新能源汽车高压系统故障诊断及维修技术探究

文/塔月月 ，郑思坤

[1．科伯舒特(苏州)汽车科技有限公司长春分公司，吉林长春 130000；2．重庆金康动力新能源有限公司，重庆400000]

相较于传统燃油汽车，新能源汽车更契合绿色环保的发展理念。新能源汽车的使用能够有效减少环境污染，因此被人们广泛接受。新能源汽车主要是通过高压电作为驱动力，汽车内部存在远超人类承受范围的高电压。新能源汽车的高压系统一旦出现故障，就会严重影响汽车正常行驶，甚至会对人们的生命安全造成威胁。因此，维护人员必须对新能源汽车高压系统的故障诊断和维修技术给予高度重视。

1.动力电池绝缘故障

1.1 外包绝缘检查

新能源汽车的电池包通常是利用螺栓固定在车体内部的，从而与车体形成整体。维护人员在检查电池包绝缘性时，只要将电池包举起，关闭开关并拔掉外部插件，就可以利用检测仪对其各个电阻进行逐一检查。[1]根据我国新能源车的相关绝缘标准可知，电池包电阻应该处在20兆欧以上。如果经过检查发现电池绝缘阻值低于标准要求，则表示该绝缘部分存在故障。

1.2 内包绝缘检查

新能源汽车的内包绝缘检查主要包括液体和机械两个部分。

（1）液体检查。液体检查可以进一步划分为水和冷却液的检查。如果在检查过程中发现电池包底板出现了大量液体，或者存在水干痕迹，维护人员就必须对底板是否存在裂纹进行严格确定；如果发现存在故障，要及时进行修复或更换，随后要严格检查外部接口是否固定到位。针对汽车在行驶过程中的强烈抖动，或者经过积水路面时的电池包进水问题，维护人员在维修过程中需要对低压插件等相关部件进行重新安装，同时也要对电池包的气密性进行严格检测。

如果电池包内存在冷却液，维护人员需要根据以下步骤进行排查。首先，维护人员应该排查电池模组压破电池包冷却板的可能性。如果电池包内设置两层电池模组，维护人员就需要对上层电池模组冷却板是否存在定位销脱落进行检查，因为上层冷却水板在定位销脱落之后容易出现歪斜现象。维护人员还需对冷却管路是否存在破损现象进行检查。电池包中一旦进入冷却液或水等液体，就会引发打火烧蚀故障，或者引发电池模组单体电池短路。[2]在一一解决上述故障之后，维护人员需要针对电池模组性能进行重新评估，现实中常见的处理措施是更换电池模组。

（2）机械排查。维护人员在进行机械部件检查过程中，可以按照配电铜线、采样线束、电池管理控制器的顺序进行逐步摸排。

电池包内部通常由铜排来连接各个电池模组，维护人员如果检查发现铜排存在磨破等现象，要及时进行换新。检查中，维护人员还需要对电池控制器是否存在电压采集接插件松动或者出现退端子等情况给予关注，及时换新退端子。插接件出现歪针现象后，维护人员要及时予以矫正，并重新插接。如果采样线束存在松动现象，维护人员就在重新插接后轻微回拉，以此来保障线束插接到位。一部分新能源汽车厂商会在电池管理控制器中放置绝缘检测芯片，如果需要对此芯片进行检测，那么维护人员可以将车型相同的电池控制器互换后进行检查。在此过程中需要注意的是，电池控制器互换过程中需要完成ABA验证，也就是将原有旧件利用新件替代来完成故障排除，最后将旧件重新安装以实现故障重现，这样就可以有效排除采样线束插接不良等问题。完成绝缘故障维修后，维护人员需要利用诊断仪检测是否存在故障码，然后对电池包气密性进行严格检测。

2.预充电故障

电动汽车首先需要进行预充电才能进行高压上电，这样才能避免在充电过程中电动车受到高压大电流冲击。[3]预充电过程本质上是对电机控制器电容进行充电的过程。预充电可以有效预防继电器瞬时闭合过程中产生火花拉弧而影响高压回路的安全性。

2.1 电容故障分析

新能源车预充电过程中通常会出现击穿故障、开路故障以及电容参数退换故障等三种失效故障。电容击穿故障的主要原因是：厂家制造工艺不成熟，在生产过程中并未形成较强的一致性，导致个别电容介质存在杂质、缺陷和导电离子等。在进行预充电的过程中，电容会存在较大的漏电流，导致温度逐步上升，影响绝缘强度。在绝缘强度较大的情况下，电容很可能会被击穿，从而导致预充回路中电流不断增加，电阻的放热量也会进一步增加，直至被烧坏。

开路故障的主要原因是：电极与线路之间存在接触不良或者两者绝缘，抑或环境因素引发的线路腐蚀或断路故障。该故障一旦出现，电容参数也会相应产生变化，从而导致电容电压增长无法满足预期电压。

电容参数退化故障主要指的是，电容电极受到有害离子和电化学腐蚀的影响出现的参数退化现象，导致电容使用效果无法达到预期。目前，大部分电动车维修站在电子元器件方面的维修能力相对较差，因此维护人员通常会采取更换电机控制器来排除故障。

2.2 继电器故障

2.2.1 电气故障

电动汽车充电过程中经常会出现控制信号失效、触点磨损等故障。控制信号失效故障主要包括错误闭合命令、故障信号端对地、控制信号端开路故障等。错误闭合命令故障通常是由于汽车控制软件升级过快，导致用户车辆电池控制器与控制软件的不匹配。[4]针对该类故障，维护人员可以通过诊断仪来查看系统中继电器是否会出现常闭或者常关故障，同时通过控制器软件的版本来进行校正。

控制信号端对地或者12V电源短路故障，可能的原因是，设备在安装过程中导致驱动低压线束被碰伤而造成短路。对该类故障，维护人员需要利用万用表对其导通性进行检测，同时利用观察法查看控制段线束是否完好。如果经过检查发现存在线束破损现象，维护人员需要利用电工胶布对其加以包裹。控制信号端开路故障的另一个原因是，车辆在装备过程中由于用力过大而导致线束拉断。对这种故障，维护人员需要针对线束的导通性进行检测。

2.2.2 机械故障

新能源汽车预充电过程中的机械故障主要包括触点变形、机械磨损、外部冲击等故障形式。机械磨损的主要因为是：新能源车上下电工况频繁发生，导致触点长时间在断开和闭合状态下来回切换，从而因为滑动摩擦而导致磨损。针对该类故障，维护人员需要仔细观察触点是否存在磨损情况，如存在磨损，应及时予以更换，同时告知用户在短时间内要尽量避免频繁对车辆进行上下电操作。[5]触点变形的主要原因是：在安装过程中，端子遭受较大外力而发生变形。外部冲击故障的主要原因是：在装配和运输过程中，车辆由于受到外力冲击而导致继电器结构的损坏。各类机械故障都很可能导致继电器无法正常使用，因此维护人员需要及时更换继电器来排除故障。

2.3 高压系统部件故障

新能源汽车的高压系统主要包括充电器、DC/DC、PTC、空调压缩机等几个主要部分。如果在预充电过程中出现预存回路电流过大现象，就会导致预充电阻分压明显升高，进而引发预充电失败。预充电失败非常容易引发高压系统内部部件出现短路。针对高压系统部件故障，维护人员需要对各个部件进行逐一检查并给予修复。

3.结语

随着世界各国对环境生态问题的关注程度越来越高，新能源汽车也逐渐成为未来汽车行业发展的主要趋势。在市场保有量不断增加的情况下，新能源汽车售后问题越发突出，尤其是高压故障问题。针对高压故障问题，维护人员不仅要熟悉高压故障的检测原理，还要精确识别高压系统的失效模式。只有对高压系统绝缘故障、预充电故障等常见故障模式进行全面了解，才能有效避免新能源车在行驶中出现安全隐患，才能进一步完善新能源汽车的售后市场。