的指導(dǎo)和經(jīng)驗(yàn)的積累排除故障。最后用解碼儀查看故障是否清除，試車查看故障現(xiàn)象是否消失。在診斷中需要很強(qiáng)的分析能力和強(qiáng)大的技術(shù)支持。但只要這些方法應(yīng)用的得當(dāng)，往往是最快速解決故障的辦法，也是目前最廣泛的處理故障的辦法。

3.3 典型案例

本文以北汽新能源EV200為例，按照前面講述的多種方法的組合進(jìn)行故障原因分析，然后進(jìn)行了排故。多種方法結(jié)合就要有很強(qiáng)的分析能力和技術(shù)支持。做實(shí)驗(yàn)用的車輛、檢測(cè)用的解碼儀、萬(wàn)用表、同時(shí)還需要車輛的維修手冊(cè)、電路圖等。排故前的準(zhǔn)備如下：

（1）設(shè)備要求

試驗(yàn)的車輛：北汽新能源EV200;

汽車故障診斷儀：道通診斷儀;

數(shù)字萬(wàn)用表和相應(yīng)的其他工具。

（2）檢測(cè)條件

動(dòng)力電池電壓大于90%;

故障存儲(chǔ)器中無(wú)故障存儲(chǔ);

室內(nèi)溫度處于20攝氏度左右。

（3）讀取故障碼步驟

典型故障一：旋變傳感器故障檢測(cè)

（1）故障現(xiàn)象：READY燈不亮，系統(tǒng)故障燈（黃色）點(diǎn)亮，高壓斷開(kāi)故障燈點(diǎn)亮，掛入D檔后檔位。

（2）讀取故障碼：用道通診斷儀讀取故障碼，顯示故障碼為 U011087與MCU通訊丟失MCU單元無(wú)法進(jìn)入。

3.4 采集數(shù)據(jù)

3.5 診斷過(guò)程

（1）用數(shù)字萬(wàn)用表電壓（20V量程）測(cè)量電阻

打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，測(cè)量供電電壓;如表1所示。用數(shù)字萬(wàn)用表（20V量程）測(cè)量插頭2腳與24腳之間的電壓為12V。

（2）用數(shù)字萬(wàn)用表電阻檔（200V量程）測(cè)量CAN-L至CAN-H

關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，用數(shù)字萬(wàn)用表電阻檔（200Ω量程）測(cè)量CAN-L至CAN-H之間電阻為無(wú)窮大。

（3）用數(shù)字萬(wàn)用表電阻檔（200V量程）測(cè)量MCU31- VCU104與MCU32-VCU111

關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，用數(shù)字萬(wàn)用表電阻檔（200Ω量程）測(cè)量MCU31-VCU104之間電阻為無(wú)窮大，測(cè)量MCU32-VCU111之間電阻為小于1。

（4）結(jié)果：故可判斷是MCU31-VCU104之間線路斷路。用電腦檢測(cè)儀（道通）清除故障碼。

典型故障二：車載充電機(jī)故障檢測(cè)

（1）故障現(xiàn)象：點(diǎn)火開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，插入充電槍，車輛可以充電，但充電槍指示燈未點(diǎn)亮，充電指示燈點(diǎn)亮，打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)后，儀表顯示請(qǐng)連接充電槍，充電槍指示燈依然未點(diǎn)亮。

（2）讀取故障碼：解碼儀無(wú)法進(jìn)入充電機(jī)控制系統(tǒng)

（3）采集數(shù)據(jù)：測(cè)量車載充電機(jī)供電搭，鐵測(cè)得A16端子為0V，測(cè)量FB02保險(xiǎn)絲電壓，測(cè)得FB02輸入端為12V，輸出端為0V。

（4）結(jié)論：FE02保險(xiǎn)絲壞了，更換FB02保險(xiǎn)絲后車輛恢復(fù)正常。

典型故障三：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高壓故障檢測(cè)

（1）故障現(xiàn)象：READY燈不亮，系統(tǒng)故障燈（黃色）點(diǎn)亮，檔位顯示無(wú)法行駛，動(dòng)力系統(tǒng)故障燈點(diǎn)亮。

（2）讀取故障碼：用道通診斷儀讀取故障碼，顯示故障碼 P103464INV高壓自檢超時(shí)。

（3）檢測(cè)步驟：

1）用道通解碼儀讀數(shù)據(jù)流發(fā)現(xiàn)直流母線電壓為0V。

2）下一步檢查高壓線束連接狀態(tài)是否正常。

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)直流母線負(fù)極有松動(dòng)現(xiàn)象。

4 結(jié)論

高壓母線負(fù)極松動(dòng)導(dǎo)致，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高壓故障，手動(dòng)連接后車輛恢復(fù)正常。

參考文獻(xiàn)

[1] 王震坡.中國(guó)新能源汽車大數(shù)據(jù)研究報(bào)告（2018）[R].社科文獻(xiàn).

[2] 趙宏濤.純電動(dòng)出租車電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障分析[D].吉林大學(xué)，2015.

[3] 朱碧輝.純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)分析與故障診斷研究.[D].湖北汽車工業(yè)學(xué)院.2017.

[4] 羅雪.基于故障樹(shù)分析的純電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功能安全研究[D].吉林大學(xué)，2017.