電動汽車電氣系統故障分析與可靠性提高方法

段正舉

摘要：介紹電動汽車電氣結構與原理，根據電動汽車調試過程中出現的電氣故障，分析故障原因，提出幾種提高電動汽車電氣系統可靠性的方法。

關鍵詞：汽車電氣：電動汽車；電氣可靠性

傳統以汽油等為燃料的汽車，過多的尾氣排放造成了嚴重的環境污染。在綠色環保的發展理念下，新能源汽車的制造有效的解決了這一難題。近年來，我國也對電動汽車行業進行了幫助，現在的公交車等大多換成了電動汽車。目前的汽車行業內，電動汽車的制造技術仍有待加強，為此盡可能的減少電氣系統故障，提升電動汽車的穩定性，為人們的出行提供更多的方便。

一、電氣結構與原理

圖1為電動汽車的電氣系統結構框圖。從圖1中可以看出，電動汽車主要組成部分有：動力電池組、電機控制器、三相異步電動機、整車控制器、電源變換器、點火開關、電器件等。

1.動力電池組為電動汽車提供電源.是整車的能量來源，本文介紹的幾種車型均采用8塊鉛酸電池（單塊電池標稱電壓為12V）串聯形成96V電池組供電，單個電池的電量為100Ah。

2.電機控制器電動汽車的核心部件，作用是按照設計者的控制方法根據駕駛者需求控制電動機的運行狀態.用以滿足電動汽車的駕駛需求。電機控制器電氣參數為：額定電壓96 V，額定電流200A，效率值達至U94%。是一款先進高效的異步矢量控制與驅動平臺控制器。

3.三相異步電動機為電動汽車動力的直接來源，概念上等同于傳統內燃汽車的發動機.同時添加傳感器為電機控制器提供轉速信號，是電機控制器的輸入信號之一。本文介紹的車型采用的是相數3、極對數（2p）為2的三相異步電動機，額定功率為6kW，額定轉矩29Nm，效率達到91%。

4.電源變換器也稱DC/DC轉換器，是一個直流變換裝置.通過這個裝置實現動力電池的96 V電壓轉換為車輛電器設備工作電壓.為低壓電器設備提供工作電源。規格為：輸入電壓96V，輸出電壓13.5 V.最大輸出電流40A。

5.整車控制器控制整車的運行狀態，通過控制動力回路的繼電器，控制車輛的起動與電機控制器串行連接解碼.實現顯示儀表的驅動。通過判斷壓力傳感器的信號控制真空泵的工作狀態.保證制動系統的正常運行。也是一個關鍵部件，如同電動汽車的“大腦”。

6.充電機給動力電池充電的裝置，外部接市電充電插座，內部連接動力電池組.內部集成有功率因素校正，對電網的污染較小.充電過程中的智能溫度補償功能，可以避免出現電池過充欠充，延長電池壽命。

二、汽車電氣系統及故障類型

汽車電氣系統故障類型，汽車電氣系統故障總體上可分為2大類：

1.硬故障類，即電氣設備故障，是指電氣設備自身喪失其原有功能，包括電氣設備的機械損壞、燒毀，電子元器件的擊穿、老化、性能減退等等。在實際使用和維修中，常常因線路故障而造成電氣設備故障。電氣設備故障一般是可修復的，但一些不可拆的電子設備出現故障后只能更換；

2.軟故障類，也就是線路故障。電氣設備線路故障包括斷路、短路、接觸不良或絕緣不良等，造成電氣系統不能正常工作。接觸不良故障有時容易出現一些假象，給故障診斷帶來困難。搭鐵不良有可能造成電氣設備開關失控，電氣設備工作出現混亂。這是因為有的搭鐵線多為幾個電氣設備共用，一旦接觸不良，將造成多個電氣設備工作異常。

三、汽車電氣系統常見故障的維修分析

1.起動機運轉異常。當汽車的蓄電池處于異常工況或是起動系統的控制線路存在故障時，都有可能導致汽車起動機運轉無力，若是情況比較嚴重，則會造成起動機不轉。診斷起動機運轉異常的方法是：首先將起動機連接在前照燈上，如果前照燈正常點亮，可排除蓄電池故障可能，但這種方法容易發生漏檢。所以，接下來應用導線將發動機缸體與車架短接，然后重起發動機，如果起動機能夠正常工作，證明起動機運轉異常的原因是缸體與車架間搭鐵不良。如經檢查，判斷蓄電池正常，缸體與車架間不存在搭鐵不良的情況，基本可以確認起動機運轉異常的原因存在于控制線路方面或起動機自身存在故障。

2.發動機運轉異常。發動機工作異常的故障原因多數與供油系統的油路故障或點火系統的電路故障有關。如若行駛中感到加油不暢，拉阻風門后可暫時好轉，但隨后發動機逐漸熄火，這通常是油路出現故障的現象。點火系統故障又分為點火過早、點火過遲或點火錯亂。點火過早時，發動機運轉時可能會發出明顯的金

屬敲擊聲，可使用點火校正儀調整點火提前角至規定值。點火過遲時，發動機運轉沉悶無力、溫度升高，消音器聲響沉重，可以通過擰松壓板固定螺栓、調整觸點間隙、調整離心調節器和真空調節器等方法進行診斷和維修。如果點火錯亂，會出現發動機不易起動、容易熄火、動力不穩、油耗增加等情況。此時需要檢查分電器是否漏電，或調整高壓分線排列順序，使其與發動機做功順序一致。發動機運轉異常，還表現為個別缸不工作。表現為發動機運轉時，發出有節奏的聲響，運轉不穩、抖動，排氣管冒黑煙，動力下降，易熄火等。此時應檢測高壓分電線有無脫落、插錯或漏電，在發動機低速運轉時，逐缸檢測。對不工作缸的高壓線，應將其拔出，進行跳火試驗，驗證是否為該缸的火花塞工作不良或存在機械故障。

3.蓄電池長期虧電。當汽車的充電系統處于正常工作狀態時，蓄電池因自身故障問題而自行放電或是無法充電，會使蓄電池經常出現虧電現象。同時，當汽車上全部用電設備都處于關閉狀態時，也會有部分用電器件在消耗電量，如數字時鐘、二極管等等。但如果是正常耗電的話，這些器件的電流值非常微小，一般不會超過10mA，若是供電線路存在故障，便會引起蓄電池產生較大的漏電電流，這也是造成蓄電池虧電的又一原因。對于蓄電池出現故障之后，應該按照相應要求配比電解液，及時加入到蓄電池中，同時還應該對蓄電池內部的污垢進行進一步的清理，最后密封好。

四、提高電氣系統可靠性的方法

1.提高線束環節的可靠性，電氣系統各個環節之間是通過線束來連接的，線束穩定性的提高"必然會加強電氣系統的可靠性。線束承載著電動汽車電源信號的傳導作用，如果線束出現損壞、松動以及脫落等情況時，會直接的導致電氣系統的故障，因此在保證電器設備質量的同時，必須提高線束的穩固。

2.提高整車控制器環節的可靠性，整車控制器類似人體的大腦，是電動汽車正常工作不可或缺的重要設備，它控制變換器的輸入與輸出繼電器的動作，保證及時發揮其電源轉換的功能，同時它也是解碼電機控制器信息讓儀表顯示的裝置，通過判斷管路真空度控制真空泵的工作與否，因此整車控制器是整車運作的關鍵。為此，需要對整車控制器進行各種可靠性測試，如負載測試、溫度測試等可靠性測試，有利于整車控制器提升自身防護能力，以此來提升整個電氣系統的可靠性。

3.變換器環節的可靠性，電動汽車啟動所需的電源信號，是靠著變換器進行調節的，因為轉換器對電源進行轉換，為電器元件的工作提供所需的低電壓。變換器的故障也是造成車輛無法啟動的原因，所以說提升變換器可靠性是很有必要的。

與傳統汽車電氣系統相比，電動汽車的電氣系統有結構復雜、環節多、關聯性高等特點。提高電動汽車的電氣可靠性關鍵在于設計合理的電氣系統，合理的設計可以從根本上解決問題。在采取最優電氣系統設計的基礎上，使用可靠性高的電氣部件是保證可靠性的關鍵所在。電動汽車可靠性工作的第一要務是保證動力系統的可靠運行.這是所有可靠性策略的前提條件。

參考文獻：

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