純電動(dòng)汽車常見故障與維修關(guān)鍵技術(shù)探析

浙江長征職業(yè)技術(shù)學(xué)院 張衡

引言

環(huán)保與節(jié)能是全世界在21 世紀(jì)必須面對的重要問題，而汽車保有量的不斷增加使能源緊缺、空氣污染、溫室效應(yīng)等挑戰(zhàn)更加棘手。很多國家和汽車公司已經(jīng)意識到電動(dòng)汽車是解決這一問題的關(guān)鍵，并投入了巨大的財(cái)力和人力[1]。我國也在積極推進(jìn)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)布局，近年來，電動(dòng)汽車新勢力如雨后春筍不斷涌現(xiàn)，目前，我國已成為電動(dòng)汽車最大的生產(chǎn)國和銷售國，隨著電動(dòng)汽車保有量的增加，電動(dòng)汽車的故障也隨之增加，這就對電動(dòng)汽車的維修提出了新要求[2]。

純電動(dòng)汽車和傳統(tǒng)燃油汽車相比有很多區(qū)別，比如燃油轉(zhuǎn)變?yōu)殡姵?，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)殡姍C(jī)；電動(dòng)汽車還增加了高壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和充電系統(tǒng)等新系統(tǒng)，新零件和新系統(tǒng)的產(chǎn)生意味著會(huì)有新問題出現(xiàn)，利用傳統(tǒng)燃油車的故障排除和維修經(jīng)驗(yàn)已不能滿足純電動(dòng)汽車的維修需求，本文將對純電動(dòng)汽車常見故障及其維修關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探析。

1 電池系統(tǒng)常見故障與維修關(guān)鍵技術(shù)

1.1 電池系統(tǒng)常見故障

作為電動(dòng)汽車的核心，電池系統(tǒng)是電動(dòng)汽車安全行駛的關(guān)鍵保障，電池系統(tǒng)包括電池和電池管理系統(tǒng)[3]。電池的最小組成單元是電芯，數(shù)十個(gè)電芯通過并聯(lián)和串聯(lián)形成電池組，數(shù)個(gè)電池組串聯(lián)形成電池；每個(gè)電池組都有多個(gè)電壓、電流、溫度傳感器，電池管理系統(tǒng)通過分析傳感器數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)節(jié)電池組充放電量并開啟散熱和加熱功能，保證電池安全充放電功能。

單體電芯故障或連接線路故障會(huì)導(dǎo)致電池充電不足、電芯放電不均、內(nèi)部絕緣異常等問題，例如典型的充電不足現(xiàn)象：儀表顯示電量已充滿，但是車子有效里程突然縮短幾十公里，且電池系統(tǒng)報(bào)個(gè)別電芯欠壓故障。電池管理系統(tǒng)常見故障有CAN 系統(tǒng)通信故障、BMS 故障、傳感器信號故障等異常，管理系統(tǒng)故障會(huì)導(dǎo)致電池的升溫、降溫、漏電等異常無法被調(diào)節(jié)，使電池長時(shí)間在惡劣環(huán)境下充放電，降低了電池壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致電芯不可逆損壞。

1.2 電池系統(tǒng)維修關(guān)鍵技術(shù)

（1）注意維修人員個(gè)人防護(hù)。電動(dòng)汽車動(dòng)力電池額定電壓在550V 以上，比傳統(tǒng)汽車12V 電壓高很多，且電芯主要由腐蝕性電解液組成，因此給維修人員帶來很多新的隱患[4]。維修人員在對動(dòng)力電池系統(tǒng)進(jìn)行檢修時(shí)，務(wù)必佩戴安全防護(hù)用具，保證車輛處于OFF 檔并切斷所有動(dòng)力電池外部連接線，并確保電池沒有外部機(jī)械損傷的情況下才能對動(dòng)力電池進(jìn)行檢修，以免維修人員觸電或被電池液灼傷。

（2）盡量更換故障零件。對動(dòng)力電池系統(tǒng)檢修時(shí)需嚴(yán)格遵守維修手冊，在維修前，盡可能使用診斷系統(tǒng)明確故障零件，對動(dòng)力電池內(nèi)部的故障硬件盡量只換不修。

（3）保證電池密閉性。如維修時(shí)拆除了動(dòng)力電池外殼，維修完畢后需對動(dòng)力電池總成進(jìn)行密閉性和絕緣性測試，確保動(dòng)力電池不會(huì)進(jìn)水，不漏電。

2 充電系統(tǒng)常見故障與維修關(guān)鍵技術(shù)

2.1 充電系統(tǒng)常見故障

電動(dòng)汽車的充電系統(tǒng)主要由直/ 交流充電口、直/ 交流充電槍、車載充電器、高壓電控總成和電池系統(tǒng)組成[5]。以交流充電過程為例，插槍后，充電槍上的CC（充電槍連接確認(rèn)）信號通過充電口傳送給高壓電控總成，高壓電控總成將連接信號發(fā)給BCM（車身控制器），BCM 發(fā)出指令給電池管理系統(tǒng)供電，電池管理系統(tǒng)通電并檢測達(dá)到預(yù)充條件時(shí)會(huì)發(fā)送指令使高壓預(yù)充接觸器閉合，預(yù)充完畢后，高壓控制系統(tǒng)與充電槍進(jìn)行CP（充電控制）信號確認(rèn)，確認(rèn)無誤后，電池管理系統(tǒng)會(huì)斷開預(yù)充接觸器并控制交流充電接觸器閉合，外部開始給充電機(jī)供電進(jìn)入電池充電狀態(tài)，同時(shí)儀表上也會(huì)顯示充電功率和電量[6-8]。

CC 信號故障、CP 信號故障和充電電流霍爾信號故障是充電系統(tǒng)常見故障,會(huì)造成車輛無法識別充電槍的連接狀態(tài)或電流狀態(tài)識別錯(cuò)誤，導(dǎo)致電動(dòng)車無法充電，比如車輛行駛功能正常，電槍連接慢充接口和外部交流電，儀表不顯示充電槍已連接。

2.2 充電系統(tǒng)維修關(guān)鍵技術(shù)

充電系統(tǒng)故障大多是由信號故障引起，判斷故障時(shí)要充分利用儀表提示信息，如果電動(dòng)車無法充電且儀表無任何充電提示，可首先排查CC 線路故障導(dǎo)致的CC 信號異常；若儀表提示充電槍已連接，但無法充電且功率和充電剩余時(shí)間顯示異常，此時(shí)需對CP 線路和霍爾電流傳感器相關(guān)電路進(jìn)行數(shù)據(jù)流確認(rèn)和硬件排查。充電口插口異物、充電線束長久彎折、信號連接處pin針?biāo)擅摰仁潜容^常見的信號故障原因。

3 電機(jī)系統(tǒng)常見故障與維修關(guān)鍵技術(shù)

3.1 電機(jī)系統(tǒng)常見故障

電機(jī)系統(tǒng)主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)組成，其直接影響車輛動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性[9]。整車控制器根據(jù)駕駛員意圖發(fā)出各種指令，電機(jī)控制器響應(yīng)指令并實(shí)時(shí)調(diào)整電機(jī)輸出狀態(tài)，電機(jī)控制器可控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、能量回收等功能，同時(shí)電機(jī)控制器還會(huì)實(shí)時(shí)檢測電機(jī)系統(tǒng)的狀態(tài)，保證電機(jī)在最佳溫度、電壓、電流等狀態(tài)下工作，并及時(shí)對異常狀況報(bào)警[10]。

電機(jī)系統(tǒng)故障會(huì)影響新能源汽車的正常運(yùn)行，甚至?xí)?dǎo)致行車事故的發(fā)生。一般來說驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)故障可以分為機(jī)械系統(tǒng)故障和電氣系統(tǒng)故障兩大方面[11]，常見的機(jī)械故障有軸承磨損或轉(zhuǎn)子掃膛導(dǎo)致電機(jī)異響，或內(nèi)部靜電效應(yīng)吸附異物導(dǎo)致的運(yùn)行頓挫；常見的電器故障有控制器異常導(dǎo)致扭矩突變，電機(jī)缺相導(dǎo)致電機(jī)停頓或噪音過大，電機(jī)內(nèi)部電阻過大導(dǎo)致電機(jī)溫度過高。

3.2 電機(jī)系統(tǒng)維修關(guān)鍵技術(shù)

在對電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行維修前首先要退電OFF 檔，并將電機(jī)三相線拔掉。電機(jī)機(jī)械故障相對容易判斷，但仍有事項(xiàng)需注意：異物頓挫維修時(shí)需同時(shí)對電機(jī)表面和線路間的臟污進(jìn)行清理，以降低電機(jī)內(nèi)吸附更多異物的風(fēng)險(xiǎn)；檢查轉(zhuǎn)子掃膛主要通過塞尺檢查轉(zhuǎn)子和定子之間的間隙，或查看軸承有無磨損。

相比機(jī)械故障，電器系統(tǒng)故障更為復(fù)雜，檢測手段需多借助診斷報(bào)文，這就對維修人員的專業(yè)水平要求更高，而目前新能源汽車的普及率并不高，很多汽車維修人員都缺乏診斷故障的經(jīng)驗(yàn)，這就給電氣系統(tǒng)故障的判斷帶來了困難，霍爾元件損壞、旋轉(zhuǎn)變壓器損壞、控制器損壞、端子松脫是比較常見的電器故障，可優(yōu)先逐項(xiàng)排除，如有損壞，建議直接更換。

4 提升新能源汽車維修技術(shù)的方法

4.1 加強(qiáng)和汽車廠商的合作

隨著電動(dòng)汽車市場保有量不斷增加，電動(dòng)汽車故障數(shù)量也將增加，汽車維修行業(yè)面對著巨大機(jī)遇，同時(shí)也將遇到很多新的挑戰(zhàn)。多方面因素導(dǎo)致目前電動(dòng)汽車品牌眾多、內(nèi)部構(gòu)造差異較大，汽修企業(yè)可以通過相關(guān)單位直接聯(lián)系電動(dòng)汽車生產(chǎn)商，邀請廠家專業(yè)技術(shù)人員對維修人員開展定期培訓(xùn)或技術(shù)指導(dǎo)，使維修人員可以掌握更先進(jìn)的維修技術(shù)。電動(dòng)汽車廠商和汽修企業(yè)的合作對汽車廠商來說也是有利的：首先能更好地促進(jìn)該電動(dòng)汽車品牌的推廣，使該品牌的車在哪都能維修，這樣將打消潛在購買者擔(dān)心不好維修的后顧之憂；其次還能更精確地發(fā)現(xiàn)汽車的常見故障，幫助汽車生產(chǎn)廠商提升汽車品質(zhì)，改善市場口碑。

4.2 維修前對汽車故障相關(guān)細(xì)節(jié)仔細(xì)檢查

電動(dòng)汽車與燃油汽車相比少了發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱，但對電控系統(tǒng)依賴性更強(qiáng)，因此其電路布局比燃油汽車要復(fù)雜很多，故障現(xiàn)象產(chǎn)生的原因也更復(fù)雜，因此對電動(dòng)汽車維修前和維修后均需進(jìn)行細(xì)致的檢查。比如在剎車系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)要從以下幾個(gè)方面入手：首先，檢查真空泵和控制器能否正常工作，主要方法是在汽車靜止?fàn)顟B(tài)下，多次腳踩制動(dòng)踏板查看真空泵的運(yùn)行狀態(tài)；其次，對真空管路是否泄漏進(jìn)行檢查；最后，全方位檢測真空泵相關(guān)管路有無破損、漏氣、漏液等現(xiàn)象，仔細(xì)檢查相關(guān)控制線路，保證線路安全，接頭無松脫或氧化。維修結(jié)束后需對電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)、胎壓等常規(guī)項(xiàng)目進(jìn)行檢查，避免維修時(shí)造成的連帶損壞，保證車輛安全行駛。

4.3 改進(jìn)維修方法

電子診斷技術(shù)在電動(dòng)汽車的維修中應(yīng)得到廣泛應(yīng)用，即在維修工作中通過電子設(shè)備對電動(dòng)汽車故障進(jìn)行全面的檢測，采取科學(xué)的維修技術(shù)與方法盡量做到不拆車診斷。例如維修人員應(yīng)用電子診斷技術(shù)對全車故障做出檢測，確定故障后征求車主的維修意見，據(jù)此制定汽車故障維修方案。通過電子診斷技術(shù)對電動(dòng)汽車進(jìn)行檢查時(shí)不需要拆車，可以在最短時(shí)間內(nèi)確定發(fā)生故障的位置以及原因，大大提高了電動(dòng)汽車維修效率，預(yù)防浪費(fèi)資源，確保車身的完整性，顯著提高了電動(dòng)汽車維修技術(shù)水平。維修方法的改進(jìn)需要對設(shè)備進(jìn)行更新、升級，特別是要升級診斷設(shè)備，保證電子診斷設(shè)備滿足檢測電動(dòng)汽車故障的要求。例如針對電動(dòng)汽車維修設(shè)計(jì)的解碼器、讀碼卡、電子診斷儀，利用這一系列電子診斷設(shè)備確保有序開展維修工作，除了要進(jìn)行設(shè)備的改進(jìn)外，還要求維修人員必須熟練運(yùn)用電子診斷設(shè)備檢測電動(dòng)汽車的故障，定期接受專業(yè)技術(shù)知識、實(shí)際操作訓(xùn)練，及時(shí)掌握先進(jìn)的電動(dòng)汽車維修技術(shù)，將其靈活運(yùn)用于電動(dòng)汽車維修實(shí)踐。

5 結(jié)語

電動(dòng)汽車作為高新技術(shù)和節(jié)能減排時(shí)代背景共同作用下的產(chǎn)物，具有強(qiáng)大的發(fā)展勢頭，同時(shí)也對售后維修人員提出了更高的要求。掌握電動(dòng)汽車維修的關(guān)鍵技術(shù)，為迎接電動(dòng)汽車市場爆發(fā)的到來做好準(zhǔn)備，將有效促進(jìn)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的長久發(fā)展。本文介紹的電動(dòng)汽車常見故障及關(guān)鍵維修技術(shù)是筆者在實(shí)踐維修和教學(xué)中得到的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，希望通過本文的探析能給電動(dòng)汽車維修從業(yè)者帶來一些啟示和幫助。