新能源汽車維修安全防護及性能測試方法研究

摘要：隨著新能源汽車的銷售量越來越大，其檢測與維修也就成了國內熱門的行業。為此，著重對新能源汽車的維修與安全防護問題進行了闡述，并以吉利EV300 進行了案例研究。

關鍵詞：新能源汽車；維修安全；性能測試

中圖分類號：U472 收稿日期：2023-01-03

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.03.027

1 新能源汽車的分類與特點

目前新能源汽車有純電動汽車、增程式電動汽車、混合動力汽車、插電式混合動力汽車、燃料電池電動汽車、氫發動機汽車、超級電容汽車、燃氣汽車等，它們各有各的優點，也有致命的弱點。研究人員在研發新能源汽車時，為了最大程度的提高性能，經過多方論證后，一致認為最優運行模式是電力，電力技術相對簡單而且很成熟，因此選擇了電能作為新能源汽車動力［1］。電能的儲存技術和充電技術作為新能源汽車的關鍵技術，儲存電能的動力電池內部增加了電池管理系統BMS，增加了很多為安全考慮的檢測、監控電路及許多精密的裝置，這給新能源汽車維修帶來了困難。

2 新能源汽車常見故障問題

2.1 不能“上電”故障

不能“上電”故障是新能源汽車常見的故障，最常見的不能“上電”的原因是低壓動力電池（12 V 電池）故障，這時首先應該檢查動力電池的電壓。動力電池的電壓要在12 V 以上，如果電壓不足，需要對其進行充電或者更換新的低壓動力電池。另外還要在動力電池正負極樁處，檢查極樁接頭有無松動、有無氧化現象等問題。如有問題應立即進行擰緊、處理掉氧化物。其次不能“上電”的原因還有“維修開關”故障，有些新能源汽車帶有“維修開關”（有些車型的“維修開關”是串聯在高壓電路中，有些車型“維修開關”是開關信號），在行駛的過程中經過顛簸的路面時，可能造成“維修開關”松動，或者是維修人員在維修后沒有將“維修開關”安裝到位，也可能“維修開關”本身的故障。

2.2 動力電池故障

新能源汽車的動力系統中，動力電池本身的故障是一種非常普遍的問題。如果該故障發生，需要將動力電池從車上拆下來進行分解，對其進行全面的檢測。動力電池常見的故障是充放電故障，首先是溫度的影響，如果動力電池本身無法實現對動力電池溫度的控制，內部溫度過低或過高時，動力電池也是無法對外實現正常放電的［2］。其次動力電池的主正、主負電路控制也是常見故障，如主正或主負繼電器燒蝕，控制電路故障等。

2.3 底盤故障

底盤故障將直接影響到車輛的運行穩定性和安全性能。新能源汽車為了追求更加完美的性能，底盤采用更為先進的電控系統，這就需要更多的電子部件、更高精度的CAN 總線控制。任何一個部件出現故障都可能對新能源汽車的底盤造成很大的影響，從而造成底盤輸出功率下降。新能源汽車底盤系統很多部件都采用高壓電驅動，用傳統的汽車維修技術難以診斷，因此需要引進最新的設備和技術來進行動力測試與診斷，從而找出故障點，并利用相應的檢修技術進行故障處理。

2.4 線路故障

新能源汽車的線路結構比較復雜，例如，動力驅動線路采用的是高壓電，如果這些電路出現了故障，將會導致新能源汽車出現安全隱患。為了線路安全，新能源汽車電路控制系統中架設了互鎖線路及互鎖的策略控制，線路的增加及大量電子設備的應用勢必會增加車輛的故障率。為此，應采用先進的檢測設備和新技術，在不拆除設備的情況下，對故障進行實時監控，實時顯示系統中的各個電腦拓撲圖，這就可以有效地分析網絡或元器件故障，并且可以對線路的各部位進行定期檢測，及時處理故障，避免出現大的事故。

2.5 突然“下電”故障

新能源汽車“下電”是指動力電池的高壓電停止向外輸出。新能源汽車“下電”后，失去動力電源，將導致新能源汽車無法繼續行駛。如果在高速上突然出現“下電”故障，則會有致命的危險。什么原因會造成新能源汽車突然“下電”？首先主正或主負線路斷路故障；其次動力電池管理系統BMS 嚴重故障；再次是高壓電出現漏電故障。這些故障的出現對于新能源汽車來說是非常危險的，動力電池檢測到這些故障后，為了防止駕乘人員出現危險，就會緊急進行“下電”控制，從而造成突然“下電”故障。出現這些故障，就需要維修人員用新能源汽車維修的新知識進行分析，找出故障原因，這對維修人員提出了更高的要求［3］。

3 新能源汽車維修工作中的安全防護內容

3.1 新能源汽車的用電安全

新能源汽車的安全隱患較多，其中最關鍵的一個問題就是用電安全問題，傳統車輛的供電電壓一般為12～24 V，而新能源汽車的供電電壓為300～700 V。高電壓很可能對人體造成危害，這在以往的汽車保養中是不會發生的，因此需要對操作流程進行改進，并配備更好的保護措施。電擊所致的強電進入到身體中，會對身體造成嚴重的損傷，甚至會造成燒傷。對電動機造成的損害與電流和電壓的強弱有很大關系。通常，安全電壓應在36 V 以下，而電動或混合動力車的總電壓為700 V，這意味著如果在檢修的時候觸碰到高壓電，就很有可能會危及生命。針對這種情況，人們采取一套新的方法來防止觸電現象。比如，維修新能源汽車高壓電系統時，采用“兩人工作法”，即一人進行維修作業，一人進行全面的保護。

3.2 新能源汽車輛發生起火事故

在檢修新能源汽車時，極有可能發生動力電池起火的情況。一旦電池濫用造成動力電池起火，很可能會引發一場無法撲滅的火災，而且這種現象往往是由動力電池內部發生短路而引起的。動力電池里的能量集中在一起，形成熱失控，產生了一個巨大的壓力，當電液和空氣接觸時，會引起明火。電池組是由單一的電芯串聯在一起，每一根電芯的消耗都是有限的，如果電芯發熱，會引發一連串的連鎖效應［4］。

電池作為一種特殊材料，它的外層是一種由金屬制成的外殼，它的爆炸會產生巨大的火星，如果規模龐大，很難對它進行有效的撲滅。至今尚未研制出一種有效的滅火裝置，一般使用的是用冷水來調節動力電池的內溫。

從濫用的角度來分析，其類型包括機械濫用、電氣濫用和熱濫用。所謂機械濫用，就是指震動和擠壓。電氣濫用常見行為就是過度充電，如果采用不合格的充電設備對新能源車輛進行充電，很有可能造成過度充電，特別是在炎熱的夏天，過度充電時非常危險，很容易引起火災。所謂熱濫用，就是持續對電池進行加熱，所以電池要在室溫下儲存，不宜過高或過低。

很多維護人員的安全意識還很薄弱，尤其是電池濫用現象比較普遍，這使動力電池受到了很大的損害。動力電池濫用后會出現發熱，并有一段潛伏期。電池在燃燒前會產生很多的煙，如果時間久的話，會造成人體缺氧。

4 新能源汽車維修工作中存在的危險源

在對新能源汽車維護之前，必須要了解相關安全規則，并對其進行風險評估。維護技術人員，要在了解風險的基礎上采取相應的對策，以規避操作風險，保證維修工作的順利進行［5］。維修觸電是常見危害，為了避免觸電，要做好以下工作：

a. 在檢修前，要切斷電源。

b. 維護時應該戴上新能源汽車維修專用絕緣手套。

c. 在維護動力電池時，必須單獨進行。

d. 在檢修帶電零件的時候，必須要有陪同人員，一旦發現有電擊的情況，要立刻展開救援。

e. 修理人員在操作時，衣服、配飾不能有金屬。

此外，檢修人員在修理帶電零件時，應戴上電弧面罩。針對新能源汽車難以滅火的問題，可以用如下方法來處理：

a. 車輛進入現場后，要將車輛單獨放置在室外，由專人負責監管。

b. 在車輛旁邊一定要放滅火器。

5 新能源汽車檢修的注意事項

5.1 單手進行維修，做好絕緣工作

當新能源汽車輛運行過程中發生故障時且出現高電壓時，維護人員只能用一只手來進行。因為當維護工人不小心觸碰到高壓電流的時候，他們的體內就會出現一個閉合回路，而通過這種方式可以保證他們的人身安全。維護人員在維護期間，應配置專用的隔離設備，以保證維護工人的人身安全。

5.2 做好維修前相應的確認工作

與傳統的汽車修理相比，新能源汽車一旦發生故障，需要支付高昂的修理費，而且維修起來也很困難。所以在修理之前，要先把鑰匙調到off 擋，然后再把它取下來。另外，對新能源汽車輛的高壓電路進行維修之前，必須進行“下電-放電-驗電”操作，確認高壓電徹底“下電”，才能進行維修工作。

6 新能源汽車故障的檢修思路

與傳統車輛比較，新能源汽車具有很高的電氣化水平，對其進行故障判定有困難，同時又由于其具有高度集成性，導致出現按鍵故障，且故障幾率不斷上升。因此，對新能源汽車進行檢修，不僅要有足夠的技術基礎，還要有明確的診斷和維護思想。

6.1 按照正確流程進行故障排查

在維修前，維修人員需要與車主溝通，了解故障原因和詳情，然后再確定一下問題，這是維護工作得以順利進行的前提條件。

6.2 常用的故障檢修方法

a. 互換比較法：當汽車出現故障無法排查時，可以選擇另一臺正常的汽車，拆除相應零部件進行替換，以此進行故障檢測。

b. 分離判斷法［6］：系統與系統之間存在信號連接的話，會影響偵測，因此這個時候需要將其拆卸，如果故障排除，就意味著被拆卸的部件有問題。

c“. 故障樹”分析法：利用車輛工作特性和技術狀態的關系，畫出對應的樹形曲線，進行故障原因分析，該方法往往適用于復雜性故障。

6.3 吉利EV300 純電動汽車維修安全防護故障及性能測試分析

6.3.1 交流充電系統結構

本文以吉利EV300 純電動車為研究對象，對其進行了維護與防護的相關研究。其中，汽車的交流充電方式是將汽車的電源插座和電源插座連接到一個交流電的充電器上，然后由汽車的充電器將220 V 的交流電壓變成直流電電壓，從而對動力電池進行充電。

6.3.2“慢充”系統故障診斷

a. 在進行“慢充”充電時，會出現一些問題，比如，在充電器進行充電時，電池不會處于正常的充電模式。所以從這一點來看，很可能是電源插座的問題，也可能是充電器或控制系統的問題。對這種問題可以采用專用故障代碼進行診斷。利用新能源汽車專用的故障診斷儀進行診斷，將其與診斷系統相結合。然后，可以啟動汽車，打開電腦后進入到下一個診斷系統狀態，根據診斷代碼，確定故障原因或部位，然后再進行詳細檢測。

b. 便攜式充電器（充電寶）本身也可能出現故障，可以利用萬用電阻表進行檢測，對PE 插頭和CC 插頭進行了阻抗測試。16 A 手持式充電插頭的標準電阻是：680 Ω+3% Ω；32 A 手提式充電器的標準電阻是：220 Ω+3% Ω，在測試過程中，要將充電器解除鎖止按鍵維持在彈起的位置［7］。首先檢查充電器連接處是否正常，充電器的鎖定按鈕應該處于鎖定狀態，否則必須將充電器插入到充電槍。其次，必須要對低速充電器接口進行檢測，主要是要看低速充電器接口有沒有損壞的痕跡，有損壞的話要及時換掉。

c. 要對汽車車載充電機進行檢測。檢測時必須將電池的負電極連接切斷，并用一個高電壓的隔離膠管將它固定起來，從而避免在實際操作過程中，因連接處的關閉而發生人員傷亡，或是對汽車本身的零件產生重大損害。接下來，就是將保險絲箱的防護罩掀開，將里面的車載充電機的保險絲拿出來，然后用萬用表的200 Ω擋位測量，禁止用蜂鳴擋測量，測量的阻值應該小于0.5 Ω。若未導電，應立即進行替換。在檢測電源保險絲時，要切斷電源，然后將內部的高壓保險絲從里面拿出來，用萬用表對高壓保險絲進行測量。最后是對電源繼電器的檢測。在不關閉電源繼電器的情況下，應注意各接頭是否處于連接緊密以及充電信號是否正常。如果電源繼電器是關閉的，且充電設備沒有電流，那么就必須對每一個電壓開關和電線的損壞進行檢測。

7 結語

根據新能源汽車的故障分析，可以得到如下的結論：一般新能源汽車的工作電壓比較高，在檢查高壓系統時，必須切斷電源，以免造成安全事故。與普通電動車相類似，新能源汽車的控制原理是通過模塊來實現的，所以必須要對每一個模塊進行詳細的檢測，然后根據這些部件的工作原理，做出相應的診斷。

參考文獻：

［1］范琳琳，李廣林，王斌，新能源汽車用驅動電機性能測試設計與研究［J］微特電機，2022，50（11）：33-3

［2］張松一種新能源汽車電機性能測試用的堵轉機構：中國，CN210294482U［P］2020-04-10

［3］張登裕淺談新能源汽車維修的安全注意事項［J］汽車維修技師，2020（7）：128

［4］裴學杰，張鑫新能源汽車維修安全防護及性能測試［J］內燃機與配件，2022（6）：93-95

［5］陳惠俊《新能源汽車高壓安全與防護》理實一體化教學探索［J］時代汽車，2021（17）：63-64

［6］陳錦賢，王紅軍，康運江新能源汽車換擋機構線上性能測試裝置設計［J］設備管理與維修，2021（9）：118-120

［7］張玉泉新能源汽車維修安全防護及性能測試——評《新能源汽車動力電池及充電系統檢修》［J］熱固性樹脂，2020，35（4）：77

作者簡介：

劉建洲，男，1977 年生，副教授，研究方向為新能源汽車檢測與維修、智能網聯汽車技術。