插电式混合动力汽车售后维修开发方法浅析

鲍　博，许雯霞，林祖庆（上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海201805）

插电式混合动力汽车售后维修开发方法浅析

鲍博，许雯霞，林祖庆
（上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海201805）

本文介绍了插电式混合动力汽车的基本结构、售后维修的基本要求和国家对新能源车辆信号监控的要求。基于售后同步工程的维修开发方法，探讨了如何在插电式混合动力汽车产品设计中融入售后维修开发，分析了插电式混合动力汽车信号监控的售后维修开发与应用。

插电式混合动力汽车；售后同步工程；远程监控

鲍博

毕业于武汉理工大学，硕士研究生学历，现任上海汽车集团股份有限公司技术中心中级工程师，主要研究方向：混合动力汽车和电动汽车动力系统控制和维修策略。

引　言

我国汽车工业发展突飞猛进，目前已经成为全球汽车制造业第一大国。新能源汽车作为我国的战略性新兴产业，正处于规模化进入市场的起步阶段，也是市场培育和产业化发展的关键时期。混合动力汽车特别是插电式混合动力汽车，是国家新能源汽车的主要发展方向。随着插电式混合动力汽车销量的剧增，售后市场面临着巨大的压力和挑战，因此，探究插电式混合动力汽车售后维修开发方法是汽车售后工程开发的一个刻不容缓的课题。

1　插电式混合动力汽车的基本结构

1.1混合动力汽车的定义与分类

混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）是指车辆驱动系由两个或多个能同时运转的单个驱动系联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系单独或共同提供［1］。实际上，混合动力汽车多采用传统的内燃机和电动机作为动力源，通过混合使用热能和电力两套系统驱动汽车。根据混合动力系统中电机的输出功率在整个系统输出功率中占的比重，混合动力系统可以分为微混合动力系统、轻混合动力系统、中混合动力系统和强混合动力系统［2］。

1.2插电式混合动力汽车的基本结构

随着技术的发展，插电式强混合动力系统逐渐成为混合动力技术的发展趋势。当前，我国正在大力推动发展插电式混合动力汽车，并将其列入新能源汽车政府采购目录。一种插电式混合动力汽车基本结构如图1所示，与传统车辆相比，插电式混合动力汽车除含有发动机（Engine）这种传统动力源外，还由电力电子箱（Power Electronics Box，简称PEB）、高压电池包（High Voltage Battery，简称HV Battery）、驱动电机（Traction Motor，简称TM）、启停发电一体机（Integrated starter generator，简称ISG）、电驱变速箱（Electrical drive unit，简称EDU）和充电器（Charger）等组成。它可由发动机或电力这两套驱动系统单独或一起驱动汽车，并可通过充电器外接交流或直流电来给高压电池包充电。

2　售后维修开发的基本要求

2.1售后维修开发的一般性要求

售后维修开发一般包括维修策略的制定，以及围绕维修策略开展的配件定义、检测检修、拆装与更换和专用工具开发等全套方案，贯穿于车辆从产品设计到车辆报废的全生命周期。良好的售后维修要遵循如下准则：一是要确保售后维修的便利性。既要考虑零件自身及关联整车的维修便利性，又要考虑零部件在整车布置上要保证维修便利性。二是要确保售后维修的经济性。既要综合考虑维修和更换成本，满足零件的可拆分性与拆分工时、技术及工具的平衡性，同时兼顾考虑零部件、工时工位和标准件易损件的通用性。三是要延续车辆的使用性能。要达到用户维修的目的，恢复和延续车辆或子系统的功能，满足用户的使用需求。售后维修的原则主要包括：避免使用专用维修工具；简化保养工作；降低维修零件成本；避免特殊的运输要求；缩短维修劳动时间；降低撞击修理的成本；降低维修技术门槛。因此，售后维修开发与产品设计相结合，才能使得售后维修的保养和维修成本经济性好，降低用户的最终使用成本。

公路桥梁的施工管理是对施工技术相互对应的，需要使用施工管理来保证施工技术的顺利应用。公路桥梁的施工管理能够对施工过程中涉及到的施工技术、机械设备、施工材料、资金投入以及施工人员进行科学的管理，通过合理的调配与协调，能够保证公路桥梁的施工根据施工方案的要求，使用科学合理的施工组织、施工资金和机械设备的投入。最后利用施工技术对这些进行贯穿，从而保证公路桥梁施工的顺利进行，这就是施工管理。施工管理主要就是开展管理工作，对施工过程中的各项资源进行合理的配置，保证公路桥梁能够达到相关规范标准的要求，提升公路桥梁的经济效益[1]。

2.2国家对于新能源汽车信号监控的要求

由于新能源汽车技术目前仍处于开发应用阶段，新能源汽车的安全性、动力性和复杂工况下的驾驶性能等尚处于摸索试验阶段，为了保障用户的生命安全和合法权益，国家和地方陆续出台了对新能源汽车信号监控的标准和规范。财政部、工信部和科技部等单位联合发文，要求新能源整车项目所有车辆必须加装远程信息诊断系统进行车辆安全状态的监控［3］。上海市DB31/T634-2012《电动乘用车运行安全和维护保障技术规范》要求进入工信部《车辆生产企业及产品公告》及《节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录》的电动乘用车示范运行企业应具备远程监控系统，实时采集并显示被监控车辆的状态数据及位置，相关数据存储在车载信息终端，并定时发送给远程监控中心［4］。上海市DB31/T845-2014《新能源汽车及充电设施公共数据采集技术规范》规范了插电式强混合动力汽车以及纯电动汽车的数据采集、数据格式传输和数据信息采集间隔，其范围和主要技术内容包括每次车辆使用数据和每次充电数据等，规定每一项内容的数据格式以及数据信息采集间隔，规定电动汽车远程服务与管理系统车载终端与综合服务和管理平台之间的通信协议，描述了用于通信的协议格式和数据要求［5］。北京市DB11/Z993-2013《电动汽车远程服务与管理系统技术规范》分为总则、车载终端、车载终端通信协议及数据格式、平台交换协议规范及数据格式、服务和管理等五个部分，通过建立电动汽车远程服务与管理系统并实施电动汽车技术状态的实时管理，加强电动汽车的安全监控、动力电池工作状态监控和车辆运行状态的监控，建立事故预警信息系统及事故紧急处理机制，保障电动汽车的安全稳定运行［6］。广东省也出台了DB44/T 1199-2013《电动汽车远程监控系统基本要求》，国家层面的关于新能源汽车的远程信号监控的国家标准也在紧锣密鼓的制定和送审过程中。通过远程监控系统的安全监控和数据采集，分析新能源汽车运行中的使用环境和模式，梳理出新能源汽车重要零部件典型的运行参数，既可以服务于国家的新能源汽车战略规划来引导产品设计，也可以监控新能源汽车运行中的信号故障来指导售后维修工作。

3　插电式混合动力汽车售后维修开发方法

3.1售后同步工程开发的流程和方法

传统的汽车产品开发过程是采用顺序工程方法，即首先是制定产品开发计划，然后由产品研发部门设计产品，待产品开发完成后再由制造部门进行工艺设计与开发，接下来是对产品及工艺的确认，包括生产准备和试生产等。在设计阶段，有关产品的信息不能传递给售后工程部门，设计人员未能考虑售后维修的便利性和经济性；售后维修开发面临的是已经冻结的产品，售后维修性需求未能被产品设计所识别，售后维修方案也没有大的改进。因此，将售后维修融入汽车的产品设计来同步并行开发，在产品设计中体现售后维修开发的需求，是售后维修开发方法的发展方向。

同步工程是对产品开发及其相关过程进行集成的、并行的系统化工作模式［7］。售后同步工程是在整个产品开发过程中，坚持售后维修与各子系统同步开发，使产品设计从概念设计开始就考虑售后维修的需求。售后同步工程开发流程图如图2所示。在概念设计的早期，提出售后维修的前期策略，确认售后维修需求和用户的优化建议在工程概念设计阶段得以体现。在产品设计阶段，与产品开发人员进行同步开发与核查，确保产品设计遵守了售后维修技术需求和策略，特别是要确保新开发零件的维护需求和维修便利性。在设计发布阶段，需组织售后维修虚拟评审，对零件和子系统设计中的维修干涉和拆装等问题进行深入的分析，对零件维修拆分与工时工具技术等因素的平衡性进行评估，对平台车型零件的通用性进行评估，确保售后维修的可行性和经济性。在生产研究阶段，要同步开发用户手册、维修手册、配件目录和诊断软件等售后维修交付物，特别是要体现对新增零件、新增系统和新增功能的介绍和维修。售后维修与产品设计通过售后同步工程开发，在产品设计中去考虑售后维修的需求，在售后维修开发中去指导产品设计的改进，及早发现问题并解决问题，既减少后续更改，又能保证项目的时间节点，最终降低消费者的维修成本。

3.2插电式混合动力汽车售后同步工程开发，通过两个典型实例来讲述插电式混合动力汽车售后维修的难点：布置要求和安全要求

插电式混合动力汽车新增的电驱变速箱、高压电池包和电力电子箱等大体积零件，使得本就紧凑的整车布置变得更加拥挤，零件与零件的间距更小，零件拆装与更换更加不方便。电驱变速箱、高压电池包和电力电子箱等零件属于新开发零件，对零件的潜在失效模式还不够了解，零件售后维修策略的开发需平衡工程和售后服务的需求。因此，插电式混合动力汽车售后同步工程开发显得尤为必要。

GBT 19751-2005《混合动力电动汽车安全要求》规定，最大工作电压大于等于60V（AC）、25V（DC）的电压为高电压［9］。插电式混合动力汽车是由高压电池包提供高压直流电，通过电力电子箱转化为交变电压来控制高压电机旋转，从而与发动机一起驱动车轮旋转，还可以通过充电器来外接交流或直流高压电来充电，车上的电力电子箱、高压电机、高压电池包、电驱变速箱、高压线束、电压缩空调和充电器等零件都属于高压部件。考虑到售后维修的要求，产品设计中对所有高压部件设置高压警示标识，并配备手动开关来断开车载动力电源（如动力电池等），此手动开关即为高压维修开关。高压维修开关是保证电动汽车高压电气安全的关键部件，是关键时刻实现高压系统电气隔离的执行部件。高压维修开关的操作部位要能长期保持干燥，并有适当隔离物进行隔离，布置位置也应易于操作。当车辆因维修保养或故障，不能确保高压系统绝缘时，高压维修开关能够切断高压动力系统，防止人员触电伤亡。待所有部件都安装完毕后，再装配手动维修开关，最后连接蓄电池。插电式混合动力汽车的高压维修开关如图4所示：

4　插电式混合动力汽车信号监控

4.1远程监控系统

完整的远程诊断监控系统由车载终端、远程数据通讯和数据监控中心组成，车载终端接入汽车CAN 网络，采集汽车实时数据，车载终端中的GPS接收模块获取车辆地理位置数据，然后将信息进行数据封装处理，通过无线网络（ GPRS /CDMA/4G）接入Internet传输到数据中心，数据中心提供数据处理、分析、储存及其他服务。用户通过访问数据中心服务器实现双向交互。一种远程监控系统的组成图如图5所示：

4.2插电式混合动力汽车信号监控的售后维修开发与应用

在插电式混合动力汽车中，远程监控系统主要采集车辆运行重要参数、混合动力系统参数和高压电系统参数等数据并进行实时分析，实现对车辆的实时监控、报警提示和数据管理等功能。当插电式混合动力汽车发生故障时，根据远程监控系统采集到的车辆信号将故障严重程度分为四个等级：Ⅰ类故障表征车辆无法继续行驶的问题，需售后立即联系客户告知停止使用；Ⅱ类故障表征车辆行驶功能受限、但仍可小心驾驶的问题，需售后告知客户小心驾驶至4S店维修；Ⅲ类故障表征车辆行驶功能不受影响的问题，售后需告知客户尽快维修；Ⅳ类故障表征仅供工程分析使用的问题，售后不需采取任何措施。远程监控系统通过对车辆信号故障的监控，实时的判断车辆故障对车辆和人员安全的影响，既保障了客户的权益，也丰富了售后维修的方法和途径。

某插电式混合动力汽车在高架上行驶时，仪表显示电机过热并红色报警。远程监控系统实时监控到该车辆信号报出Ⅲ类故障，通知该车辆客户尽快进站维修。经调取远程监控系统存储数据分析得知，该车辆电机定子和逆变器温度并不高于阀值且在上升，但是输入端冷却水温度长时间一直不高，可能原因是冷却回路冷却液流动不畅，从而导致电机端冷却水温度过高而报警。该车辆进站维修后，打开冷却水壶，发现电机冷却回路冷却液缺少且存在气阻，维修人员加冷却液并排出空气。通过远程监控系统重点跟踪该车一周，该车再未报出该故障。

5　插电式混合动力汽车售后维修开发的特别注意事项

注意高压部件拆装安全。插电式混合动力汽车上有众多高压部件，必须遵守高压安全的要求。对高压部件进行严格标识，并制定高压部件操作指导手册。维修人员需经过高压安全培训上岗，并遵守高压零部件拆装的程序和步骤，拆装时要留足高压部件放电的等待时间，避免出现人员触电的事故。

把握好零件拆分的尺度。插电式混合动力汽车的新增零件由于技术较新且配件成本较高，新增零件的失效模式分析也尚未达到传统零件的高度，为了避免由于拆装零件造成的不可知因素故障，对主要零部件可以分阶段逐步扩大维修范围，对可以模块化的零部件和成熟的零部件等可以采取散件更换的方式进行维修。

优化车辆信号监控开发。插电式混合动力汽车正处于开发应用阶段，国家和地方政府也一直在推动新能源车辆信号的远程监控。虽然，上海、北京和广东等地相继出台了新能源车辆信号监控地方标准，明确了要采集每次车辆使用数据、充电数据、动力电池数据和车辆安全数据等。但是，远程监控系统具体应采集哪些类别的信号、采集什么信号和以什么样的方式来采集信号尚未有一个统一的标准。因此，优化车辆信号信号监控开发，最能体现车辆的行驶状态并保护客户安全，也是一个亟待重视的问题。

6　结语

售后维修开发是整车开发流程中重要的一环。插电式混合动力汽车的售后维修开发只有通过融入产品设计，才能更好地传递着客户的声音，提高售后维修的经济型和便利性。随着国家大力推广新能源汽车的发展，必将推动着插电式混合动力汽车售后维修开发方法发生新的改变。

［1］ 孙逢春等.混合动力车辆的归类方法研究［J］.北京理工大学学报，2002，22（1） ：40-44.

［2］ 欧阳明高等.汽车动力的混合化发展趋势与构型分析［J］.汽车工程，2008，30（9） ：742-752.

［3］关于组织申报2012年度新能源汽车产业技术创新工程项目的通知［E］. http：//www.gov.cn /zwgk / 2012-10 / 18/content_2246479.htm.

［4］ DB31/T634-2012，电动乘用车运行安全和维护保障技术规范［S］.北京：中国标准出版社出版.

［5］ DB31/T845-2014，新能源汽车及充电设施公共数据采集技术规范［S］.北京：中国标准出版社出版.

［6］ DB11/Z993-2013，电动汽车远程服务与管理系统技术规范［S］.北京：中国标准出版社出版.

［7］ 孙为群，项目管理在汽车产品开发中的应用［J］.汽车科技，2004，4 ：44-46.

［8］ GB/T 10000-1988，中国成年人人体尺寸［S］.北京：中国标准出版社出版.

［9］ GB/T 19751-2005，混合动力电动汽车安全要求.北京：中国标准出版社出版.

专家推荐

何华强：

本文论述的混合动力汽车售后维修开发是当前节能与新能源汽车大力开发过程中必须要面对的一个问题，该问题以往文章涉及不多，因此本文具有一定的创新，论述方向具有重大的实际意义，是当前这个火热的行业应该冷静思索的事项。

Research on After-sale Service development method of Plug-in Hybrid Electric Vehicle

BAO Bo， XU Wen-xia， LIN Zu-qing
（SAIC Motor， Shanghai 201805）

The basic structure of plug-in hybrid electric vehicle is introduced. service requirements and government regulations of new energy vehicle signal monitoring are discussed. Based on simultaneous development methodology，how to design for service in product design of plug-in hybrid electric vehicle is detailed. Meanwhile， the application and development ofplug-in hybrid electric vehiclesignals monitoring in the after-sale service is discussed.

Plug-in Hybrid Electric Vehicle； After-sale Engineering； Remote monitoring

U469.7

A

1005-2550（2015）05-0062-05

10.3969/j.issn.1005-2550.2015.05.012

2015-06-14