新能源汽车的故障分析与对策

杨小荣

Abstract： In 2018， the concept of carbon neutrality was put forward for the first time. In order to reduce global carbon dioxide emissions， building a green and low-carbon energy system， reducing petrochemical energy consumption and promoting energy transformation have become the key words of the development of the current era. New energy vehicles show vigorous development vitality because of their low carbon and environmental protection characteristics. In this paper， the maintenance differences between traditional vehicles and new energy vehicles will be comprehensively analyzed and compared， and the fault analysis and solutions of new energy vehicles will be deeply studied from the perspective of technology upgrading， in order to optimize the maintenance and fault diagnosis technology of new energy vehicles and lay a solid foundation for the next promotion of new energy vehicles.

關键词： 新能源;故障;动力

Key words： new energy;failure;power

中图分类号：U46                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2022）04-0170-03

0  引言

相关数据显示，截至2020年底我国新能源汽车的保有量已经突破400万辆，随着新能源汽车的市场保有量增加，售后维修行业也迎来了发展的契机。相对于传统燃油汽车而言，新能源汽车更具科技感也更加智能化，二者最大的区别在于驱动方式，所以无论是零部件布局还是维修理论皆不能一概而论。对于新能源汽车故障分析而言，电子集成度更高，因此维修也更加偏向理论分析，故障分析的过程中现代仪器检测的辅助也有着至关重要的作用。

1  新能源汽车与燃油车故障分析的差别

1.1 新能源汽车电子电路更为复杂，故障分析与判断更为严格

新能源汽车主要依靠高压动力电池提供驱动能量，因此电路系统和燃油车有着很大的差异，最主要的体现为电驱系统的高电压上。电动汽车动力电池由上百个电芯通过小组并联扩容与串联升压的方式组成，其总电压可达千伏，其维修涉及高压作业模块，过程中存在着一定的安全隐患，且整个新能源汽车在工作过程中涉及到的电路系统异常复杂，因此对维修技术要求较高。在传统燃油车维修领域，更侧重于机械部件维修和低压故障检修，对高压维修技术要求较低，这和新能源汽车维修有较大区别。新能源汽车维修专业人员除了具备扎实的电路相关知识，计算机控制系统相关知识外，还需精通传感通信知识。因此在进行故障分析判断的过程当中，需要进行全方位的知识升级，并且用先进检测设备+经验的方式进行故障诊断。

1.2 新能源汽车故障分析更加抽象，对人才需求更高

新能源汽车故障诊断与传统燃油汽车故障诊断有较大不同，新能源汽车在开发研制的过程当中，融入了大量先进的电子技术、信息通信技术以及智能网联技术。无论是驾驶系统还是操控系统都更加智能化。大量电子信息技术以及集成化模块的使用会增加故障排除和分析的难度，想要提升故障诊断的准确率，首先要对新能源汽车故障分析的复杂性有一个正确的认识，吸纳全新的科学理念，其次必须逐步提升维修人员技术水平，以满足新能源汽车复杂性的维修要求。但就我国目前情况而言，传统汽修人员比比皆是，而新能源汽车维修领域的人才比较匮乏，且整体技能水平有待提高。想要突破该种境遇必须形成一个有效的人才培养体系，可以通过校企合作等方式搭建人才培养平台，并聘请专业素养高的专业人才进行针对性的技能和经验传授。整个教学过程当中应该紧跟新能源汽车产品发展趋势，强化电子诊断技术在新能源汽车故障分析判断的应用，同时扩大维修服务半径形成更有效、更具性价比、更具专业性的维修服务体系。

2  不同类型新能源汽车故障分析要点

2.1 油电混合型新能源汽车故障分析要点

油电混合动力汽车的驱动过程由燃油发电机以及电机同时实现，和传统燃油汽车相比，油电混合动力汽车不仅能够实现燃油经济性，也在舒适性和加速性当中也有着不错的表现。油电混合汽车启动是以电力启动为基础的，不仅安静无噪音而且避免了燃油发动机在启动之初功率利用率差的弊端，且可有效提高续航能力。油电混动汽车根据不同工况自由切换油/电驱动力，可最大限度优化汽车工作效率，但是既有电动系统又有油动系统的特点决定了其自重较大，生产成本较高，整车结构复杂，给维修和养护带来了一定难度。

所以，针对油电混合动力汽车，对其进行故障分析和判断时必须要同时考虑油路系统以及电路系统两个层次，对油路系统进行障碍分析判断的过程当中与传统燃油汽车维修方式几乎一致，但对其电路系统故障进行分析判断时相对来讲比较复杂，判断时应根据实际情况进行技术选择。与其他新能源汽车不同的是，油电混合动力汽车是具备发动机的，所以在进行故障分析时要兼顾考虑其燃油驱动部分的故障。

以丰田普锐斯为例，作为全球首款大规模生产的混合动力车辆堪称新时代潮流混合动力轿车典范。该款车型采用混合动力装配，燃油经济性好，同时配备了先进的电子控制技术设备。丰田普锐斯动力系统采用高压电路电动机电压500V，动力电池组额定电压为101.6V，蓄电池质量较轻可以为IMA系统提供能量，故障分析维修时应该实现针对性的检查，如果出现不能正常启动的故障，需要从油路和点火系统层面逐一排查，对其进行故障分析时故障的检查顺序为变频器、转换器、速度传感器、温度传感器以及加速踏板位置信号的检查，检查的过程当中要注意戴好绝缘手套，通过系统警告灯以及故障码完成基本判断，同时利用欧姆表测量端子之间的电阻和电压，一旦发现电阻电压值与规定标准值有所差异，应对其变速驱动桥总成及時更换。

2.2 纯电动新能源汽车故障分析要点

纯电动汽车主要是由动力电池、驱动电机和控制系统组成，其工作能量全部来自于动力电池，通过电池向驱动电机提供电能进而驱动汽车行驶。在对纯电动汽车进行故障分析的重点在于动力电池的故障、驱动电机的故障和控制系统的故障。整个电气系统包含高压电气系统、低压电气系统以及CAN通讯网络系统，其中高压电气系统包含电池组、驱动电机系统、电压转换器、以及安全管理系

统等。

对于燃油汽车，发动机未启动车辆无法行驶，而对于纯电动汽车来讲，高压蓄电池不上电，车辆无法行驶，高压上电的过程实际上就是确保线路安全的前提下，将动力电池所输出的高压直流电供给驱动电机的过程。高压正常上电是纯电动汽车正常行驶的前提，也是故障率较高的点之一。其中，高压互锁、绝缘故障以及控制系统的故障最为突出，一旦发生此类故障，纯电动汽车将不能启动。专业维修人员只有对纯电动汽车结构和工作原理有深入的了解，且熟悉上电流程，才能实现积极有效的判断。

江淮纯电动汽车为例，江淮纯电动车整车采用CAN通信系统，驱动电机控制器PCU内部集成DC/DC模块能够将电池高压转换成低压持续提供低压系统供电。若车辆无法正常启动，首先应该插接整车诊断口，上电控制器读取上位机监测数据，对CAN通讯系统故障进行判断，一旦电子检测系统检查发现DC/DC模块损坏导致汽车无法启动，应及时进行更换排除故障。另外，在江淮纯电动汽车行驶过程当中，仪表盘显示限功率模式车速无法提升也是常见的故障。真该故障的原因在于IGBT过热或者电池单体温度过高，如果车辆IGBT温度高于85摄氏度，首先要对冷却水箱冷却液液位进行检查，其次检查PCU控制器本身内部水道有无堵塞，最后查看是否因冷却系统不循环而导致车辆限功率，根据诗句判断进行维修，对继电器或者水泵总成进行更换。

2.3 燃料电池汽车故障分析要点

燃料电池汽车是用来作为燃料的氢在汽车配置的燃料电池中与空气中的氧气发生氧化还原反应，产生电能供给驱动电机，再由驱动电机带动汽车中的机械传动机构，从而产生驱动力的汽车。相较于其他新能源汽车而言，燃料电池电动汽车结构组成更为复杂，市场保有量小，燃料补充不方便，但核心驱动流程与常规电动汽车类似。

燃料电池电动汽车完成故障分析判断的过程当中，应参照纯电动汽车故障诊断特点，以检测技术为基础、同时结合电子技术和计算机技术进行综合检测。但与纯电动汽车相比，燃料电池电动汽车在能量储存方面有着显著的不同，所以能量储存部分应该作为要点给予重视。

以丰田Mirai为例，该款汽车是丰田汽车公司生产的第一款氢燃料电池汽车，有效地将发电所需的氢气以及空气输送到燃料电池并产生电能驱动牵引电机。对于该款车型而言，高压电零部件构成比较复杂，配备了高电压镍氢动力蓄电池由34个7.2伏低压镍氢电池模块串联而成，采用与混合动力汽车相同的电机驱动方式。引起车用燃料电池系统故障的原因有很多，包含机械因素、电气因素、也包含人为因素以及设备因素，在对其进行故障判断的过程当中首先要确保燃料电池系统功能正常使用，因为对于燃料电池而言，若故障产生未能及时检测维修处理轻则导致性能降低重则导致直接损坏，且氢气是一种易燃易爆的气体，因此故障产生很容易引发爆炸危险，整个检测过程以常规电动汽车故障分析为参考，借助电子检测设备分别对燃料电池、发动机的传感器、执行器以及控制器进行诊断。

3  新能源汽车的常见故障分析与对策

3.1 动力电池故障

在新能源汽车故障当中电池故障是高发因素，电池安装前要通过并串联的方式进行增容增压，输出时通过转换器转换为三相交流电实现动力输出。在提供各种辅助装置电能来源时也会通过DC/DC转换器将高压直流电转换为12伏的低压直流电，新能源汽车动力电池故障主要表现在以下几方面：

①过度充放电引起的故障：基于现有的正极材料和电池制造水平，单体电池之间尚不能达到性能的完全一致，在通过串并联方式组成大功率大容量动力电池组后，苛刻的使用条件也易诱发局部偏差，从而引起安全问题。以目前技术尚不能避免过充和过放对于动力电池的损伤，大容量单体电池在充放电时容易产生过热，而单体电池有一定的温度耐受范围，超过上限会影响电池安全和性能。极端情况下，锂电池过热或者过充会导致热失控，电池破裂甚至爆炸，需要BMS来严格控制充放电过程，避免过充、过放、过热。所以有必要检测和控制温度。

新能源汽车动力电池是新能源汽车的动力系统也是结构的关键，通常情况下会通过其续航能力来完成性能的判断，因为电池出现故障不仅限制功率输出影响出行使用，同时还会产生较大的安全隐患，必须提起足够的重视，密切地关注电池充电环境、使用环境以及电池的健康状况。一般而言，新能源汽车电池检查的周期应该在三个月左右，一旦发现动力电池出现了过度磨损的情况基本上已经没有维修的意义，必须要进行及时的更换。

②无法正常充电：电池无法充电在新能源电动汽车当中是非常常见的故障，产生该种现象的原因比较复杂，在进行故障分析时应该逐一排查，首先要确保充电器和主板之间实现了正确的连接，其次要确认BMS是否出现加载失败的故障，最后充电保险丝一旦发生熔断也会导致充电无法完成，对其进行判断的过程当中可以用万能表辅助测试。一旦确定了故障原因必须要进行及时的处理，发现接插松动需要及时紧固调整，发现保险丝熔断要及时进行

更换。

③电压异常：电池电压的异常具备很大的危险性，在进行故障排除时首先还是要确定实际电压，通过万用表来进行测量与控制电压实现比较，若其中偏差较大则需要考虑更换全新的电池;其次采集线的终端是否有螺栓松动或者集线与端口连接不佳的现象产生也会影响单体电压采集的准确性，可以通过更换或者加固进行良好状态的保持;最后保险丝的熔断也会产生相应的电阻值导致熔断器超出相应的范围产生电压异常，需要对保险丝进行及时的更换。

④绝缘故障：新能源汽车电池绝缘故障UI导致漏电，因此要及时断开PCU、充电机以及空调等设备。检测的过程中首先应该利用欧照表进行测量检查是否高压线或者连接器出现破损，测量完成之后确定故障出处对相关零件进行更换;其次，如果是因为电池箱进水或者发生电池液泄漏的情况而导致的绝缘故障一定要及时地进行干燥处理，处理过程当中如果发现电池不能正常使用，有必要进行电池更换;最后确认采集线或者高压板是否出现错误也是漏电状况的主要原因。

3.2 驱动系统故障

在新能源汽车工作的过程当中，驱动系统的作用是将电能转化为机械能，其在工作的过程。当中包含有众多子系统，这些子系统既相互独立又相互联系。因此，在进行故障诊断的时候面对着较大的难题。该分析判断的过程中不仅需要维修人员拥有超高的技术水平，还需要具备丰富的维修经验，能够迅速地借助专业的故障检测设备完成故障排除。

①驱动电机故障：电源为驱动电机提供电能，所以驱动电机执行的是控制单元的命令，不过驱动电机的组成比较复杂，包含电机控制器、电驱动组成、变速器磁路电路以及机械系统等，所以在对其进行故障判断维修的过程中需要花更多的心思，整个故障检测维修过程当中，可以通过故障码读取、高压系统检测、电机控制率检测、MCU电源保险以及继电器的检测进行故障判断，主要的故障包含短时间内汽车负债的降低从而形成电机扭矩控制失败以及电机低压信号线插头出现松动等情况导致的电机超速运转故障;如果是控制器损坏造成的电机超速故障则需要对其进行维修或者更换，如果是因为信号线插头松动引起的超度故障只需要在简单的检查之后插紧就可以了。另外，在驱动电机工作的过程当中，一旦驱动电机旋转变压器出现故障，首先要利用万用表对控制器旋变线以及电机接线进行判断检查，如果在检查的过程中发现旋转变压器两端电阻无限大，则需要及时更换。当然，电机缺陷故障也是非常常见的，一旦电机在工作运转的过程中发现有电机持续抖动噪音增大的现象，则可以判断为电机缺陷故障。该故障的主要原因在于电机当中的某一个霍尔元件损坏，故障分析时必须要对齐两端的电阻进行检查测量，并及时采取更换措施确保电机相位的精确。

②电动机控制器故障：对于新能源汽车驱动系统而言，其本身结构和物理特性具备一定的特殊性，所以相互间会有电磁兼容性的问题产生，输入电源线和接地线故障、直流侧电容短路以及相电流过流等都会造成电动机控制器的故障，在对该种故障进行处理时对症下药即可。进行故障判断的时候，首先要对电动机控制器外观进行检查，检查表面是否有油渍、污垢，检查冷却水管接头处有无裂纹渗漏现象;同时排除其外观、磕碰、变形、损坏。其次，要对电动机控制器的端子以及高低电压插接情况进行检查，排除接插故障;另外一旦车辆在充电或行驶过程当中发生动力电池绝缘的故障也会影响电动机控制器的工作，此时需要对其电阻值进行检查。

3.3 变速器故障

新能源汽车行驶过程当中，变速器的作用主要是保证調速以及倒车等操作的稳定性。因此，随着使用时间的延长变速器内部零件会产生磨损引发一系列故障，在对变速器进行故障诊断时应该以数据入手。

①离合器压力值异常：当超车、爬坡等驾驶行为发生时即便猛踩油门也没有实现速度的提升，继而变速器出现打滑或者异响，产生该种故障的主要原因在于离合器或者是制动器摩擦片损坏导致，首先需要对电动车的离合器压力数值进行检测。离合器的实际压力在300～2800kPa之间，分离状态时在300～500kPa之间;结合状态时，在800kPa以上，如果在检测的过程当中，发现离合器压力已经高于2800kPa说明离合器已经烧毁，需要及时进行更换;若在行驶的过程当中产生突然熄火或者无动力输出的现象且离合器压力值低于300kPa，首先要对变速器的油量进行检查，若油量不足需要及时得以补充，若充足需要更换电液模块。若变速器油量排除之后无动力输出无法启动的故障仍未消除，则需要拆箱进行进一步的检查。

②传感器电路故障：变速器无法实现升档和换挡的自动切换，且在低档升高档的过程当中不能够实现连续操作，则表明传感器或者电路发生故障，最为典型的现象就是冲击较大时听到巨大的换挡声并感觉汽车有明显震动。首先应该对电液模块以及自动变速器控制单元进行检查，查看插接件是否连接紧密，链接针脚有无歪斜现象，若各电路之间的连接没有问题则需要对电液模块进行更换， 更换以后的故障仍未排除需要更换变速器处理。

4  综述

油价的攀升、能源的紧缺、环境问题的日益凸显成为当今时代急需解决的问题，伴随着资源节约型、环境友好型发展战略的贯彻实施，国家对新能源汽车发展给予了重点关注和重点扶持。新能源汽车的结构核心技术与传统燃油汽车有所不同，在对其进行故障分析以及解决的过程当中应以全新的维修理念为基础，通过科学设备的辅助进行高效的分析判断。

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