電動(dòng)攪拌車(chē)無(wú)法啟動(dòng)故障診斷與分析

【摘 要】文章重點(diǎn)介紹電動(dòng)攪拌車(chē)無(wú)法啟動(dòng)的故障現(xiàn)象、故障原因，以及故障診斷與排除的方法。通過(guò)分析電動(dòng)攪拌車(chē)無(wú)法啟動(dòng)故障的原因，并結(jié)合實(shí)訓(xùn)操作，詳述診斷故障的基本檢測(cè)流程。

【關(guān)鍵詞】電動(dòng)攪拌車(chē)；電源系統(tǒng)故障；診斷流程

中圖分類(lèi)號(hào)：U469.65 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1003-8639（ 2024 ）10-0080-04

Electric Mixer Can not Start Fault Diagnosis and Analysis

HE Zhifeng，LU Zirang，LU Hongyi

（Hunan Sany Polytechnic，Changsha 410000，China）

【Abstract】This paper mainly introduces the fault phenomena，fault causes，fault diagnosis and troubleshooting methods of electric mixer. By analyzing the cause of failure of electric mixer and combining with practical operation，the basic detection process of fault diagnosis is described in detail.

【Key words】electric mixer；power system failure；diagnostic process

作者簡(jiǎn)介

賀志峰，副教授，工程師，主要從事車(chē)輛工程方面的教學(xué)工作；盧自讓?zhuān)呒?jí)技師，主要從事智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)方面的工作。

1 電動(dòng)攪拌車(chē)技術(shù)介紹

電動(dòng)攪拌車(chē)的核心體系分為車(chē)載充電系統(tǒng)、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)、集成控制系統(tǒng)、低壓輔助系統(tǒng)等，如圖1所示。

1.1 車(chē)載充電系統(tǒng)

車(chē)載充電系統(tǒng)主要涵蓋充電座、高壓配電盒、維修開(kāi)關(guān)、動(dòng)力電池等，其首要環(huán)節(jié)是電源接入與識(shí)別。當(dāng)車(chē)輛與外部電源相連接時(shí)，充電系統(tǒng)會(huì)率先檢測(cè)外部電源的類(lèi)型、電壓以及電流參數(shù)，以保證其與車(chē)輛充電要求相契合。在此過(guò)程中，充電接口的設(shè)計(jì)極為關(guān)鍵，需能夠兼容各類(lèi)不同的電源插頭，并具備防誤插、防電擊等安全功能。依據(jù)電源接入與識(shí)別的結(jié)果，車(chē)載充電系統(tǒng)會(huì)選取恰當(dāng)?shù)某潆娔Ｊ健３Ｒ?jiàn)的充電模式包含恒流充電、恒壓充電、脈沖充電等。具體選擇哪種模式，主要取決于電池的狀態(tài)、充電需求以及電源條件。在充電進(jìn)程中，充電系統(tǒng)需要展開(kāi)精確的控制與管理。這涵蓋了調(diào)整充電電流和電壓，以保障電池能夠安全且高效地充電。同時(shí)，系統(tǒng)還需要監(jiān)測(cè)充電過(guò)程中電池的溫度、電壓以及電流等參數(shù)，并依據(jù)這些參數(shù)對(duì)充電策略進(jìn)行調(diào)整。

為了確保充電的安全性和有效性，車(chē)載充電系統(tǒng)需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的狀態(tài)。這包含電池的荷電狀態(tài)SOC、健康狀況SOH以及溫度等參數(shù)。通過(guò)對(duì)這些參數(shù)的監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)能夠及時(shí)調(diào)整充電策略，避免電池出現(xiàn)過(guò)充、過(guò)放或者過(guò)熱等問(wèn)題。車(chē)載充電系統(tǒng)必須配備完善的安全防護(hù)舉措，以保障在充電過(guò)程中人員和車(chē)輛的安全，這包含過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)等。

1）當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到異常狀況時(shí)，會(huì)即刻切斷充電，并發(fā)出報(bào)警。為了提升充電效率，車(chē)載充電系統(tǒng)會(huì)采用一系列的優(yōu)化策略。例如，通過(guò)調(diào)整充電電流和電壓的波形，降低充電過(guò)程中的能量損耗；通過(guò)智能算法預(yù)測(cè)電池的充電需求，提前調(diào)整充電策略；利用車(chē)輛行駛過(guò)程中的動(dòng)能回收系統(tǒng)進(jìn)行充電等p0t3kecxrgMVnuv6CiUIQOnW30siRu7bvsrWjeWWGCo=。

2）當(dāng)車(chē)載充電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)需要進(jìn)行故障診斷，以便及時(shí)修復(fù)問(wèn)題。故障診斷通常涵蓋硬件診斷和軟件診斷。硬件診斷主要檢測(cè)充電接口（圖2）、充電線路、電源模塊等硬件部件是否正常；軟件診斷則主要檢測(cè)系統(tǒng)的控制邏輯和算法是否正確。

3）當(dāng)電池充滿電或達(dá)到預(yù)定的充電目標(biāo)時(shí)，車(chē)載充電系統(tǒng)會(huì)發(fā)出充電完成的指示。這通常在車(chē)輛儀表盤(pán)上顯示充電完成的信息，或者通過(guò)手機(jī)APP等方式通知用戶。同時(shí)，系統(tǒng)還會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)與外部電源的連接，以確保安全。

1.2 電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包含驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、整車(chē)控制器等，如圖3所示。電能轉(zhuǎn)換是電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心所在，主要涵蓋將電池組提供的直流電DC轉(zhuǎn)化為交流電AC的過(guò)程。這通常借助一個(gè)被稱作逆變器的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，逆變器能夠把電池組提供的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，從而滿足電機(jī)的需求。

1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)是電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力源，電機(jī)接收經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換的交流電，并將其轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)車(chē)輛前進(jìn)或后退。電機(jī)類(lèi)型多樣，如永磁同步電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)等，不同類(lèi)型的電機(jī)具有不同的特性和優(yōu)勢(shì)。

2）控制系統(tǒng)是電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的“大腦”，負(fù)責(zé)監(jiān)控和管理整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。它接收來(lái)自車(chē)輛各種傳感器的輸入信號(hào)，如車(chē)速、加速度、電池狀態(tài)等，并據(jù)此做出決策，控制電機(jī)的運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的動(dòng)力需求、能量管理以及安全性。

3）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是連接電機(jī)和車(chē)輛車(chē)輪的部件，它的作用是將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給車(chē)輪，以驅(qū)動(dòng)車(chē)輛行駛。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以包括減速器、差速器等部件，用于調(diào)整電機(jī)的輸出速度和扭矩，以適應(yīng)車(chē)輛行駛的不同需求。

4）電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱量，需要通過(guò)散熱管理系統(tǒng)來(lái)防止過(guò)熱。散熱管理系統(tǒng)包括散熱器、風(fēng)扇、冷卻劑等部件，它們協(xié)同工作，將系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去，保持系統(tǒng)溫度在一個(gè)合適的范圍內(nèi)。為了保護(hù)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)免受損壞，系統(tǒng)中會(huì)設(shè)置多種保護(hù)機(jī)制。例如，當(dāng)電池組電量過(guò)低或溫度過(guò)高時(shí)，系統(tǒng)會(huì)限制電機(jī)的輸出，以防止電池過(guò)度放電或過(guò)熱；當(dāng)電機(jī)或控制器出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)故障保護(hù)模式，以防止進(jìn)一步損壞。為了提高電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率，需要進(jìn)行一系列的優(yōu)化工作。例如，優(yōu)化電機(jī)的控制算法，使其在不同工況下都能保持較高的運(yùn)行效率；優(yōu)化傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，減少能量在傳遞過(guò)程中的損失；優(yōu)化散熱管理系統(tǒng)的性能，提高系統(tǒng)的散熱效率等。通過(guò)這些優(yōu)化措施，可以提高整個(gè)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能量利用率，延長(zhǎng)車(chē)輛的續(xù)航里程。

1.3 動(dòng)力電池系統(tǒng)

動(dòng)力電池系統(tǒng)主要包含電池箱、高壓盒、熱管理附件、高低壓線束等，如圖4所示。其核心功能是存儲(chǔ)和釋放電能。在充電狀態(tài)下，電能被存儲(chǔ)在電池內(nèi)部，而在放電狀態(tài)下，電能從電池中釋放出來(lái)，為車(chē)輛提供動(dòng)力。這種能量的存儲(chǔ)與釋放是通過(guò)電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

動(dòng)力電池（如鋰離子電池）通過(guò)正極、負(fù)極和電解液之間的化學(xué)反應(yīng)來(lái)存儲(chǔ)和釋放能量。充電時(shí)，正極材料釋放鋰離子到電解液中，這些離子隨后通過(guò)隔膜移動(dòng)到負(fù)極并被吸收，形成電荷存儲(chǔ)狀態(tài)。放電過(guò)程中，鋰離子從負(fù)極釋放回電解液，再次通過(guò)隔膜移動(dòng)到正極，同時(shí)釋放電能。充電過(guò)程是將外部電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能并存儲(chǔ)在電池內(nèi)部的過(guò)程，而放電過(guò)程則是將存儲(chǔ)在電池內(nèi)部的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能供車(chē)輛使用的過(guò)程。電池的充放電效率、速度和安全性是評(píng)價(jià)動(dòng)力電池性能的重要指標(biāo)。

電池管理系統(tǒng)BMS負(fù)責(zé)監(jiān)控和管理電池的工作狀態(tài)。它通過(guò)對(duì)電池電壓、電流、溫度等關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)量和分析，確保電池在充放電過(guò)程中的安全性和穩(wěn)定性。同時(shí)，BMS還負(fù)責(zé)電池的均衡管理，確保各單體電池之間的性能一致。在車(chē)輛制動(dòng)或減速過(guò)程中，動(dòng)力電池系統(tǒng)可以通過(guò)能量回收系統(tǒng)將部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能并存儲(chǔ)在電池中，從而提高能量利用效率。這種能量回收技術(shù)不僅可以延長(zhǎng)續(xù)航里程，還可以減少對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的磨損。

電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)控和控制電池的工作溫度，以防止電池出現(xiàn)熱失控。它通過(guò)對(duì)電池內(nèi)部溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整散熱策略，確保電池在不同工作條件下都能保持穩(wěn)定的性能。同時(shí)，電池系統(tǒng)還配備了多重安全保護(hù)措施，如過(guò)充保護(hù)、過(guò)放保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)等，以確保電池的安全使用。

動(dòng)力電池系統(tǒng)通常由多個(gè)電池模塊組成，這些模塊之間需要協(xié)同工作以確保整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。模塊間的協(xié)同包括電量平衡、溫度控制、故障診斷等多個(gè)方面。通過(guò)模塊間的協(xié)同工作，可以實(shí)現(xiàn)電池系統(tǒng)的高效、安全和可靠運(yùn)行。

1.4 集成控制系統(tǒng)

集成控制系統(tǒng)主要有油泵AC/DC模塊、氣泵AC/DC模塊、DC/DC、高壓配電等，如圖5所示。AC/DC模塊是一種將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的設(shè)備。在油泵和氣泵的應(yīng)用中，AC/DC模塊主要用于將交流電源轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電源，以驅(qū)動(dòng)油泵和氣泵的運(yùn)行。DC/DC模塊是一種將直流電轉(zhuǎn)換為另一種直流電的設(shè)備，通常用于調(diào)整電壓或電流以滿足不同設(shè)備或系統(tǒng)的需求。

1.5 低壓輔助系統(tǒng)

低壓輔助系統(tǒng)主要包含低壓蓄電池等，如圖6所示。整車(chē)電源擋位為ON和Ready擋時(shí)，IBS會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)24V蓄電池的充放電電流及電壓、SOC值、溫度，VCU需要根據(jù)此信息使能并控制DC/DC的輸出，保證整車(chē)低壓系統(tǒng)用電平衡。VCU控制DC/DC電壓保持在正常工作狀態(tài)。整車(chē)電源擋位為OFF擋時(shí)，由于整車(chē)部分控制器仍會(huì)有靜態(tài)功耗及電池本身的自耗，IBS監(jiān)測(cè)到24V蓄電池電量SOC低于80%時(shí)，BMS會(huì)喚醒整車(chē)控制器VCU，并請(qǐng)求DC/DC工作為24V蓄電池充電。

2 電動(dòng)攪拌車(chē)的檢修

2.1 故障現(xiàn)象

一輛電動(dòng)攪拌車(chē)，啟動(dòng)車(chē)輛時(shí)，發(fā)現(xiàn)儀表顯示蓄電池饋電指示燈，無(wú)法上電。主要原因有：蓄電池本身故障；DC/DC轉(zhuǎn)換器內(nèi)部故障；DC/DC轉(zhuǎn)換器與蓄電池線束故障；熔斷絲故障。

2.2 故障診斷與檢測(cè)

1）檢查蓄電池電壓值是否為27V左右，否則表明蓄電池并未充電，如圖7所示。

2）檢查DC/DC的輸出電壓是否正常，如圖8所示。

3）檢查DC/DC轉(zhuǎn)換器電源正負(fù)極供電電路是否正常，如圖9所示。

2.3 解決方法

1）蓄電池本身故障：檢查蓄電池是否正常，異常時(shí)，應(yīng)充電或更換。

2）DC/DC轉(zhuǎn)換器內(nèi)部故障：檢查DC/DC轉(zhuǎn)換器是否工作，異常時(shí)，應(yīng)檢查線路或更換。

3）DC/DC轉(zhuǎn)換器與蓄電池線束故障：檢查DC/DC轉(zhuǎn)換器與蓄電池線束是否正常，異常時(shí)，應(yīng)更換或者修復(fù)線束。

2.4 案例分析

2.4.1 故障現(xiàn)象與原因分析

1）某學(xué)院的一輛電動(dòng)攪拌車(chē)在啟動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)儀表顯示蓄電池饋電指示燈，攪拌車(chē)無(wú)法啟動(dòng)。故障現(xiàn)象如圖10所示。根據(jù)之前的檢修經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致車(chē)輛無(wú)法啟動(dòng)_{gU7ePVu2UC0UCnzeqdIZqQ==}的原因主要有：蓄電池本身故障；四合一熔斷絲故障；DC/DC轉(zhuǎn)換器故障；線束故障。

2）電動(dòng)攪拌車(chē)的電路原理如圖11、圖12所示。高壓未上電時(shí)，整車(chē)低壓用電的能量來(lái)源為24V聚合物鋰電池，高壓上電后，整車(chē)低壓用電的能量來(lái)源為24V聚合物鋰電池和DC/DC。

2.4.2 故障診斷與排除流程

1）使用萬(wàn)用表電壓擋，紅表筆接蓄電池正極，黑表筆接蓄電池負(fù)極，測(cè)量蓄電池電壓值為26.6V，異常，說(shuō)明DC/DC并未給蓄電池充電。如圖13所示。

2）使用萬(wàn)用表電壓擋，紅表筆接電源總開(kāi)關(guān)輸入端，黑表筆接負(fù)極，測(cè)量電壓為26.5V說(shuō)明蓄電池正負(fù)線束正常。如圖14所示。

3）使用萬(wàn)用表電壓擋，紅表筆接電源總開(kāi)關(guān)輸出端，黑表筆接負(fù)極，測(cè)量電壓為26.5V，說(shuō)明電源總開(kāi)關(guān)正常。測(cè)量電源開(kāi)關(guān)輸出電壓，如圖15所示。

4）通過(guò)以上測(cè)量，說(shuō)明DC/DC轉(zhuǎn)換器異常造成蓄電池未充電故障。查閱電路圖，發(fā)現(xiàn)可能的故障為F3熔斷絲。F3熔斷絲位置如圖16所示。

5）使用萬(wàn)用表電壓擋（圖17），紅表筆接F3熔斷絲輸出端，黑表筆接負(fù)極，測(cè)量F3熔斷絲電壓為0V，異常。

6）使用萬(wàn)用表電阻擋（圖18），紅表筆接F3熔斷絲輸入端，黑表筆接F3熔斷絲輸出端，測(cè)量F3熔斷絲電阻為無(wú)窮大，異常。

7）更換熔斷絲后，重新啟動(dòng)車(chē)輛，觀察儀表顯示正常，電動(dòng)攪拌車(chē)正常上高壓，故障排除。

3 結(jié)論

首先對(duì)蓄電池進(jìn)行檢查，確保蓄電池自身不存在故障，接著展開(kāi)線束的檢查，查看線束的導(dǎo)通狀況，最后檢查高壓部件的情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)DC/DC轉(zhuǎn)換器無(wú)法工作，檢查電路時(shí)發(fā)現(xiàn)F3熔斷絲斷路，將熔斷絲予以更換，更換完畢后再進(jìn)行啟動(dòng)操作。

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（編輯 凌 波）