新能源汽车电控系统故障诊断技术分析

徐晨

摘 要：随着全球对环境保护和能源危机的关注不断增加，新能源汽车作为一种环保、高效的交通工具正逐渐引起了人们的关注。作为国内最大的新能源汽车制造商之一，新能源汽车公司在电动汽车的研发与生产上取得了显著的进展。为了确保新能源汽车的顺利运行，电控系统的结构和故障诊断技术至关重要。本论文将对新能源汽车电控系统结构及故障诊断技术进行详细论述。

关键词：新能源汽车 电控系统 故障诊断技术

1 引言

众所周知：从三万元的五菱宏光MINIEV到三百万元的AsparkOwl纯电跑车，都离不开三电系统（动力电池系统、电机系统、电控系统），可以说三电系统就是新能源车的核心部件。随着汽车制造业中信息技术、集成控制技术和计算机网络技术的快速发展，汽车制造正在向智能化和电子化方向迅速发展。相比传统燃油汽车，电控系统和电子技术是新能源汽车不可或缺的核心组成部分。因此，提高电子产品的质量以及相关维修技术已经成为提高汽车制造核心竞争力的关键。

新能源汽车的电控系统集成了众多的传感器、控制模块和电池管理系统，以实现高效的能源管理和驱动机制。这个系统的复杂性要求我们不断提高电子产品的质量，以确保其可靠性和稳定性。此外，电子产品的维修技术也需要不断提升，以保证在系统故障时能够快速准确地进行排除和修复。因为只有高质量的电控系统和高效的维修技术才能确保新能源汽车的稳定性和性能，从而提高整个汽车制造业的核心竞争力。

本论文基于新能源汽车电控系统的组成结构和常见故障诊断分析技术，提供了相关的故障排除方法和步骤。这样的研究成果可以为新能源汽车的维修人员提供宝贵的技术参考和指导，使其能够更加熟悉电控系统的工作原理和故障排除方法。这将有助于提高维修人员的专业水平和工作效率，进一步推动新能源汽车的发展和普及。

2 新能源汽车电控系统概述

新能源汽车的电控系统相当于新能源汽车的神经中枢，类似大脑的控制作用，它是指控制新能源汽车各个关键部件运行的系统，包括电池组、电机、电控器、辅助电气系统和车身控制系统等。其作用主要归纳如下：

（1）控制新能源汽车的动力系统，即电池组、电机和电控器的协同工作。通过电控系统的精确控制，电能可以转化为机械能，并通过电机带动车辆运行。这样既确保了新能源汽车的动力性能，也提高了能源利用效率。

（2）保护和管理电池。电池是新能源汽车的能量储存装置，电控系统可以实时监测电池的电压、温度和电流等参数，以保证电池的安全和稳定运行。当电池达到过充、过放或温度异常时，电控系统会采取相应的措施，如降低充放电速率或停止供电，以避免电池受损。

（3）控制辅助电气系统的运行，如电动空调、电动加热器等。这些系统通过电控系统的控制，可以提供额外的舒适性和便利性功能，从而提升驾驶体验。

（4）控制车辆的底盘、转向和制动等。电控系统还包括车身控制系统，通过防抱死制动系统（ABS）和电子稳定程序（ESP）等技术的应用，电控系统可以保证新能源汽车在各种路况下的稳定性和安全性。

新能源汽车的电控系统采用了先进的硬件和软件技术。其中，高压电池组采用了先进的锂离子电池技术，具有高能量密度和长寿命的特点。电动驱动系统采用了高效的永磁同步电机和先进的电控器，具有快速响应和高效能转换的能力。辅助电气系统通过电控系统的集中控制，可以实现智能化的环境控制和能源管理。车身控制系统采用了先进的底盘和制动系统，确保了车辆在各种路况下的稳定和安全。此外，新能源汽车的电控系统还采用了先进的故障诊断技术。通过故障码诊断、实时数据分析和故障模式识别等技术手段，可以快速准确地检测和诊断电控系统中的故障，并提供相应的修复建议。这大大提高了车辆的可靠性和可维护性。

3 新能源汽车电控系统结构

3.1 高压电池组

高压电池组是新能源汽车的能量来源，一般采用锂离子电池技术。高压电池组内部由多个电池模块组成，每个电池模块又包含多个单体电池。模块和单体电池之间通过电池管理系统（BMS）进行管理和控制，确保电池组的安全、稳定运行。高压电池组通常安装在车辆的底部或后备箱底部，以便维护和更换。

高压电池组的主要功能是存储和释放能量。在行驶过程中，电池组通过BMS监测电池的电荷状态，根据车辆的需求供应电能，并通过充电系统对电池组进行充电。电池组还负责管理和保护电池，如监测电池温度、电压等参数，以防止过度充放电和过高温度对电池的损害。

3.2 电动驱动系统

电动驱动系统中的电机是将电能转化为机械动力的关键组件。新能源汽车通常采用永磁同步电机或异步电机。电机由轉子和定子组成，通过电磁原理产生旋转力矩，推动车辆运动。电机的特点是高效、节能、响应快。

电控器是控制电机工作的核心部件，负责控制电流、电压和转矩等。电控器根据车辆的需求控制电机的加速和制动过程，实现对车辆动力的精确控制。电控器通常通过PWM（脉宽调制）技术来控制电流和电压的输出，以提高系统的效率和响应性。

3.3 辅助电气系统

辅助电气系统中的电动空调是为了提供车内舒适的温度环境而设计的。与传统燃油车不同，新能源汽车的电动空调是通过电能驱动的。电动空调通过电压和频率控制制冷剂的压缩和膨胀，从而控制车内空气的温度和湿度。

电动加热器是为了提供车内暖风而设计的辅助电气系统。在寒冷的气候条件下，电动加热器通过电能加热空气，提供舒适的车内环境。电动加热器通常通过电网或电池供电，能够快速产生热量。

3.4 车身控制系统

车身控制系统负责控制和管理车辆的底盘部分，包括悬挂系统和减震系统等。通过电控系统的调节，可以实现不同路况下的悬挂刚度和减震效果的调整，以提高车辆的驾驶稳定性和舒适性。车身控制系统还包括转向和制动等系统。电控系统通过对转向助力器和制动器的控制，实现车辆转向和制动的精确控制。通过电子稳定程序（ESP）等技术的应用，电控系统可以提供更安全可靠的转向和制动功能。

4 新能源汽车电控系统故障诊断技术

4.1 故障诊断原理

故障诊断原理是故障诊断技术的基础。故障诊断的目的是通过检测和分析车辆的异常状况，准确判断故障的类型和位置，并提供解决方案。故障诊断原理主要包括故障检测、故障识别和故障定位三个步骤。故障检测是采集车辆传感器和控制器的数据，找出与正常工作状态不符的异常信号。故障识别是通过对异常信号进行分析，确定故障的类型和范围。故障定位是通过进一步的数据分析和试验，确定具体故障的位置和原因。

4.2 故障码诊断技术

原理和流程：故障码诊断技术是故障诊断的一种常用方法。故障码是车辆的故障诊断系统自动生成的编码，用于指示故障的类型和位置。故障码诊断技术基于经验和标准化的故障码定义，通过对故障码的解读和分析，可以快速定位故障并提供修复方案。故障码诊断的流程包括扫描故障码、记录故障码、解读故障码、定位故障位置和修复故障等步骤。

应用和效果：故障码诊断技术的应用广泛，能够为故障修复提供重要的指导。通过扫描和解读故障码，技术人员可以快速了解车辆故障的情况，准确定位故障所在，并制定相应的修复方案。故障码诊断技术能够大大缩短故障排除的时间，提高故障排除的效率，降低维修成本。

4.3 实时数据分析技术

一是监测和分析方法，实时数据分析技术是一种通过监测车辆系统运行时产生的实时数据，对其中的异常数据进行分析和判断的技术。通过传感器和数据采集设备采集的实时数据，可以实时监测电控系统的运行状态，及时发现潜在的故障隐患。实时数据分析技术主要包括数据采集、数据预处理、特征提取和异常检测等步骤；二是故障隐患检测与预警，实时数据分析技术的应用可以帮助监测和检测新能源汽车电控系统的故障隐患。通过对实时数据的分析和比对，可以发现系统中的异常情况，并及时提供预警。这样，技术人员可以在故障发生之前采取相应的措施，避免故障的扩大和损失的产生。

4.4 故障模式识别技术

一是模式库建立，故障模式识别技术是通过建立故障模式库和相应的算法，实现对故障模式的识别和定位。故障模式库是根据历史数据和实验数据建立起来的，包含了各种可能出现的故障模式。通过对实时数据和模式库进行比对和匹配，可以准确地识别和定位故障；二是故障定位和修复建议，故障模式识别技术不仅可以识别故障，还可以提供相应的修复建议。当发生故障时，系统可以根据识别的故障模式，给出修复故障的具体方案和建议。这大大缩短了故障排除的时间，提高了维修效率。

5 案例分析

现以特斯拉Model S为案例分析其充电系统中的电控系统故障分析。特斯拉Model S是一款非常受欢迎的新能源电动汽车，其充电系统的可靠性对于车辆行驶续航至关重要。然而，充电系统的故障难以避免。假设车辆的充电速度明显降低，而充电桩与充电线都没有问题，此时我们就需要对充电电控系统进行故障诊断。

首先，我们需要进行故障识别。通过汽车诊断仪与特斯拉Model S的OBD接口相连，获取电控系统的故障码。假定故障码显示为“P0D1E 充电机沟通失效”，此故障码提示我们充电机与车载充电控制器之间的通信出现问题。

在查找原因之前，需要了解特斯拉Model S的充电系统的主要组成部分。特斯拉充电系统由充电桩、充电线、充电接口、充电机、车载充电控制器和高压电池等部分组成。为找出通信故障的原因，我们需要逐一排查。

首先排查硬件连接问题。检查充电线与充电机之间、充电机与电池控制器之间的连接线是否松动或损坏。如果检查无误，则继续排查。

其次，检查故障部件。我们需要进一步检查充电机是否工作正常。可以用示波器测量充电机的CAN总线信号，判断其是否在正常范围。同时，用诊断仪读取充电机的相关数据，了解充电机的运行状态。若发现信号或数据异常，则很有可能是充电机出现问题，需要对充电机进行维修或更换。

若充电机没有问题，接下来检查车载充电控制器。类似地，使用诊断仪对控制器进行数据读取及信号检测，判断其是否异常。若异常，则可能需要对控制器进行维修或更换。

最后，如果上述部件都没有问题，有可能是充电系统软件出现故障。这时需要对特斯拉Model S的充电系统进行升级或重新烧写程序，恢复正常充电功能。

通过分析特斯拉Model S充电系统的电控故障诊断过程，包括故障识别、硬件排查、故障部件检测以及软件升级等步骤，从而有针对性地解决问题，确保车辆的可靠性和安全性。

6 面临挑战

随着新能源汽车的不断发展，电控系统故障诊断技术也日益成为汽车维修和保养的重要环节。然而，新能源汽车的电控系统故障诊断技术仍然面临许多挑战。以下是其中的一些挑战：

（1）复杂性：新能源汽车的电控系统相对传统汽车更为复杂。它们集成了各种传感器、控制模块和电池管理系统，这使得对故障进行有效的诊断变得非常困难。识别特定问题的根本原因和确定相关组件的状態变得更加复杂。

（2）缺乏标准化：目前，新能源汽车的电控系统没有统一的标准和规范。不同厂商的电控系统可能存在差异，这增加了故障诊断的难度。同时，缺乏标准化还使得技师们在进行维修和保养时需要不断学习和适应不同的电控系统。

（3）数据获取和处理：新能源汽车的电控系统涉及大量的数据和信息，包括车辆的实时状态、电池的电量和温度等。然而，如何有效地获取和处理这些数据仍然是一个挑战。同时，数据的准确性、可靠性和实时性也是诊断技术所面临的问题。

（4）专业知识和技能：电控系统故障诊断需要专业的知识和技能。由于新能源汽车的技术更新较快，汽车技师们需要不断学习和更新知识，并掌握新的诊断工具和技术。

（5）软件更新和升级：新能源汽车的电控系统有时需要进行软件更新和升级，以解决一些性能问题或修复潜在的安全隐患。然而，软件更新和升级可能存在风险，如果不正确操作，可能会导致更多的问题。因此，如何正确地进行软件更新和升级也是一个挑战。

解决这些挑战需要汽车制造商、技师和相关研究机构的共同努力，不断提高技术水平和专业素质，以确保电控系统故障诊断的准确性和有效性。

7 未来展望

随着科技的不断进步和新能源汽车市场的不断壮大，新能源汽车电控系统也将会面临更加广阔的发展空间和机遇。笔者对其未来的发展方向从以下几个方面进行展望：

（1）注重电控系统的智能化和互联化发展。随着车联网技术的快速发展，新能源汽车电控系统可以与云计算、大数据、人工智能等技术相结合，实现更智能、更高效的控制和管理。例如，可以实现远程监控、远程升级和故障预警等功能，提供更全面、个性化的服务。

（2）加强电控系统的安全性和稳定性研究。随着新能源汽车的普及程度不断提高，对电控系统的安全性和稳定性要求也越来越高。因此，未来的发展方向需要加强对电控系统的安全性分析和防护技术的研究，防范可能出现的安全漏洞和风险。

（3）电池技术的进一步发展也将对电控系统的未来发展产生重要影响。新材料、新结构和新工艺的应用将改善电池的能量密度、安全性和充电速度，提高电控系统的性能和车辆的续航里程。

总之，新能源汽车的电控系统结构和故障诊断技术在提高汽车性能和可靠性方面发挥了至关重要的作用。通过合理的电控系统结构设计和先进的故障诊断技术应用，实现对电池组的管理和保护，以及实现车辆辅助电气设备和车身控制系统的运行，电控系统为新能源汽车的性能和可靠性提供了关键支持。未来，新能源汽车电控系统将继续向智能化、互联化、安全稳定化方向发展，为解决能源危机和环境问题做出了重要贡献。

参考文献：

[1]姚明泉，陈壮，徐利升.新能源汽车电控系统组成及故障管理技术[J].农机使用与维修， 2023（09）：033.

[2]赵福利.新能源汽车电控技术应用与发展研究[J].时代汽车，2022（09）.

[3]杨楠，赵婧.新能源汽车电控技术应用与发展研究[J].专用汽车，2022（11）.

[4]范海燕.新能源汽车电控技术比赛排障之我见[J].汽车维护与修理，2021（02）.