新能源汽車的故障問題與維修關鍵技術研究

陳友鵬

(廣州南洋理工職業學院 智能工程學院，廣州 510900)

0 引言

隨著全球汽車行業的快速發展，傳統汽車帶來的環境污染問題越來越明顯，如全球變暖、霧霾天氣等，在我國一線城市尤為顯著。傳統汽車尾氣中含有的氮氧化合物等不僅會對生態環境造成一定破壞，還會對人體健康構成一定威脅，隨著民眾對汽車的需求不斷提升，汽車大量生產也必將消耗大量的汽油、柴油等不可再生資源，直接影響我國工業的可持續發展[1]。

新能源汽車的廣泛推行能夠從根源上解決汽車造成的環境污染問題，但是新能源汽車出現了許多與傳統汽車有較大差別的故障類型，對新能源汽車常見故障問題進行總結，并對維修關鍵技術進行研究，最后對如何提升新能源汽車維修服務質量進行討論。

本研究對目前新能源汽車發展中存在的主要問題進行系統分析，提出新能源汽車在日常使用中常見的故障及相應的解決方法，并提出我國未來新能源汽車的主要發展方向。研究結果對于提高我國新能源汽車的安全性與可靠性具有重要意義。

1 新能源汽車常見故障

1.1 電控系統故障

新能源汽車的電控系統主要包括ECU電控單元系統、傳感器部分及驅動裝置。新能源汽車的電子控制單元ECU系統主要結構如圖1所示，包括整車控制部分、電池管理系統、電機控制等，利用控制算法對各個部分進行連接與信息通信(表1)，由于結構復雜，傳統的布線通信方式會導致通信效率及通信質量降低，對新能源汽車整體可靠性產生了一定的安全隱患，提高了新能源汽車的故障發生率。

表1 新能源汽車的通信方式分類

圖1 新能源汽車的電子控制結構圖

新能源汽車區別于傳統汽車原理，采用電機和控制系統作為新能源汽車系統的核心部分，由于新能源汽車研究時間相對較短，在電控系統方面的研究不夠完善，導致當前用戶的用車體驗較差，甚至出現各種故障，威脅著用戶的生命財產安全。

1.2 電池系統故障

新能源汽車從汽車動力源進行創新改變，采用動力電池作為汽車行駛與運行的核心動力，采用清潔能源為動力電池充能，有效減少了化石燃料的消耗，降低了汽車尾氣的排放，實現低碳環保出行，這也成為新能源汽車與傳統汽車競爭的優勢所在。新能源汽車電池系統的質量安全與性能影響著汽車的正常運轉，電池在為新能源汽車提供動力源的同時，通過高效率運轉來轉換能量，電池也出現了諸多需要解決的問題。電池故障問題主要有以下幾點：1)新能源汽車在長時間行駛過程中電池持續放電，電池電量損耗過多會對電池產生一定程度的損耗，減少電池使用壽命；2)新能源電池在充放電過程中容易過充或過放，都會損害電池；3)新能源的電氣控制系統采用新科技的精密配件，一經損壞，會產生很高的維修成本；4)電池作為新能源汽車動力源，容易產生高溫，過熱的電池會發生短路或電液泄露問題等，在氣溫較低時，電池過冷會發生電池容量減少，工作轉換效率降低等問題[2]。由于新能源汽車發展時間較短，在動力電池的研究領域不夠完善，新能源電池在日常運行過程中，尚未能解決長時間工作續航問題。另外，新能源電池在運行過程中對電池的剩余壽命檢測不準確，對電池的荷電狀態估計不準確，導致對新能源汽車電池壽命及狀態不能準確掌握，產生錯誤估計，在行駛過程中發生故障率較高。

1.3 新能源汽車電動機故障

電動機作為新能源汽車驅動重要部件構成，一旦出現故障問題會直接影響汽車的行駛運行。電動機長期運轉過程中，高負荷運轉產生大量熱量，引起電動機內部的軸承、內部結構等產生物理形態的變化，影響電動機的正常運行。電動機的超負荷運轉會導致換向器燒壞產生大量火花，容易引起火災；內部轉子軸承在運行過程中損壞會導致電動機出現響動，電動機檢測不準確、不及時，無法及時排查出電動機潛在隱患，無法有效實施維護維修工作，導致電動機發生故障概率較高，造成較多的維修成本。

1.4 新能源汽車空調故障問題

空調作為汽車內部環境調節關鍵部件，在夏季、冬季對新能源汽車內部溫度進行調節，是現代汽車必備系統，在夏季和冬季兩個季節空調高頻率運行，對電動機及空調負荷較高，容易出現故障。常見故障如下：1)空調制冷液效果差，空調損壞及內部制冷液泄露都會影響汽車的空調體驗效果；2)新能源汽車動力源主要依靠電池系統，采用電能為汽車及空調系統提供能源，供電系統一旦出現故障會影響空調等電氣系統的正常運行；3)當供電系統老化或電能儲備容量不足時，空調系統也可能無法制冷或制熱。

1.5 報警系統故障

汽車的不斷增加對我國的交通造成一定的壓力，交通事故發生率也在不斷提升。據統計，由于汽車報警系統故障導致的車輛故障占總故障的30%以上，由于報警裝置的實時性及靈敏程度較低，造成汽車故障率升高。

2 新能源汽車維修關鍵技術

2.1 電池技術

電池作為新能源汽車的核心部件，為新能源汽車動力系統及內部系統提供能源，電池技術的創新格外重要[3]。電池故障主要需要從以下幾方面解決：1)對電池的儲存能力、輸出能力、剩余壽命及供電線路等問題進行故障原因分析，并針對電池的剩余壽命預測技術及電池荷電狀態估計等技術進行創新與應用，對電池狀態進行有效檢測與防控，防止電池系統出現故障，對因為日常頻繁使用出現的電池故障及時進行日常維護工作，保證電池的正常工作能力；2)在對新能源汽車進行檢測維修時，需要注意電池能量管控，提高維修效率與質量；3)對于新能源電池的維修與防護工作是長久持續的任務，需要定期對電池系統進行檢測維修，針對電池情況對新能源汽車運行性能進行預測分析和評估。并對電池系統故障時間進行預測，實行預測性維護，減少維護成本。針對電池的輸出功率進行創新研究，防止因電池供電系統引起新能源汽車的連鎖故障發生。

2.2 驅動系統技術

新能源汽車結合眾多先進技術，比傳統汽車更為復雜，并且結構復雜、線路眾多的精密器件較多，出現問題時會連帶出現許多相關部件的故障。現階段，新能源汽車主要采用驅動系統控制技術進行檢測，并針對檢測數據進行整合分析，尋找汽車故障的真正原因，提高新能源汽車的檢測維修效率與質量。

2.3 高壓電容放電技術

新能源汽車出現故障問題需要首先確定故障位置，對故障原因進行分析，再進行相應的維修工作。電氣系統作為汽車能源動力系統，也是最容易出現故障問題的位置，在汽車啟動時起需要長久、持續性供電，對電氣系統的負荷很大。因此采用高壓電容放電技術對電氣系統的電源供應問題進行調節。確保電池電源處于關閉狀態，并對電池接口處進行密封處理，采用絕緣性質的放電技術。同時，對電池關閉后的剩余電量進行詳細檢測，以防存有剩余電量，對檢測工作造成困擾，采用高壓電容放電技術進行放電，在確保電量放空后進行新能源汽車的檢測與維修工作。

2.4 電子診斷技術

新能源汽車的故障復雜，采用電子智能診斷技術對新能源汽車故障進行匯總和分析。在汽車內部各部件中存在著相互關聯的關系，當某個部件出現故障時，需要對相關聯的其他部件進行故障分析，分析其出現故障的可能性，結合故障分析結果，根據汽車內部構造進行維修，避免反復維修。采用電子診斷技術能夠對新能源汽車故障問題進行有效匯總，并對新能源汽車內部構造設計進行優化反饋，達到提高維修效果的目的。

2.5 通信協議技術

將CAN總線通信技術應用于新能源汽車中，實現新能源汽車的實時通信，采用并行通信的方式，對全局實現多點信息傳輸，建立完善的故障處理與檢測機制，保障信息傳輸的可靠性，當一個節點發生通信故障時，不影響其他部分的正常使用，并且具有較強的抗干擾性，通信距離可以長達10 km左右，主要結構如圖2所示。

圖2 CAN總線通信結構示意圖

3 新能源汽車維修技術改善途徑

相對于新能源汽車制造技術來說，新能源汽車的維修技術研究相對滯后，導致新能源汽車維修人員在面對汽車故障時，無法對汽車故障進行排查和定義，沒有合適的問題解決方式。這就要求維修人員需要加強對新能源汽車理念及新技術的學習，了解和學習新能源汽車維修工作，提高維修技術，做好維修工作。另外需要加強對其他先進技術的學習，結合新能源汽車構造原理，創新研究適合新能源汽車的新維修技術。提高維修人員專業技能素養，創新研究維修技術，為用戶提供高質量汽車維修服務。

4 結論

新能源汽車在運行過程中，在電池系統、電控系統、電傳動系統及內部空調系統等位置會出現故障。一旦出現問題，會影響汽車的正常運行及體驗，為此需要結合電池技術、高壓電容放電技術等完成新能源汽車的維修工作。