电动汽车电气系统故障分析与可靠性提高方法

段正举

摘要：介绍电动汽车电气结构与原理，根据电动汽车调试过程中出现的电气故障，分析故障原因，提出几种提高电动汽车电气系统可靠性的方法。

关键词：汽车电气：电动汽车；电气可靠性

传统以汽油等为燃料的汽车，过多的尾气排放造成了严重的环境污染。在绿色环保的发展理念下，新能源汽车的制造有效的解决了这一难题。近年来，我国也对电动汽车行业进行了帮助，现在的公交车等大多换成了电动汽车。目前的汽车行业内，电动汽车的制造技术仍有待加强，为此尽可能的减少电气系统故障，提升电动汽车的稳定性，为人们的出行提供更多的方便。

一、电气结构与原理

图1为电动汽车的电气系统结构框图。从图1中可以看出，电动汽车主要组成部分有：动力电池组、电机控制器、三相异步电动机、整车控制器、电源变换器、点火开关、电器件等。

1.动力电池组为电动汽车提供电源.是整车的能量来源，本文介绍的几种车型均采用8块铅酸电池（单块电池标称电压为12V）串联形成96V电池组供电，单个电池的电量为100Ah。

2.电机控制器电动汽车的核心部件，作用是按照设计者的控制方法根据驾驶者需求控制电动机的运行状态.用以满足电动汽车的驾驶需求。电机控制器电气参数为：额定电压96 V，额定电流200A，效率值达至U94%。是一款先进高效的异步矢量控制与驱动平台控制器。

3.三相异步电动机为电动汽车动力的直接来源，概念上等同于传统内燃汽车的发动机.同时添加传感器为电机控制器提供转速信号，是电机控制器的输入信号之一。本文介绍的车型采用的是相数3、极对数（2p）为2的三相异步电动机，额定功率为6kW，额定转矩29Nm，效率达到91%。

4.电源变换器也称DC/DC转换器，是一个直流变换装置.通过这个装置实现动力电池的96 V电压转换为车辆电器设备工作电压.为低压电器设备提供工作电源。规格为：输入电压96V，输出电压13.5 V.最大输出电流40A。

5.整车控制器控制整车的运行状态，通过控制动力回路的继电器，控制车辆的起动与电机控制器串行连接解码.实现显示仪表的驱动。通过判断压力传感器的信号控制真空泵的工作状态.保证制动系统的正常运行。也是一个关键部件，如同电动汽车的“大脑”。

6.充电机给动力电池充电的装置，外部接市电充电插座，内部连接动力电池组.内部集成有功率因素校正，对电网的污染较小.充电过程中的智能温度补偿功能，可以避免出现电池过充欠充，延长电池寿命。

二、汽车电气系统及故障类型

汽车电气系统故障类型，汽车电气系统故障总体上可分为2大类：

1.硬故障类，即电气设备故障，是指电气设备自身丧失其原有功能，包括电气设备的机械损坏、烧毁，电子元器件的击穿、老化、性能减退等等。在实际使用和维修中，常常因线路故障而造成电气设备故障。电气设备故障一般是可修复的，但一些不可拆的电子设备出现故障后只能更换；

2.软故障类，也就是线路故障。电气设备线路故障包括断路、短路、接触不良或绝缘不良等，造成电气系统不能正常工作。接触不良故障有时容易出现一些假象，给故障诊断带来困难。搭铁不良有可能造成电气设备开关失控，电气设备工作出现混乱。这是因为有的搭铁线多为几个电气设备共用，一旦接触不良，将造成多个电气设备工作异常。

三、汽车电气系统常见故障的维修分析

1.起动机运转异常。当汽车的蓄电池处于异常工况或是起動系统的控制线路存在故障时，都有可能导致汽车起动机运转无力，若是情况比较严重，则会造成起动机不转。诊断起动机运转异常的方法是：首先将起动机连接在前照灯上，如果前照灯正常点亮，可排除蓄电池故障可能，但这种方法容易发生漏检。所以，接下来应用导线将发动机缸体与车架短接，然后重起发动机，如果起动机能够正常工作，证明起动机运转异常的原因是缸体与车架间搭铁不良。如经检查，判断蓄电池正常，缸体与车架间不存在搭铁不良的情况，基本可以确认起动机运转异常的原因存在于控制线路方面或起动机自身存在故障。

2.发动机运转异常。发动机工作异常的故障原因多数与供油系统的油路故障或点火系统的电路故障有关。如若行驶中感到加油不畅，拉阻风门后可暂时好转，但随后发动机逐渐熄火，这通常是油路出现故障的现象。点火系统故障又分为点火过早、点火过迟或点火错乱。点火过早时，发动机运转时可能会发出明显的金

属敲击声，可使用点火校正仪调整点火提前角至规定值。点火过迟时，发动机运转沉闷无力、温度升高，消音器声响沉重，可以通过拧松压板固定螺栓、调整触点间隙、调整离心调节器和真空调节器等方法进行诊断和维修。如果点火错乱，会出现发动机不易起动、容易熄火、动力不稳、油耗增加等情况。此时需要检查分电器是否漏电，或调整高压分线排列顺序，使其与发动机做功顺序一致。发动机运转异常，还表现为个别缸不工作。表现为发动机运转时，发出有节奏的声响，运转不稳、抖动，排气管冒黑烟，动力下降，易熄火等。此时应检测高压分电线有无脱落、插错或漏电，在发动机低速运转时，逐缸检测。对不工作缸的高压线，应将其拔出，进行跳火试验，验证是否为该缸的火花塞工作不良或存在机械故障。

3.蓄电池长期亏电。当汽车的充电系统处于正常工作状态时，蓄电池因自身故障问题而自行放电或是无法充电，会使蓄电池经常出现亏电现象。同时，当汽车上全部用电设备都处于关闭状态时，也会有部分用电器件在消耗电量，如数字时钟、二极管等等。但如果是正常耗电的话，这些器件的电流值非常微小，一般不会超过10mA，若是供电线路存在故障，便会引起蓄电池产生较大的漏电电流，这也是造成蓄电池亏电的又一原因。对于蓄电池出现故障之后，应该按照相应要求配比电解液，及时加入到蓄电池中，同时还应该对蓄电池内部的污垢进行进一步的清理，最后密封好。

四、提高电气系统可靠性的方法

1.提高线束环节的可靠性，电气系统各个环节之间是通过线束来连接的，线束稳定性的提高"必然会加强电气系统的可靠性。线束承载着电动汽车电源信号的传导作用，如果线束出现损坏、松动以及脱落等情况时，会直接的导致电气系统的故障，因此在保证电器设备质量的同时，必须提高线束的稳固。

2.提高整车控制器环节的可靠性，整车控制器类似人体的大脑，是电动汽车正常工作不可或缺的重要设备，它控制变换器的输入与输出继电器的动作，保证及时发挥其电源转换的功能，同时它也是解码电机控制器信息让仪表显示的装置，通过判断管路真空度控制真空泵的工作与否，因此整车控制器是整车运作的关键。为此，需要对整车控制器进行各种可靠性测试，如负载测试、温度测试等可靠性测试，有利于整车控制器提升自身防护能力，以此来提升整个电气系统的可靠性。

3.变换器环节的可靠性，电动汽车启动所需的电源信号，是靠着变换器进行调节的，因为转换器对电源进行转换，为电器元件的工作提供所需的低电压。变换器的故障也是造成车辆无法启动的原因，所以说提升变换器可靠性是很有必要的。

与传统汽车电气系统相比，电动汽车的电气系统有结构复杂、环节多、关联性高等特点。提高电动汽车的电气可靠性关键在于设计合理的电气系统，合理的设计可以从根本上解决问题。在采取最优电气系统设计的基础上，使用可靠性高的电气部件是保证可靠性的关键所在。电动汽车可靠性工作的第一要务是保证动力系统的可靠运行.这是所有可靠性策略的前提条件。

参考文献：

[1]郭华.电动汽车电力驱动系统故障分析思路研.2016

[2]毛建强.汽车电气系统故障的诊断维修技术分析.2016

[3]昊亦.电动汽车电气系统故障分析与可靠性提高方.2016