徐晨

摘 要：隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)和能源危機(jī)的關(guān)注不斷增加，新能源汽車作為一種環(huán)保、高效的交通工具正逐漸引起了人們的關(guān)注。作為國內(nèi)最大的新能源汽車制造商之一，新能源汽車公司在電動(dòng)汽車的研發(fā)與生產(chǎn)上取得了顯著的進(jìn)展。為了確保新能源汽車的順利運(yùn)行，電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和故障診斷技術(shù)至關(guān)重要。本論文將對新能源汽車電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及故障診斷技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)論述。

關(guān)鍵詞：新能源汽車 電控系統(tǒng) 故障診斷技術(shù)

1 引言

眾所周知：從三萬元的五菱宏光MINIEV到三百萬元的AsparkOwl純電跑車，都離不開三電系統(tǒng)（動(dòng)力電池系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)、電控系統(tǒng)），可以說三電系統(tǒng)就是新能源車的核心部件。隨著汽車制造業(yè)中信息技術(shù)、集成控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，汽車制造正在向智能化和電子化方向迅速發(fā)展。相比傳統(tǒng)燃油汽車，電控系統(tǒng)和電子技術(shù)是新能源汽車不可或缺的核心組成部分。因此，提高電子產(chǎn)品的質(zhì)量以及相關(guān)維修技術(shù)已經(jīng)成為提高汽車制造核心競爭力的關(guān)鍵。

新能源汽車的電控系統(tǒng)集成了眾多的傳感器、控制模塊和電池管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)高效的能源管理和驅(qū)動(dòng)機(jī)制。這個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜性要求我們不斷提高電子產(chǎn)品的質(zhì)量，以確保其可靠性和穩(wěn)定性。此外，電子產(chǎn)品的維修技術(shù)也需要不斷提升，以保證在系統(tǒng)故障時(shí)能夠快速準(zhǔn)確地進(jìn)行排除和修復(fù)。因?yàn)橹挥懈哔|(zhì)量的電控系統(tǒng)和高效的維修技術(shù)才能確保新能源汽車的穩(wěn)定性和性能，從而提高整個(gè)汽車制造業(yè)的核心競爭力。

本論文基于新能源汽車電控系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和常見故障診斷分析技術(shù)，提供了相關(guān)的故障排除方法和步驟。這樣的研究成果可以為新能源汽車的維修人員提供寶貴的技術(shù)參考和指導(dǎo)，使其能夠更加熟悉電控系統(tǒng)的工作原理和故障排除方法。這將有助于提高維修人員的專業(yè)水平和工作效率，進(jìn)一步推動(dòng)新能源汽車的發(fā)展和普及。

2 新能源汽車電控系統(tǒng)概述

新能源汽車的電控系統(tǒng)相當(dāng)于新能源汽車的神經(jīng)中樞，類似大腦的控制作用，它是指控制新能源汽車各個(gè)關(guān)鍵部件運(yùn)行的系統(tǒng)，包括電池組、電機(jī)、電控器、輔助電氣系統(tǒng)和車身控制系統(tǒng)等。其作用主要?dú)w納如下：

（1）控制新能源汽車的動(dòng)力系統(tǒng)，即電池組、電機(jī)和電控器的協(xié)同工作。通過電控系統(tǒng)的精確控制，電能可以轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并通過電機(jī)帶動(dòng)車輛運(yùn)行。這樣既確保了新能源汽車的動(dòng)力性能，也提高了能源利用效率。

（2）保護(hù)和管理電池。電池是新能源汽車的能量儲(chǔ)存裝置，電控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測電池的電壓、溫度和電流等參數(shù)，以保證電池的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)電池達(dá)到過充、過放或溫度異常時(shí)，電控系統(tǒng)會(huì)采取相應(yīng)的措施，如降低充放電速率或停止供電，以避免電池受損。

（3）控制輔助電氣系統(tǒng)的運(yùn)行，如電動(dòng)空調(diào)、電動(dòng)加熱器等。這些系統(tǒng)通過電控系統(tǒng)的控制，可以提供額外的舒適性和便利性功能，從而提升駕駛體驗(yàn)。

（4）控制車輛的底盤、轉(zhuǎn)向和制動(dòng)等。電控系統(tǒng)還包括車身控制系統(tǒng)，通過防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）和電子穩(wěn)定程序（ESP）等技術(shù)的應(yīng)用，電控系統(tǒng)可以保證新能源汽車在各種路況下的穩(wěn)定性和安全性。

新能源汽車的電控系統(tǒng)采用了先進(jìn)的硬件和軟件技術(shù)。其中，高壓電池組采用了先進(jìn)的鋰離子電池技術(shù)，具有高能量密度和長壽命的特點(diǎn)。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用了高效的永磁同步電機(jī)和先進(jìn)的電控器，具有快速響應(yīng)和高效能轉(zhuǎn)換的能力。輔助電氣系統(tǒng)通過電控系統(tǒng)的集中控制，可以實(shí)現(xiàn)智能化的環(huán)境控制和能源管理。車身控制系統(tǒng)采用了先進(jìn)的底盤和制動(dòng)系統(tǒng)，確保了車輛在各種路況下的穩(wěn)定和安全。此外，新能源汽車的電控系統(tǒng)還采用了先進(jìn)的故障診斷技術(shù)。通過故障碼診斷、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析和故障模式識(shí)別等技術(shù)手段，可以快速準(zhǔn)確地檢測和診斷電控系統(tǒng)中的故障，并提供相應(yīng)的修復(fù)建議。這大大提高了車輛的可靠性和可維護(hù)性。

3 新能源汽車電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.1 高壓電池組

高壓電池組是新能源汽車的能量來源，一般采用鋰離子電池技術(shù)。高壓電池組內(nèi)部由多個(gè)電池模塊組成，每個(gè)電池模塊又包含多個(gè)單體電池。模塊和單體電池之間通過電池管理系統(tǒng)（BMS）進(jìn)行管理和控制，確保電池組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。高壓電池組通常安裝在車輛的底部或后備箱底部，以便維護(hù)和更換。

高壓電池組的主要功能是存儲(chǔ)和釋放能量。在行駛過程中，電池組通過BMS監(jiān)測電池的電荷狀態(tài)，根據(jù)車輛的需求供應(yīng)電能，并通過充電系統(tǒng)對電池組進(jìn)行充電。電池組還負(fù)責(zé)管理和保護(hù)電池，如監(jiān)測電池溫度、電壓等參數(shù)，以防止過度充放電和過高溫度對電池的損害。

3.2 電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的電機(jī)是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械動(dòng)力的關(guān)鍵組件。新能源汽車通常采用永磁同步電機(jī)或異步電機(jī)。電機(jī)由轉(zhuǎn)子和定子組成，通過電磁原理產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，推動(dòng)車輛運(yùn)動(dòng)。電機(jī)的特點(diǎn)是高效、節(jié)能、響應(yīng)快。

電控器是控制電機(jī)工作的核心部件，負(fù)責(zé)控制電流、電壓和轉(zhuǎn)矩等。電控器根據(jù)車輛的需求控制電機(jī)的加速和制動(dòng)過程，實(shí)現(xiàn)對車輛動(dòng)力的精確控制。電控器通常通過PWM（脈寬調(diào)制）技術(shù)來控制電流和電壓的輸出，以提高系統(tǒng)的效率和響應(yīng)性。

3.3 輔助電氣系統(tǒng)

輔助電氣系統(tǒng)中的電動(dòng)空調(diào)是為了提供車內(nèi)舒適的溫度環(huán)境而設(shè)計(jì)的。與傳統(tǒng)燃油車不同，新能源汽車的電動(dòng)空調(diào)是通過電能驅(qū)動(dòng)的。電動(dòng)空調(diào)通過電壓和頻率控制制冷劑的壓縮和膨脹，從而控制車內(nèi)空氣的溫度和濕度。

電動(dòng)加熱器是為了提供車內(nèi)暖風(fēng)而設(shè)計(jì)的輔助電氣系統(tǒng)。在寒冷的氣候條件下，電動(dòng)加熱器通過電能加熱空氣，提供舒適的車內(nèi)環(huán)境。電動(dòng)加熱器通常通過電網(wǎng)或電池供電，能夠快速產(chǎn)生熱量。

3.4 車身控制系統(tǒng)

車身控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制和管理車輛的底盤部分，包括懸掛系統(tǒng)和減震系統(tǒng)等。通過電控系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)不同路況下的懸掛剛度和減震效果的調(diào)整，以提高車輛的駕駛穩(wěn)定性和舒適性。車身控制系統(tǒng)還包括轉(zhuǎn)向和制動(dòng)等系統(tǒng)。電控系統(tǒng)通過對轉(zhuǎn)向助力器和制動(dòng)器的控制，實(shí)現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向和制動(dòng)的精確控制。通過電子穩(wěn)定程序（ESP）等技術(shù)的應(yīng)用，電控系統(tǒng)可以提供更安全可靠的轉(zhuǎn)向和制動(dòng)功能。

4 新能源汽車電控系統(tǒng)故障診斷技術(shù)

4.1 故障診斷原理

故障診斷原理是故障診斷技術(shù)的基礎(chǔ)。故障診斷的目的是通過檢測和分析車輛的異常狀況，準(zhǔn)確判斷故障的類型和位置，并提供解決方案。故障診斷原理主要包括故障檢測、故障識(shí)別和故障定位三個(gè)步驟。故障檢測是采集車輛傳感器和控制器的數(shù)據(jù)，找出與正常工作狀態(tài)不符的異常信號。故障識(shí)別是通過對異常信號進(jìn)行分析，確定故障的類型和范圍。故障定位是通過進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析和試驗(yàn)，確定具體故障的位置和原因。

4.2 故障碼診斷技術(shù)

原理和流程：故障碼診斷技術(shù)是故障診斷的一種常用方法。故障碼是車輛的故障診斷系統(tǒng)自動(dòng)生成的編碼，用于指示故障的類型和位置。故障碼診斷技術(shù)基于經(jīng)驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)化的故障碼定義，通過對故障碼的解讀和分析，可以快速定位故障并提供修復(fù)方案。故障碼診斷的流程包括掃描故障碼、記錄故障碼、解讀故障碼、定位故障位置和修復(fù)故障等步驟。

應(yīng)用和效果：故障碼診斷技術(shù)的應(yīng)用廣泛，能夠?yàn)楣收闲迯?fù)提供重要的指導(dǎo)。通過掃描和解讀故障碼，技術(shù)人員可以快速了解車輛故障的情況，準(zhǔn)確定位故障所在，并制定相應(yīng)的修復(fù)方案。故障碼診斷技術(shù)能夠大大縮短故障排除的時(shí)間，提高故障排除的效率，降低維修成本。

4.3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析技術(shù)

一是監(jiān)測和分析方法，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析技術(shù)是一種通過監(jiān)測車輛系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對其中的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和判斷的技術(shù)。通過傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測電控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的故障隱患。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析技術(shù)主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、特征提取和異常檢測等步驟；二是故障隱患檢測與預(yù)警，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析技術(shù)的應(yīng)用可以幫助監(jiān)測和檢測新能源汽車電控系統(tǒng)的故障隱患。通過對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析和比對，可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的異常情況，并及時(shí)提供預(yù)警。這樣，技術(shù)人員可以在故障發(fā)生之前采取相應(yīng)的措施，避免故障的擴(kuò)大和損失的產(chǎn)生。

4.4 故障模式識(shí)別技術(shù)

一是模式庫建立，故障模式識(shí)別技術(shù)是通過建立故障模式庫和相應(yīng)的算法，實(shí)現(xiàn)對故障模式的識(shí)別和定位。故障模式庫是根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立起來的，包含了各種可能出現(xiàn)的故障模式。通過對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和模式庫進(jìn)行比對和匹配，可以準(zhǔn)確地識(shí)別和定位故障；二是故障定位和修復(fù)建議，故障模式識(shí)別技術(shù)不僅可以識(shí)別故障，還可以提供相應(yīng)的修復(fù)建議。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)可以根據(jù)識(shí)別的故障模式，給出修復(fù)故障的具體方案和建議。這大大縮短了故障排除的時(shí)間，提高了維修效率。

5 案例分析

現(xiàn)以特斯拉Model S為案例分析其充電系統(tǒng)中的電控系統(tǒng)故障分析。特斯拉Model S是一款非常受歡迎的新能源電動(dòng)汽車，其充電系統(tǒng)的可靠性對于車輛行駛續(xù)航至關(guān)重要。然而，充電系統(tǒng)的故障難以避免。假設(shè)車輛的充電速度明顯降低，而充電樁與充電線都沒有問題，此時(shí)我們就需要對充電電控系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷。

首先，我們需要進(jìn)行故障識(shí)別。通過汽車診斷儀與特斯拉Model S的OBD接口相連，獲取電控系統(tǒng)的故障碼。假定故障碼顯示為“P0D1E 充電機(jī)溝通失效”，此故障碼提示我們充電機(jī)與車載充電控制器之間的通信出現(xiàn)問題。

在查找原因之前，需要了解特斯拉Model S的充電系統(tǒng)的主要組成部分。特斯拉充電系統(tǒng)由充電樁、充電線、充電接口、充電機(jī)、車載充電控制器和高壓電池等部分組成。為找出通信故障的原因，我們需要逐一排查。

首先排查硬件連接問題。檢查充電線與充電機(jī)之間、充電機(jī)與電池控制器之間的連接線是否松動(dòng)或損壞。如果檢查無誤，則繼續(xù)排查。

其次，檢查故障部件。我們需要進(jìn)一步檢查充電機(jī)是否工作正常?？梢杂檬静ㄆ鳒y量充電機(jī)的CAN總線信號，判斷其是否在正常范圍。同時(shí)，用診斷儀讀取充電機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)，了解充電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。若發(fā)現(xiàn)信號或數(shù)據(jù)異常，則很有可能是充電機(jī)出現(xiàn)問題，需要對充電機(jī)進(jìn)行維修或更換。

若充電機(jī)沒有問題，接下來檢查車載充電控制器。類似地，使用診斷儀對控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取及信號檢測，判斷其是否異常。若異常，則可能需要對控制器進(jìn)行維修或更換。

最后，如果上述部件都沒有問題，有可能是充電系統(tǒng)軟件出現(xiàn)故障。這時(shí)需要對特斯拉Model S的充電系統(tǒng)進(jìn)行升級或重新燒寫程序，恢復(fù)正常充電功能。

通過分析特斯拉Model S充電系統(tǒng)的電控故障診斷過程，包括故障識(shí)別、硬件排查、故障部件檢測以及軟件升級等步驟，從而有針對性地解決問題，確保車輛的可靠性和安全性。

6 面臨挑戰(zhàn)

隨著新能源汽車的不斷發(fā)展，電控系統(tǒng)故障診斷技術(shù)也日益成為汽車維修和保養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。然而，新能源汽車的電控系統(tǒng)故障診斷技術(shù)仍然面臨許多挑戰(zhàn)。以下是其中的一些挑戰(zhàn)：

（1）復(fù)雜性：新能源汽車的電控系統(tǒng)相對傳統(tǒng)汽車更為復(fù)雜。它們集成了各種傳感器、控制模塊和電池管理系統(tǒng)，這使得對故障進(jìn)行有效的診斷變得非常困難。識(shí)別特定問題的根本原因和確定相關(guān)組件的狀態(tài)變得更加復(fù)雜。

（2）缺乏標(biāo)準(zhǔn)化：目前，新能源汽車的電控系統(tǒng)沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。不同廠商的電控系統(tǒng)可能存在差異，這增加了故障診斷的難度。同時(shí)，缺乏標(biāo)準(zhǔn)化還使得技師們在進(jìn)行維修和保養(yǎng)時(shí)需要不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)不同的電控系統(tǒng)。

（3）數(shù)據(jù)獲取和處理：新能源汽車的電控系統(tǒng)涉及大量的數(shù)據(jù)和信息，包括車輛的實(shí)時(shí)狀態(tài)、電池的電量和溫度等。然而，如何有效地獲取和處理這些數(shù)據(jù)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。同時(shí)，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性和實(shí)時(shí)性也是診斷技術(shù)所面臨的問題。

（4）專業(yè)知識(shí)和技能：電控系統(tǒng)故障診斷需要專業(yè)的知識(shí)和技能。由于新能源汽車的技術(shù)更新較快，汽車技師們需要不斷學(xué)習(xí)和更新知識(shí)，并掌握新的診斷工具和技術(shù)。

（5）軟件更新和升級：新能源汽車的電控系統(tǒng)有時(shí)需要進(jìn)行軟件更新和升級，以解決一些性能問題或修復(fù)潛在的安全隱患。然而，軟件更新和升級可能存在風(fēng)險(xiǎn)，如果不正確操作，可能會(huì)導(dǎo)致更多的問題。因此，如何正確地進(jìn)行軟件更新和升級也是一個(gè)挑戰(zhàn)。

解決這些挑戰(zhàn)需要汽車制造商、技師和相關(guān)研究機(jī)構(gòu)的共同努力，不斷提高技術(shù)水平和專業(yè)素質(zhì)，以確保電控系統(tǒng)故障診斷的準(zhǔn)確性和有效性。

7 未來展望

隨著科技的不斷進(jìn)步和新能源汽車市場的不斷壯大，新能源汽車電控系統(tǒng)也將會(huì)面臨更加廣闊的發(fā)展空間和機(jī)遇。筆者對其未來的發(fā)展方向從以下幾個(gè)方面進(jìn)行展望：

（1）注重電控系統(tǒng)的智能化和互聯(lián)化發(fā)展。隨著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，新能源汽車電控系統(tǒng)可以與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更智能、更高效的控制和管理。例如，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程升級和故障預(yù)警等功能，提供更全面、個(gè)性化的服務(wù)。

（2）加強(qiáng)電控系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性研究。隨著新能源汽車的普及程度不斷提高，對電控系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性要求也越來越高。因此，未來的發(fā)展方向需要加強(qiáng)對電控系統(tǒng)的安全性分析和防護(hù)技術(shù)的研究，防范可能出現(xiàn)的安全漏洞和風(fēng)險(xiǎn)。

（3）電池技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展也將對電控系統(tǒng)的未來發(fā)展產(chǎn)生重要影響。新材料、新結(jié)構(gòu)和新工藝的應(yīng)用將改善電池的能量密度、安全性和充電速度，提高電控系統(tǒng)的性能和車輛的續(xù)航里程。

總之，新能源汽車的電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和故障診斷技術(shù)在提高汽車性能和可靠性方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。通過合理的電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和先進(jìn)的故障診斷技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對電池組的管理和保護(hù)，以及實(shí)現(xiàn)車輛輔助電氣設(shè)備和車身控制系統(tǒng)的運(yùn)行，電控系統(tǒng)為新能源汽車的性能和可靠性提供了關(guān)鍵支持。未來，新能源汽車電控系統(tǒng)將繼續(xù)向智能化、互聯(lián)化、安全穩(wěn)定化方向發(fā)展，為解決能源危機(jī)和環(huán)境問題做出了重要貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚明泉，陳壯，徐利升.新能源汽車電控系統(tǒng)組成及故障管理技術(shù)[J].農(nóng)機(jī)使用與維修， 2023（09）：033.

[2]趙福利.新能源汽車電控技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展研究[J].時(shí)代汽車，2022（09）.

[3]楊楠，趙婧.新能源汽車電控技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展研究[J].專用汽車，2022（11）.

[4]范海燕.新能源汽車電控技術(shù)比賽排障之我見[J].汽車維護(hù)與修理，2021（02）.