新能源汽车电控系统电磁干扰故障分析与检修方法

苏超杰

新能源汽车电控系统电磁干扰故障分析与检修方法

苏超杰

（河南工业贸易职业学院，河南 郑州 450012）

电子控制系统是新能源汽车的核心组件之一，但是在电子控制系统中经常会发生各种电磁干扰。该系统会在故障下引起各种故障，从而使车辆无法正常执行操作指令，这是车辆行驶安全所面对的主要挑战之一。文章探讨了可以用于排除新能源汽车的电子控制系统中电磁干扰的方法，并对其故障进行必要的分析，以完成其维修工作。

新能源汽车；电控系统；电磁干扰；故障检修

引言

当前新能源汽车已经成为主要的交通工具之一，并在人们的生活中起着举足轻重的作用，同时越来越受到人们的青睐[1]。然而，新能源汽车中存在各种类型的故障，都会对于新能源汽车的安全驾驶造成重大挑战，其中由电磁干扰引起的故障是典型检修故障。而近年来，电子控制技术已广泛用于现代新能源汽车的各种控制系统中，以显著优化新能源汽车的整体性能，但是这些新技术的应用对整个车辆电气系统的可靠性提出了更高的要求，即每个电子设备和每个电子控制系统必须相互适应，并且不得相互干扰，这就要求车辆电气系统中的整体检修维护水平较高。

1 新能源汽车电控系统电磁干扰故障主要原因

1.1 点火系统电磁干扰点

车辆中的电磁干扰是指在发动机、继电器、开关和其他车辆部件工作时发生的电磁干扰。车辆外部的电磁干扰是指各种电气设备如高压线、无线电等设备导致的干扰，以及由雷电等自然现象引起的电磁干扰。点火系统中的点火线圈、火花塞、分配器和高压线是重要干扰源，尤其是火花塞是引起高频电磁干扰的主要组件。当点火线圈的初级电路断开时会在初级电路中产生阻尼振荡，通常来说一次电压的最大幅度通常为300到500V，而如果没有有效的抑制措施来抑制此瞬态电压，则它会与电子设备捆绑在一起并构成威胁，甚至可能通过电缆对其他电子设备造成严重干扰。与此同时，在次级线圈中感应的次级电压最大值通常为20,000~30,000V，足以打破火花塞的电极间隙并产生电火花放电。而火花放电会在周围区域产生大约0.15至1000MHz的宽带电磁波，并在十米内的电子设备中引起强烈的辐射干扰。

1.2 交流发电机充电系统电磁干扰

通常来说，交流发电机使用碳刷和滑环将励磁电流引入转子线圈中。在运行过程中，只要两者之间的接触稍有变化就会产生电火花，进而产生电磁波。其次，发电机控制器自动将励磁电流调整到输出电压的水平，且由于电子控制器使用的设置方法是立即关闭，因此会在磁场线圈中产生具有频率和峰值的自感应电动势。电动势也会转换为电磁干扰波，如果在发电机重载和高速运行期间突然中断了电池和发电机之间的连接，则发电机的输出电压会立即上升到125V，这一脉冲电压会导致电气控制系统发生故障，例如ECU控制的喷油器。

1.3 电动机运作过程中的电磁干扰

新能源汽车中内部存在的电磁干扰电动机包括起动机、风扇电动机、刮水器电动机、加热电动机、ABS泵电动机、高度自动调节电动机、门窗玻璃电动机等。由于这些电动机基本上是带有碳刷和换向器的直流永磁电动机，因此在操作过程中，尤其是在高速操作过程中会不可避免地会产生电火花，进而引起强电磁波。起动器的电磁干扰频率也与起动器的速度有关，其电流峰值高且抗扰性强，而特征是仅在发动机启动时才产生故障。其他引擎的频率和峰值比启动器的频率和峰值弱，但是它们产生的电磁干扰会在新能源汽车的整个驾驶过程中产生，因此往往会具有更大的负面影响。

1.4 继电器触点电磁干扰

新能源汽车所遭受的电磁干扰可分为车辆内部和外部两种类型的干扰。外部干扰对新能源汽车的电子控制系统的影响相对较小。因此下文主要分析新能源汽车中的电磁干扰现象。在新能源汽车的运行过程中触点会高速的打开和关闭，而在打开晶体管的正常工作电压时，线圈变成具有高频谱的高能量瞬态干扰源，其工作电流可以达到10至20A数十倍，从而在高速状态下产生强电磁波辐射，并且峰值振荡电压高，则会在继电器周围产生并通过空气或相关电线辐射。如果未严格屏蔽干扰信号，则发动机的不同频率将会严重损害新能源汽车的电子控制系统正常运行。

1.5 电磁耦合干扰

新能源汽车电气系统中有大量的电线束和多点接地回路，较长的非屏蔽布线和接地阻抗会在新能源汽车电气系统中产生磁感应耦合和电容耦合。与此同时，如果一根电线上的电流流过其公共阻抗通道，这也会在另一根公共接地电缆上的公共接地阻抗耦合中引起干扰，该类型的耦合噪声电压最大幅度可能达到200V以上，持续时间在几百毫秒以内，这可能会导致某些电子设备受到严重干扰。电磁干扰对新能源汽车电子控制系统的影响是复杂的，部分情况下甚至会导致电子干扰，而控制单元发出错误的命令会导致不同执行器故障，从而严重影响到汽车行驶的安全性、可靠性和稳定性。此外，许多电磁耦合干扰可以通过两种方式影响车辆的电子控制系统，一种是影响车辆电子控制系统的传感器输入从而使其变形，进而使ECU输出与发动机工况不匹配的电子控制信号，最终使执行器发生故障。另一种是破坏ECU输出信号，导致输出信号发散并误导执行器。

2 新能源汽车电控系统电磁干扰故障分析与检修

2.1 明确检修基本思路

新能源汽车电控系统电磁干扰故障检修的基本思路可以分为几个不同的步骤，第一个方面是对解码器进行必要分析，在这一过程中读取错误代码并判断每个参数的变化范围，分析一些更关键的参数以阐明变化的主要原因。第二方面是用示波器进行必要的测试，示波器是基于实际检测原理来是对特定组件执行波形检测，将检测后获得的波形与正常条件下该组件的波形进行比较，从而确定是否存在差异，并发现是否存在可疑点，然后寻找差异干扰点。接下来是使用测试结果来确定干扰源[1]。检查人员应检查点火线圈、电动机电刷和可疑部分周围的屏蔽线，从而找出问题的原因并根据对错误原因的分析。此外，考虑到低速时产生的信号电压不强，但会使得传感器线的屏蔽功能严重受损，且较强的车轮速度信号会受到周围电磁波的影响，因此电子ABS控制器无法根据车轮速度传感器信号准确判断车轮速度，从而导致ABS异常运行，并且车辆自诊断确定ABS是运作异常，进而判断轮速传感器中是否存在故障。

2.2 合理分析关键参数

对新能源汽车电子控制系统中的电磁干扰进行故障排除是十分必要的。技术人员在故障检测时首先应当使用解码器分析并读取错误代码，从而确定各个参数的范围、变化范围和灵敏度，在这一过程中故障检测的重点是发动机转速、曲轴位置、凸轮轴位置传感器发出的信号等。此外，考虑到使用示波器测试是最为有效和最全面的故障测试方法，技术人员通过将被测零件的波形与正常波形进行比较，可以迅速发现受电磁干扰影响的可疑零件，然后根据测试结果来找到可能受到电磁干扰的干扰源可疑部分并进行高效的检修。

2.3 采取对比性检修

采取对比性检修的优越性是不言而喻的。在某新能源汽车故障诊断分析时，技术人员使用解码器分析数据并进入电机系统以读取错误代码，结果发现未保存任何错误代码，而由于无法启动引擎因此无法进行数据流分析。因此技术人员在用起动器反复驱动发动机后，确定在起动器开启和起动停止时两个气缸会产生高压，技术人员使用万用表在规定范围内检查曲轴位置传感器，速度传感器和凸轮轴位置传感器的电阻，并拆下三个传感器来检查曲轴皮带轮的信号凸出齿，然后用示波器分析波形。结果发现，除正常方波以外的每个传感器波形都有杂乱的波形噪声，因此可知，曲轴位置传感器、速度传感器和凸轮轴位置传感器存在电磁干扰。技术人员根据测试结果来找到干扰源，并从每个气缸上拆下火花塞，然后将其安装在电源线上以测试火情。接下来技术人员用手转动曲轴时，发现六个气缸可以连续产生高压电流，ECU端部传感器的信号波形是纯矩形波且没有干扰，因此是起动机驱动发动机时发生故障，技术人员在确定故障的根源是起动器后很快完成设备整修。

2.4 做好故障排除工作

目前，新能源汽车中越来越多地使用电子新能源汽车技术，这导致越来越多的电磁干扰问题，一些无代码错误和伪代码错误大大增加了维护工作的困难。通常来说许多错误代码表示错误部分是轮速传感器，电子ABS控制和传感器电路是基于以前的经验确定四个传感器同时损坏的，并且ABSECU故障的可能性不高。因此，维护人员应将重点放在传感器电路上，检查线路是否损坏，接触不良等。检查线路时，确定每条传感器信号线的连接良好，若仅屏蔽电缆被严重损坏，可以认为，故障是由于传感器信号的屏蔽线损坏所致，它引起了强烈的电磁干扰，导致整个ABS异常运行，并且ABS警告灯亮起。然后，维修人员应修理车轮速度传感器信号线的屏蔽电缆，删除错误代码后，进行测试，若未找到ABS警告灯，点亮并纠正错误。

3 结束语

总而言之，本文首先讨论电磁干扰的几种主要来源，接下来讨论了电磁干扰对新能源汽车电子控制系统的影响。在这之后分析了如何解决新能源汽车电子控制系统中的电磁干扰，希望能够为新能源汽车电控系统电磁干扰故障分析与检修方法的研究提供必要的理论研究支持。上述研究为推动新能源汽车的研发技术水平不断攀升的基础上，确保新能源汽车的使用功能以及实用功能均能够得到满足提供了帮助，希望能够成为当前新能源汽车研究相关工作人员需要重点新研究点之一。

[1] 杨鹏.汽车电控系统的电磁干扰故障分析和检修[J].科技风,2015 (12):108.

[2] 钟家明.新能源汽车电控系统二次开发平台研究[D].华南理工大学,2015.

New Energy Vehicle Electronic Control System Electromagnetic Interference Fault Analysis And Repair Method

Su Chaojie

( Henan Vocational College of Industry and Trade, Henan Zhengzhou 450012 )

Electronic control system is one of the core components of new energy vehicles, but in the electronic control system often occurs a variety of electromagnetic interference. The system will cause various faults under the fault, so that the vehicle can not normally execute the operation instructions, which is one of the main challenges facing the vehicle safety. This paper discusses the method of eliminating electromagnetic interference in the electronic control system of new energy vehicles, and analyzes its fault to complete its maintenance.

New energy vehicle; Electronic control system; Electromagnetic interference; Troubleshooting

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1671-7988(2020)24-182-03

U260.352

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1671-7988(2020)24-182-03

苏超杰（1981-），男，河南周口人，硕士研究生，讲师，就职于河南工业贸易职业学院。研究方向：汽车电控系统。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2020.24.059

CLC NO.: U260.352