纯电动汽车核心部件故障诊断的研究

郑拓

摘 要：环境污染和能源匮乏问题，推动了汽车产业向新能源汽车方向进行转型发展。其中纯电动汽车已具备相对成熟的技术，目前在新能源汽车市场占有率最高。纯电动汽车作为新的市场产品，与传统汽车相比，差异主要在于电池、电机、电控等核心部件方面。这些新产品与新技术，给传统汽车的售后服务人员帶来了新的挑战。由于纯电动汽车发展时间较短，售后人员普遍缺乏相关的技术基础，难以形成有效的故障诊断思路。在此背景下，本文结合纯电动汽车核心部件的技术特点，以传统汽车的故障诊断方法为基础，形成符合纯电动汽车的故障诊断思路，以此为纯电动汽车的售后工作提供一定的指导。

关键词：纯电动汽车；核心部件；故障诊断

1 引言

环境污染和能源匮乏在21世纪成为了人类社会面临的严峻问题，促进了汽车产业向新能源汽车方向进行转型发展。目前汽车已将电能作为重要的替代能源，推进了纯电动汽车（EV）、插电式混合动力汽车（PHEV）以及燃料电池汽车（FCV）等新能源汽车的发展。其中纯电动汽车在节能环保及技术成熟度方面具有一定的优势，是国内新能源汽车市场的主流产品。目前国内生产销售纯电动汽车的厂家包括了东风、上汽、北汽、广汽、比亚迪、奇瑞、众泰等等，国外也有特斯拉、宝马、奥迪等等。可以预见，未来纯电动汽车的市场占有率将会稳步上升。

纯电动汽车市场蓬勃发展的同时，相关的售后服务质量需及时的跟上。纯电动汽车与传统汽车主要的差异在于动力总成方面，燃油和发动机系统变成了电池和电机系统，工作原理和故障诊断方面发生了一定的变化。所以对于售后服务人员来说，纯电动汽车这些核心部件的诊断维修是一个新的领域，需要快速的学习并掌握正确的方法，形成有效的故障诊断思路，以推进新能源汽车市场的可持续发展。

2 纯电动汽车核心部件的故障诊断方法

目前用于汽车故障诊断的传统方法包括有人工直观经验法、仪器设备诊断法、汽车自诊断法、专家系统故障诊断法等等。

纯电动汽车核心部件包括有动力电池系统及驱动电机系统等，它们均属于汽车电气部件，与发动机一样同属于电控的范畴。所以纯电动汽车核心部件可沿用一些传统汽车的故障诊断方法。根据纯电动汽车核心部件的特点，对其最优的诊断方法分析如下：

首先，人工直观经验法是故障诊断的基本方法，是故障诊断的基础。但目前纯电动汽车相关的故障诊断经验并不丰富，导致该方法的应用受到了一定的限制。

仪器设备检测法在纯电动汽车核心部件的诊断中能起到重要的作用，虽然纯电动汽车尚处于初级阶段，但相关的专用诊断仪器已经完成了开发并在售后工作中得到了应用。通过此方法，可得到重要的故障代码或数据流信息，作为故障诊断的参考。

随车自诊断法是仪器诊断法的前提，目前纯电动汽车的核心部件均带有自诊断的功能，通过此功能与仪器设备检测法的结合，能够在故障诊断的初期提供方向指引。

专家系统诊断法目前在纯电动汽车的应用上也还受到了一定的限制，因为专家系统的知识库需要大量实际经验的积累，不是短期能够形成的。需要在其他方法的基础上进行总结，形成一些固有的流程，对知识库进行补充，这样才能形成适合纯电动汽车的专家诊断系统，这也是未来电动汽车故障诊断的研究方向。

通过分析，纯电动汽车核心部件故障诊断应该以仪器设备检测法与随车自诊断法为核心，其他诊断方法为辅助，以提高纯电动汽车故障诊断的效率。

3 纯电动汽车核心部件的故障诊断思路

目前市场上各品牌纯电动汽车的核心结构基本相似，主要包含了动力电池系统及驱动电机系统等。结合上述的故障诊断方法，对于这两个核心系统的故障诊断工作可参照以下思路进行开展。

3.1 动力电池系统

该系统一般动力电池组、高压配电箱、DC-DC转换器、电池管理系统（BMS）等部件组成，主要的功能是以电能作为输出，为车辆提供动力源。动力电池组目前一般采用锂电池，它是储存电能的主要部件；高压配电箱内包含了高压保险丝、继电器等原件，负责电源分配的执行；DC-DC转换器负责将高压转为低压电源，对低压电器进行供电同时对蓄电池进行充电；电池管理系统（BMS）负责监控动力电池组的状态，以及电源分配方面的管理。在对整个系统进行故障诊断时，电池管理系统（BMS）作为自诊断及专用仪器连接的主控制单元，应该作为主要的切入点。以某款使用磷酸铁锂电池的纯电动车型为例，进行该系统的故障诊断分析情况如下：

3.1.1 基于自诊断及仪器设备读取的故障码信息及诊断思路，见表1

3.1.2 基于自诊断及仪器设备读取的数据流信息及诊断思路，见表2

3.2 驱动电机系统

该系统一般由驱动电机、电机控制器（MCU）、电机冷却系统等组成。驱动电机目前国内主要采用永磁同步电机，它将电能转换为机械能，为车辆提供动能；电机控制器（MCU）接收动力电池系统的直流高压电，同时接收驾驶员加速、减速、档位等行驶工况信号，根据电机的三相位置信号对电机进行配电，以实现对电机的驱动控制；电机冷却系统的主要作用是保持电机及电机控制器的正常工作温度，避免元件过热。在对驱动电机系统进行故障诊断时，电机控制器（MCU）作为主控制单元，为主要的故障诊断切入点。以某款使用永磁同步电机的纯电动车型为例，进行该系统的故障诊断分析情况如下：

3.2.1 基于自诊断及仪器设备读取的故障码信息及诊断思路，见表3

3.2.2 基于自诊断及仪器设备读取的数据流信息及诊断思路，见表4

4 结语

纯电动汽车作为新的汽车产品，对其动力电池及驱动电机等核心部件的故障诊断，应该充分利用车辆的自诊断功能，结合必要的仪器设备，对得到的故障码、数据流等信息进行分析和判断，形成正确的诊断思路，以提高售后服务效率，促进新能源汽车产业的可持续发展。

（本文系湖北省教育厅科学技术研究计划指导性项目“基于WPF的纯电动汽车专家故障诊断系统模型设计-以东风电动汽车为例”的研究成果，项目编号B2017285。）

参考文献：

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