纯电动汽车动力系统故障分析

李雅荣　巴寅亮　张雷　尹倩

摘 要：随着新能源汽车的发展，纯电动汽车的市场保有量愈来愈高，随着而来的新能源汽车后服市场也逐渐新起。纯电动汽车动力系统是純电动汽车的核心部件，包括能源系统和驱动系统两个大的子系统。能源系统的主要组成部分为动力电池和动力电池管理系统。驱动系统的主要组成部分为驱动电机及电机控制器。文章归纳总结了动力系统的故障现象，对现象进行故障等级和故障类型的划分。并选取了三个典型案例进行故障排除，为维修人员提供参考。关键字：纯电动汽车;动力系统;故障分析;典型案例中图分类号：U471  文献标识码：B  文章编号：1671-7988（2020）02-188-04

Abstract： With the development of new energy vehicles， pure electric vehicle market holding more and more high， with the coming new energy vehicles after service market is also gradually new. The power system of pure electric vehicle is the core component of pure electric vehicle， including two subsystems of energy system and drive system. The main components of energy system are power battery and power battery management system. The main components of the drive system are the drive motor and the motor controller. This paper summarizes the fault phenomenon of the power system and classifies the fault grade and fault type. Provide reference for maintenance personnel.Keywords： Pure electric vehicle; Power system; Fault analysis; Typical casesCLC NO.： U471  Document Code： B  Article ID： 1671-7988（2020）02-188-04

1 纯电动汽车驱动系统故障分类

根据GB/T 18488和QC/T893-2011电动汽车用驱动电机系统技术条件，驱动电机系统的故障类型分为四种类型：致命故障、严重故障、一般故障、轻微故障^[1-2]。故障模式分为：损坏型故障模式、退化型故障模式、松脱型故障模式、堵塞与渗漏型故障模式、性能衰退或功能失效型故障模式这五种。

1.1 驱动电机本体故障类型及原因

驱动电机的故障现象可以大致分为：不能启动、能启动不能正常运转、运转时温度过高等，在国标中对驱动电机的故障按照故障类型进行分类，并对每种故障类型进行了简要的分析。如下图1所示：

致命故障中损坏型故障的种类较多，其中定子绕组、轴承和花键故障为致命故障中机械的故障的主要部分。而控制器的电容器、传感器、电路板为致命故障中的电气故障的主要部分。

严重故障中每种故障类型都有，最主要的是功能失效型故障和性能衰退型故障，包括性能失调、衰退及失效。在这些故障如传感器、冷风机等属于损坏型故障。除此以外冷却系统的堵塞与渗透型故障也算在内。

一般故障中多为电气类故障。如保险传感器烧毁，接触器损坏等。还有一些松脱型故障，各个连接件的松动等。

轻微故障中多为使用时间过程引起个别外部部件的松脱型和退化型故障。

1.2 电机控制器故障类型及分析

驱动电机控制器的故障可以大致分为：CAN通信故障、传感器故障、连接线故障等，通过总结按故障类型就行重新分类，如下图2所示：

2 纯电动汽车动力系统故障类型及原因分析

电动汽车动力电池系统中，主要发生的故障分类有传感器故障、执行元件故障（接触器故障）和部件线路故障、电池管理系统故障等;按故障发生的具体部位又可分为电池故障、电池管理系统的故障、线路或连接件的故障三类。

动力电池组故障中单体电池的电压电阻等数据差异过大而引起电池一致性出问题是最常见的故障。动力电池组故障中单体电池故障中电压偏高或偏低是最常见的。其次是因为电池性能衰退而引起的电池内阻过大，容量变小。还有因为内部线路问题引起的电池故障，如：内部线路短路、断路或者对地短接等。

3 纯电动汽车典型案例分析

3.1 汽车故障诊断的基本原则

目前维修人员在进行故障时依然还是先用经验判断，总结每个故障现象发生的可能原因，在进行依次实验排除。但此种办法对维修人员的综合素质要求较高，必须有丰富的经验、技术支持条件，如：维修手册、厂家的培训和技术指导、诊断工具和仪器等。除此以外还需要有扎实的理论知识，结合这几方面的知识在进行分析判断，进而才能准确快速的解决故障。

3.2 汽车故障诊断的方法

进过很多年的发展现在有很多种诊断方法，目前比较主流的方法有经验判断故障诊断法、实车实验法、解码仪诊断法、专家指导诊断法等。目前的一线维修人员的诊断往往是多种方法的整合，通常是不停的接受企业和厂家技术培训掌握新的知识和故障处理方法，在此基础上对故障车辆进行实验查看故障现象，根据经验总结及技术资料分析查找故障原因，进一步用解码仪的专用设备和仪器去排除和检测验证故障。其次根据专家的指导和经验的积累排除故障。最后用解码仪查看故障是否清除，试车查看故障现象是否消失。在诊断中需要很强的分析能力和强大的技术支持。但只要这些方法应用的得当，往往是最快速解决故障的办法，也是目前最广泛的处理故障的办法。

3.3 典型案例

本文以北汽新能源EV200为例，按照前面讲述的多种方法的组合进行故障原因分析，然后進行了排故。多种方法结合就要有很强的分析能力和技术支持。做实验用的车辆、检测用的解码仪、万用表、同时还需要车辆的维修手册、电路图等。排故前的准备如下：

（1）设备要求

试验的车辆：北汽新能源EV200;

汽车故障诊断仪：道通诊断仪;

数字万用表和相应的其他工具。

（2）检测条件

动力电池电压大于90%;

故障存储器中无故障存储;

室内温度处于20摄氏度左右。

（3）读取故障码步骤

典型故障一：旋变传感器故障检测

（1）故障现象：READY灯不亮，系统故障灯（黄色）点亮，高压断开故障灯点亮，挂入D档后档位。

（2）读取故障码：用道通诊断仪读取故障码，显示故障码为 U011087与MCU通讯丢失MCU单元无法进入。

3.4 采集数据

3.5 诊断过程

（1）用数字万用表电压（20V量程）测量电阻

打开点火开关，测量供电电压;如表1所示。用数字万用表（20V量程）测量插头2脚与24脚之间的电压为12V。

（2）用数字万用表电阻档（200V量程）测量CAN-L至CAN-H

关闭点火开关，用数字万用表电阻档（200Ω量程）测量CAN-L至CAN-H之间电阻为无穷大。

（3）用数字万用表电阻档（200V量程）测量MCU31- VCU104与MCU32-VCU111

关闭点火开关，用数字万用表电阻档（200Ω量程）测量MCU31-VCU104之间电阻为无穷大，测量MCU32-VCU111之间电阻为小于1。

（4）结果：故可判断是MCU31-VCU104之间线路断路。用电脑检测仪（道通）清除故障码。

典型故障二：车载充电机故障检测

（1）故障现象：点火开关关闭时，插入充电枪，车辆可以充电，但充电枪指示灯未点亮，充电指示灯点亮，打开点火开关后，仪表显示请连接充电枪，充电枪指示灯依然未点亮。

（2）读取故障码：解码仪无法进入充电机控制系统

（3）采集数据：测量车载充电机供电搭，铁测得A16端子为0V，测量FB02保险丝电压，测得FB02输入端为12V，输出端为0V。

（4）结论：FE02保险丝坏了，更换FB02保险丝后车辆恢复正常。

典型故障三：驱动系统高压故障检测

（1）故障现象：READY灯不亮，系统故障灯（黄色）点亮，档位显示无法行驶，动力系统故障灯点亮。

（2）读取故障码：用道通诊断仪读取故障码，显示故障码 P103464INV高压自检超时。

（3）检测步骤：

1）用道通解码仪读数据流发现直流母线电压为0V。

2）下一步检查高压线束连接状态是否正常。

经检查发现直流母线负极有松动现象。

4 结论

高压母线负极松动导致，驱动系统高压故障，手动连接后车辆恢复正常。

参考文献

[1] 王震坡.中国新能源汽车大数据研究报告（2018）[R].社科文献.

[2] 赵宏涛.纯电动出租车电力驱动系统故障分析[D].吉林大学，2015.

[3] 朱碧辉.纯电动汽车动力系统分析与故障诊断研究.[D].湖北汽车工业学院.2017.

[4] 罗雪.基于故障树分析的纯电动车驱动系统的功能安全研究[D].吉林大学，2017.