电子诊断技术在纯电动汽车维修诊断中的应用研究

李亚林 李臻

摘 要：随着汽车产业转型升级，多项政策加快电动汽车发展，纯电动汽车保有量随之增加。纯电动汽车具有高电压大电流，与传统汽车维修诊断不同。电子诊断技术可以在不拆解高压部件的情况下对汽车进行维修诊断。本文论述了电子诊断技术内涵、优点、应用及注意事项，以促进电子诊断技术推广应用，提高纯电动汽车维修诊断效率与精度，完善纯电动汽车维修诊断作业制度，为纯电动汽车高速发展提供保障。

关键词：纯电动汽车 电子诊断技术 维修诊断

Abstract：With the transformation and upgrading of the automobile industry， a number of policies have accelerated the development of electric vehicles， and the number of pure electric vehicles has increased. Pure electric vehicles have high voltage and high current， which is different from traditional vehicle maintenance diagnosis. Electronic diagnosis technology can carry out maintenance diagnosis on the car without disassembling high-voltage components. This paper discusses the connotation， advantages， application and precautions of electronic diagnosis technology， in order to promote the popularization and application of electronic diagnosis technology， improve the efficiency and accuracy of pure electric vehicle maintenance and diagnosis， improve the operation system of pure electric vehicle maintenance and diagnosis， and provide guarantee for the rapid development of pure electric vehicles.

Key words：pure electric vehicle， electronic diagnosis technology， maintenance diagnosis

1 引言

随着汽车电动化、网联化、智能化发展，我国成为全球最大的电动汽车消费市场。其中2021年中国纯电动汽车产量294.2万辆，同比增长166.2%;销量291.6万辆，同比增长161.5%，产销量实现大幅增长。纯电动汽车保有量也随之增加，2021年中国纯电动汽车保有量为640万辆。[1]纯电动汽车与传统内燃机汽车在车身结构及外观上基本相同，但两者的驱动系统不同。纯电动汽车以车载电源作为动力源，用电动机替代发动机驱动车辆行驶，传统内燃发动机汽车，除点火系统用高压小电流之外，其他电源均为低压弱电系统。纯电动汽车包含了动力电池、驱动电机、电控系统、充电机、DC-DC等高压部件。高压部件具有高电压、大电流，因此对高压部件拆装和维修诊断具有一定局限性，此外，纯电动汽车电子技术的广泛应用，使得传统维修诊断方法和诊断工具诊断效率和精度降低。电子诊断技术可以在不拆除汽车零部件的基础上进行全面的维修诊断，提高维修人员作业效率和维修精度，适应纯电动汽车快速发展。

2 电子诊断技术内涵与优点

2.1 电子诊断技术内涵

电子诊断技术是通过合理运用各种先进电子设备对汽车系统和部件进行科学检测，是一种新的汽车维修诊断技术。[2]纯电动汽车维修诊断中电子诊断技术的运用，可以在不拆卸高压部件的条件下对车辆进行检测，为维修人员快速提供精准的故障信息，从而提升纯电动汽车的维修保养质量和效率。对于电子故障诊断系统来说，网络化管理模式主要是借助接入网络的计算机技术而形成的一种现代化管理软件，在此软件系统的支持下能够实现汽车维修的相关信息的记录、存档等工作，并可以在互联网环境中实现汽车维修部门的信息共享。[3]通过电子设备读取汽车故障数据，确定故障位置，维修人员可快速明确汽车故障类型，并分析故障原因，电子诊断技术已广泛应用在纯电动汽车维修诊断中。

2.2 电子诊断技术优点

纯电动汽车智能化网联化程度的提高，使得汽车整体结构简化的同时也变得更加精细，对诊断工具提出了更高的要求，电子诊断技术逐步代替传统诊断工具，并体现出以下优点：

2.2.1 提升维修诊断效率

传统维修诊断技术对维修人员专业水平及经验要求较高，经验不足将延长维修诊断时间。在纯电动汽车维修诊断过程中，电子诊断技术可以在不拆卸部件的情况下通过电子设备显示屏实时记录、反馈故障信息及自动化诊断，结合维修人员理论分析，可以快速确认故障位置、故障类型，从而極大地提高维修诊断效率。

2.2.2 提高维修诊断精度

纯电动汽车电动化的发展，使得传感器得到了广泛应用。传感器作为汽车的重要组成部分，可以对汽车行驶状态及环境进行实时监测，控制系统可根据监测数据对比分析存在故障，维修人员只需利用电子诊断设备读取汽车存储数据信息，精准定位故障位置与类型，减少主管判断分析，提高维修人员维修方案制定的准确性，提高维修质量。

2.2.3 完善维修诊断制度

纯电动汽车维修保养的主要工作目的是预防故障发生，及时解决各类安全隐患，维修人员需要根据汽车实际状态进行合理维修保养，有效降低纯电动汽车故障概率。电子诊断技术在汽车维修保养中的应用，能够及时读取车辆数据及预诊断，方便维修管理人员实时监测汽车运行状况，提高汽车维修诊断工作的针对性，既可以提前发现故障隐患，又避免进行不必要的检修浪费作业时间与车间资源。并且电子诊断技术应用还能帮助汽车维修厂商优化改善维修管理制度，规范汽车各项维修保养程序，促使员工规范操作，降低维修保养成本。

3 电子诊断技术应用

3.1 电源系统维修诊断应用

纯电动汽车电源系统主要由动力电源系统和辅助电源系统组成，如图1所示。[4]动力电源系统主要由电池管理系统、动力电池模组、监控、通信系统、保护装置等组成。纯电动汽车的动力电池直接给驱动电机提供电源，是纯电动汽车的唯一动力源。它除了提供给车辆驱动行驶所需的动力电源外，还提供给车辆上各种辅助装置的工作电源。动力电池性能直接决定纯电动汽车性能。电池管理系统（BMS）用来对纯电动汽车蓄电池组进行安全监控及有效管理，提高蓄电池使用效率。具有数据采集、安全预警与控制、剩余电量估算与指示、热管理、放电量管理与过程控制、信息处理与通信等功能。纯电动汽车电源系统故障主要涉及电池管理系统和动力电池组，但也与整车系统有着各种联系，相对其他系统，电池及电池管理系统故障相对较多，也较难处理。电子诊断技术主要通过程序检查法和数据分析法对电源系统进行维修诊断。程序检查法是当新的程序输入后出现不明原因的故障，导致系统控制异常，可更换程序，重新输入前一版程序进行比对，来进行故障分析处理。数据分析法是当整车控制器（VCU）发生控制或相关故障时，可对VCU存储数据进行分析，对CAN总线中的报文内容进行分析。具体维修诊断中，可以使用电子诊断设备连接电源系统，实时读取精准的电压、电流和温度数据，维修人员在此基础上进行数据分析，提高操作便捷性，方便电源系统维护，提高电池使用寿命。

3.2 驱动电机系统维修诊断应用

纯电动汽车驱动电机系统主要由驱动电机、驱动电机控制器（MCU）构成，通过高低压线束、冷却管路与整车其他系统连接。纯电动汽车驱动电机同时具有电动机的驱动功能和发电机的发电功能，驱动电机根据车辆工作状态实时调整其功能状态。驱动电机性能直接影响纯电动汽车的性能。电机控制器是驱动电机的控制中心，又称智能功率模块，由外界控制信号接口电路、电机控制电路和驱动电路组成。驱动电机故障有机械故障和电气故障两大类，机械故障比较容易发现，电气故障可以通过电子诊断设备监测其电压电流进行分析判断。如电机空载电流过大、电机发热、电机乏力、无刷电机缺相等故障，电子诊断设备可以对电机各项运行参数进行综合分析、科学检测，为电机维修提供依据，避免电机拆解降低电机运行可靠性。

3.3 整车控制系统维修诊断应用

纯电动汽车控制系统是基于车载电子微处理器的硬件和软件，以及CAN通信网络系统等来实现对整车各个功能单元的控制。整车控制系统由整车控制器（VCU）、电机控制单元（MCU）、电池管理系统（BMS）、CAN通信系统、零部件控制器以及驾驶操作系统构成，包括整车控制器和各子系统控制单元，如图2所示。[4]并能根据驾驶员操作和当前的整车和零部件工作状况，在保证安全和动力性的前提下，选择尽可能优化的工作状态和能量输出与回收，以达到最佳的能量经济性。整车控制器可以实现信息传送、分析、处理，控制指令的发布和修改、能量传递与调控、执行器动态响应、各个总成和器件的实时执行状态及传感器反馈信息比较等功能。在整车控制系统中接入电子诊断设备可以读取车辆控制信息和数据流，根据传感器输入及其他通过CAN总线通信得到的电机、电池和充电等信息，对各种故障进行检修判断、等级分类，供维修查看。同时故障指示灯提示故障类型和部分故障码，辅助维修人员进行故障诊断与处理。

3.4 CAN总线维修诊断应用

纯电动汽车的整车控制系统由两条CAN总线构成，即高速CAN和低速CAN，如图3所示。[4]高速CAN主要连接汽車驱动系统、安全系统和娱乐系统。由驱动系统各个子系统和故障分析记录系统节点组成，可以实现对驱动电机、动力电池、转向、制动等关键系统的快速控制。低速CAN主要用于连接车身系统，连接对象主要为汽车中的联合装配单元，并通过网关作为子网接入高速CAN，组成一个统一系统的多元网络。纯电动汽车CAN通信的原理和传统内燃机汽车CAN通信原理相同。可以实现各个电子控制单元之间的信息通信和交换、电动汽车整车安全控制、电动汽车驱动系统动力、功率、转矩控制和电动汽车行车用各种电子装备控制。通过电子诊断技术可以实现CAN总线波形检测、电阻检测、通信情况检测、节点问题检测、应答检测及查看系统数据流，维修人员可以对电子诊断设备显示结果进行分析判断，明确故障原因。

4 电子诊断技术应用注意事项

4.1 综合应用电子诊断技术

纯电动汽车结构精细、电动化程度高和控制复杂，单一的电子诊断工具数据有时候不能充分反映车辆状态，可能误导维修人员，提高故障分析难度，延长维修诊断时间。在实际应用中需结合多种技术手段，特别是信息化程度高的诊断仪、示波器和解码器的使用，可以准确全面监测车辆数据。综合应用电子诊断设备，可以充分预防故障发生，保障维修保养质量，提高车辆安全性。

4.2 合理升级电子诊断设备

由于电子诊断技术需要借助相应的软件，以确保硬件设备自动化监测，随着纯电动汽车硬件的换代升级，低版本软件不能识别高版本部件，造成诊断工具失效，需要更新诊断设备软件才能识别有关部件。定期对软件升级可以满足不同的车辆故障诊断需求，适应汽车技术发展，同时还可以优化系统运行性能，保证故障检修准确高效。

4.3 持续增强维修人员能力

纯电动汽车维修诊断对维修人员有一定的要求，维修人员必须参加厂家电气培训，经过授权可以检修有高压系统的车辆，并能给车辆做标识和对工作场所进行防护、需获得国家安监局电工作业资格，参加过电动汽车高压系统维修的资格培训（电动车、燃料电池车），经销商内部认可后才可以执行车辆高压系统维修工作。同时纯电动汽车技术更新快，维修人员必须持续培训学习才能满足纯电动汽车维修保养升级要求，适应电子诊断技术升级。

5 结语

综上所述，纯电动汽车控制复杂，具有高电压大电流，传统维修诊断方法和工具不适应汽车电动化发展。电子诊断技术可以在不拆卸高压部件的条件下高效率高精度完成维修诊断，完善维修诊断规范，保障纯电动汽车后市场高质量发展，适应汽车产业转型升级。

参考文献：

[1]中国汽车工业协会统计数据[DB/OL].产销（caam.org.cn）

[2]李晓锋.电子诊断技术在新能源汽车维修中的应用研究[J].内燃机与配件，2020（16）：143-145.

[3]李元广.电子诊断技术在汽车维修中的运用分析[J].南方农机2021，52（10）：184-185.

[4]侯涛.纯电动汽车结构与检修[M].背景：人民交通出版社，2020：53.

作者简介

李亚林：（1988—），女，硕士研究生，工学硕士，讲师。从事新能源汽车技术教学与研究。