陳友鵬

(廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院 智能工程學(xué)院，廣州 510900)

0 引言

隨著全球汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)汽車(chē)帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越明顯，如全球變暖、霧霾天氣等，在我國(guó)一線城市尤為顯著。傳統(tǒng)汽車(chē)尾氣中含有的氮氧化合物等不僅會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定破壞，還會(huì)對(duì)人體健康構(gòu)成一定威脅，隨著民眾對(duì)汽車(chē)的需求不斷提升，汽車(chē)大量生產(chǎn)也必將消耗大量的汽油、柴油等不可再生資源，直接影響我國(guó)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1]。

新能源汽車(chē)的廣泛推行能夠從根源上解決汽車(chē)造成的環(huán)境污染問(wèn)題，但是新能源汽車(chē)出現(xiàn)了許多與傳統(tǒng)汽車(chē)有較大差別的故障類(lèi)型，對(duì)新能源汽車(chē)常見(jiàn)故障問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)維修關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，最后對(duì)如何提升新能源汽車(chē)維修服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行討論。

本研究對(duì)目前新能源汽車(chē)發(fā)展中存在的主要問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)分析，提出新能源汽車(chē)在日常使用中常見(jiàn)的故障及相應(yīng)的解決方法，并提出我國(guó)未來(lái)新能源汽車(chē)的主要發(fā)展方向。研究結(jié)果對(duì)于提高我國(guó)新能源汽車(chē)的安全性與可靠性具有重要意義。

1 新能源汽車(chē)常見(jiàn)故障

1.1 電控系統(tǒng)故障

新能源汽車(chē)的電控系統(tǒng)主要包括ECU電控單元系統(tǒng)、傳感器部分及驅(qū)動(dòng)裝置。新能源汽車(chē)的電子控制單元ECU系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括整車(chē)控制部分、電池管理系統(tǒng)、電機(jī)控制等，利用控制算法對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行連接與信息通信(表1)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳統(tǒng)的布線通信方式會(huì)導(dǎo)致通信效率及通信質(zhì)量降低，對(duì)新能源汽車(chē)整體可靠性產(chǎn)生了一定的安全隱患，提高了新能源汽車(chē)的故障發(fā)生率。

表1 新能源汽車(chē)的通信方式分類(lèi)

圖1 新能源汽車(chē)的電子控制結(jié)構(gòu)圖

新能源汽車(chē)區(qū)別于傳統(tǒng)汽車(chē)原理，采用電機(jī)和控制系統(tǒng)作為新能源汽車(chē)系統(tǒng)的核心部分，由于新能源汽車(chē)研究時(shí)間相對(duì)較短，在電控系統(tǒng)方面的研究不夠完善，導(dǎo)致當(dāng)前用戶(hù)的用車(chē)體驗(yàn)較差，甚至出現(xiàn)各種故障，威脅著用戶(hù)的生命財(cái)產(chǎn)安全。

1.2 電池系統(tǒng)故障

新能源汽車(chē)從汽車(chē)動(dòng)力源進(jìn)行創(chuàng)新改變，采用動(dòng)力電池作為汽車(chē)行駛與運(yùn)行的核心動(dòng)力，采用清潔能源為動(dòng)力電池充能，有效減少了化石燃料的消耗，降低了汽車(chē)尾氣的排放，實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保出行，這也成為新能源汽車(chē)與傳統(tǒng)汽車(chē)競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)所在。新能源汽車(chē)電池系統(tǒng)的質(zhì)量安全與性能影響著汽車(chē)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，電池在為新能源汽車(chē)提供動(dòng)力源的同時(shí)，通過(guò)高效率運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)轉(zhuǎn)換能量，電池也出現(xiàn)了諸多需要解決的問(wèn)題。電池故障問(wèn)題主要有以下幾點(diǎn)：1)新能源汽車(chē)在長(zhǎng)時(shí)間行駛過(guò)程中電池持續(xù)放電，電池電量損耗過(guò)多會(huì)對(duì)電池產(chǎn)生一定程度的損耗，減少電池使用壽命；2)新能源電池在充放電過(guò)程中容易過(guò)充或過(guò)放，都會(huì)損害電池；3)新能源的電氣控制系統(tǒng)采用新科技的精密配件，一經(jīng)損壞，會(huì)產(chǎn)生很高的維修成本；4)電池作為新能源汽車(chē)動(dòng)力源，容易產(chǎn)生高溫，過(guò)熱的電池會(huì)發(fā)生短路或電液泄露問(wèn)題等，在氣溫較低時(shí)，電池過(guò)冷會(huì)發(fā)生電池容量減少，工作轉(zhuǎn)換效率降低等問(wèn)題[2]。由于新能源汽車(chē)發(fā)展時(shí)間較短，在動(dòng)力電池的研究領(lǐng)域不夠完善，新能源電池在日常運(yùn)行過(guò)程中，尚未能解決長(zhǎng)時(shí)間工作續(xù)航問(wèn)題。另外，新能源電池在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)電池的剩余壽命檢測(cè)不準(zhǔn)確，對(duì)電池的荷電狀態(tài)估計(jì)不準(zhǔn)確，導(dǎo)致對(duì)新能源汽車(chē)電池壽命及狀態(tài)不能準(zhǔn)確掌握，產(chǎn)生錯(cuò)誤估計(jì)，在行駛過(guò)程中發(fā)生故障率較高。

1.3 新能源汽車(chē)電動(dòng)機(jī)故障

電動(dòng)機(jī)作為新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)重要部件構(gòu)成，一旦出現(xiàn)故障問(wèn)題會(huì)直接影響汽車(chē)的行駛運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生大量熱量，引起電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的軸承、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等產(chǎn)生物理形態(tài)的變化，影響電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)的超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致?lián)Q向器燒壞產(chǎn)生大量火花，容易引起火災(zāi)；內(nèi)部轉(zhuǎn)子軸承在運(yùn)行過(guò)程中損壞會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)響動(dòng)，電動(dòng)機(jī)檢測(cè)不準(zhǔn)確、不及時(shí)，無(wú)法及時(shí)排查出電動(dòng)機(jī)潛在隱患，無(wú)法有效實(shí)施維護(hù)維修工作，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障概率較高，造成較多的維修成本。

1.4 新能源汽車(chē)空調(diào)故障問(wèn)題

空調(diào)作為汽車(chē)內(nèi)部環(huán)境調(diào)節(jié)關(guān)鍵部件，在夏季、冬季對(duì)新能源汽車(chē)內(nèi)部溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，是現(xiàn)代汽車(chē)必備系統(tǒng)，在夏季和冬季兩個(gè)季節(jié)空調(diào)高頻率運(yùn)行，對(duì)電動(dòng)機(jī)及空調(diào)負(fù)荷較高，容易出現(xiàn)故障。常見(jiàn)故障如下：1)空調(diào)制冷液效果差，空調(diào)損壞及內(nèi)部制冷液泄露都會(huì)影響汽車(chē)的空調(diào)體驗(yàn)效果；2)新能源汽車(chē)動(dòng)力源主要依靠電池系統(tǒng)，采用電能為汽車(chē)及空調(diào)系統(tǒng)提供能源，供電系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障會(huì)影響空調(diào)等電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行；3)當(dāng)供電系統(tǒng)老化或電能儲(chǔ)備容量不足時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)也可能無(wú)法制冷或制熱。

1.5 報(bào)警系統(tǒng)故障

汽車(chē)的不斷增加對(duì)我國(guó)的交通造成一定的壓力，交通事故發(fā)生率也在不斷提升。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于汽車(chē)報(bào)警系統(tǒng)故障導(dǎo)致的車(chē)輛故障占總故障的30%以上，由于報(bào)警裝置的實(shí)時(shí)性及靈敏程度較低，造成汽車(chē)故障率升高。

2 新能源汽車(chē)維修關(guān)鍵技術(shù)

2.1 電池技術(shù)

電池作為新能源汽車(chē)的核心部件，為新能源汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)及內(nèi)部系統(tǒng)提供能源，電池技術(shù)的創(chuàng)新格外重要[3]。電池故障主要需要從以下幾方面解決：1)對(duì)電池的儲(chǔ)存能力、輸出能力、剩余壽命及供電線路等問(wèn)題進(jìn)行故障原因分析，并針對(duì)電池的剩余壽命預(yù)測(cè)技術(shù)及電池荷電狀態(tài)估計(jì)等技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新與應(yīng)用，對(duì)電池狀態(tài)進(jìn)行有效檢測(cè)與防控，防止電池系統(tǒng)出現(xiàn)故障，對(duì)因?yàn)槿粘ｎl繁使用出現(xiàn)的電池故障及時(shí)進(jìn)行日常維護(hù)工作，保證電池的正常工作能力；2)在對(duì)新能源汽車(chē)進(jìn)行檢測(cè)維修時(shí)，需要注意電池能量管控，提高維修效率與質(zhì)量；3)對(duì)于新能源電池的維修與防護(hù)工作是長(zhǎng)久持續(xù)的任務(wù)，需要定期對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)維修，針對(duì)電池情況對(duì)新能源汽車(chē)運(yùn)行性能進(jìn)行預(yù)測(cè)分析和評(píng)估。并對(duì)電池系統(tǒng)故障時(shí)間進(jìn)行預(yù)測(cè)，實(shí)行預(yù)測(cè)性維護(hù)，減少維護(hù)成本。針對(duì)電池的輸出功率進(jìn)行創(chuàng)新研究，防止因電池供電系統(tǒng)引起新能源汽車(chē)的連鎖故障發(fā)生。

2.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)

新能源汽車(chē)結(jié)合眾多先進(jìn)技術(shù)，比傳統(tǒng)汽車(chē)更為復(fù)雜，并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、線路眾多的精密器件較多，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)會(huì)連帶出現(xiàn)許多相關(guān)部件的故障?，F(xiàn)階段，新能源汽車(chē)主要采用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，并針對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，尋找汽車(chē)故障的真正原因，提高新能源汽車(chē)的檢測(cè)維修效率與質(zhì)量。

2.3 高壓電容放電技術(shù)

新能源汽車(chē)出現(xiàn)故障問(wèn)題需要首先確定故障位置，對(duì)故障原因進(jìn)行分析，再進(jìn)行相應(yīng)的維修工作。電氣系統(tǒng)作為汽車(chē)能源動(dòng)力系統(tǒng)，也是最容易出現(xiàn)故障問(wèn)題的位置，在汽車(chē)啟動(dòng)時(shí)起需要長(zhǎng)久、持續(xù)性供電，對(duì)電氣系統(tǒng)的負(fù)荷很大。因此采用高壓電容放電技術(shù)對(duì)電氣系統(tǒng)的電源供應(yīng)問(wèn)題進(jìn)行調(diào)節(jié)。確保電池電源處于關(guān)閉狀態(tài)，并對(duì)電池接口處進(jìn)行密封處理，采用絕緣性質(zhì)的放電技術(shù)。同時(shí)，對(duì)電池關(guān)閉后的剩余電量進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)，以防存有剩余電量，對(duì)檢測(cè)工作造成困擾，采用高壓電容放電技術(shù)進(jìn)行放電，在確保電量放空后進(jìn)行新能源汽車(chē)的檢測(cè)與維修工作。

2.4 電子診斷技術(shù)

新能源汽車(chē)的故障復(fù)雜，采用電子智能診斷技術(shù)對(duì)新能源汽車(chē)故障進(jìn)行匯總和分析。在汽車(chē)內(nèi)部各部件中存在著相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系，當(dāng)某個(gè)部件出現(xiàn)故障時(shí)，需要對(duì)相關(guān)聯(lián)的其他部件進(jìn)行故障分析，分析其出現(xiàn)故障的可能性，結(jié)合故障分析結(jié)果，根據(jù)汽車(chē)內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行維修，避免反復(fù)維修。采用電子診斷技術(shù)能夠?qū)π履茉雌?chē)故障問(wèn)題進(jìn)行有效匯總，并對(duì)新能源汽車(chē)內(nèi)部構(gòu)造設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化反饋，達(dá)到提高維修效果的目的。

2.5 通信協(xié)議技術(shù)

將CAN總線通信技術(shù)應(yīng)用于新能源汽車(chē)中，實(shí)現(xiàn)新能源汽車(chē)的實(shí)時(shí)通信，采用并行通信的方式，對(duì)全局實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)信息傳輸，建立完善的故障處理與檢測(cè)機(jī)制，保障信息傳輸?shù)目煽啃?，?dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生通信故障時(shí)，不影響其他部分的正常使用，并且具有較強(qiáng)的抗干擾性，通信距離可以長(zhǎng)達(dá)10 km左右，主要結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 CAN總線通信結(jié)構(gòu)示意圖

3 新能源汽車(chē)維修技術(shù)改善途徑

相對(duì)于新能源汽車(chē)制造技術(shù)來(lái)說(shuō)，新能源汽車(chē)的維修技術(shù)研究相對(duì)滯后，導(dǎo)致新能源汽車(chē)維修人員在面對(duì)汽車(chē)故障時(shí)，無(wú)法對(duì)汽車(chē)故障進(jìn)行排查和定義，沒(méi)有合適的問(wèn)題解決方式。這就要求維修人員需要加強(qiáng)對(duì)新能源汽車(chē)?yán)砟罴靶录夹g(shù)的學(xué)習(xí)，了解和學(xué)習(xí)新能源汽車(chē)維修工作，提高維修技術(shù)，做好維修工作。另外需要加強(qiáng)對(duì)其他先進(jìn)技術(shù)的學(xué)習(xí)，結(jié)合新能源汽車(chē)構(gòu)造原理，創(chuàng)新研究適合新能源汽車(chē)的新維修技術(shù)。提高維修人員專(zhuān)業(yè)技能素養(yǎng)，創(chuàng)新研究維修技術(shù)，為用戶(hù)提供高質(zhì)量汽車(chē)維修服務(wù)。

4 結(jié)論

新能源汽車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中，在電池系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、電傳動(dòng)系統(tǒng)及內(nèi)部空調(diào)系統(tǒng)等位置會(huì)出現(xiàn)故障。一旦出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)影響汽車(chē)的正常運(yùn)行及體驗(yàn)，為此需要結(jié)合電池技術(shù)、高壓電容放電技術(shù)等完成新能源汽車(chē)的維修工作。