混合動力電動汽車驅動系統(tǒng)的故障診斷研究

摘

要汽車已成為人們日常生活和生產的不可分割的工具在許多傳統(tǒng)汽車排放導致空氣質量惡化，所需石油資源日益稀缺的情況下，各種新能源汽車出現(xiàn)了，混合動力汽車就是其中之一。混合動力汽車驅動系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作是混合動力車輛正常行駛的關鍵。因此，當混合動力車輛驅動系統(tǒng)存在問題時，如何準確可靠地對電動機驅動系統(tǒng)進行故障排除是為了確?；旌蟿恿囕v的正常運行。主要技術。在混合動力汽車驅動系統(tǒng)故障診斷研究的應用中，電動機、電池和電子控制系統(tǒng)三方面的故障是本文的主要研究重點。在電池故障診斷方法中，分析故障模式和電池故障原因電機故障診斷方法中電機結構診斷電機故障在電子控制系統(tǒng)故障診斷中，描述了一些消除電子控制故障的方法結果足以說明混合動力汽車驅動系統(tǒng)的故障診斷可以從電機，電池和電子控制三個方面進行診斷。關鍵詞：混合動力電動汽車

驅動系統(tǒng)

故障診斷

AbstractAutomobilehasbecomeaninalienabletoolfordailylifeandHybridareoneofvehicleshavecomeintointheofthequalitytheofoilreliablesystemofhybridelectricistooperationofhybridTherefore,whenareproblemsinthedriveofhybridvehicles,reliablytroubleshootthedriveistoensureofthehybridtechnology.Inapplicationoffaultofhybridelectricdrivethemainofthispaperistheofthreeofmotor,Inmethod,thefailuremodecauseofbatteryfailureanalyzed.Inthemethodofmotorfaultdiagnosis,thefaultdiagnosedbymotorInfaultofthecontrolsometheelectroniccontrolfaultdescribed.thatfaultofhybriddrivesystemcanfromthreeaspects:motor,electroniccontrol.Keywords:HybridElectricSystemFaultDiagnosis

目

錄摘

要...................................................................IAbstract................................................................目

錄...................................................................31.論...................................................................61.1題的背及意....................................................1.2障診斷概述......................................................61.2.1故障診斷的含義和任務............................................1.2.2故障診斷技術的主要方法..........................................1.2.3故障診斷技術的發(fā)展..............................................1.3合動力動汽故障診技術........................................81.4本文主要的研究內容................................................2.動汽車驅系統(tǒng)組與工作原理........................................2.2動系統(tǒng)構.......................................................2.3動系統(tǒng)作原...................................................102.4動系統(tǒng)障診的必要...........................................113.動汽車驅系統(tǒng)故診斷方法..........................................113.1電池的障診斷....................................................113.1.1電動汽車電池的系統(tǒng)分析.........................................3.1.2電池故障分析...................................................3.2電機的障診斷....................................................173.2.1混合動力電動汽車驅動電機分析...................................3.2.2混合動力電動汽車驅動電機故障診斷研究...........................183.3控的故診斷.....................................................3.3.1混合動力電動汽車電控系統(tǒng)分析...................................3.3.2混合動力電動汽車電控系統(tǒng)故障診斷研究...........................204田普銳斯動系統(tǒng)障診斷...........................................20

4.1銳斯結組成.....................................................4.2銳斯電故障析.................................................224.2.1電池組容量下降故障診斷.........................................4.2.2電池組充電異常故障診斷.........................................4.2.3電池組放電電壓低故障診斷.......................................4.2.4電源系統(tǒng)局部高溫故障診斷.......................................4.3銳斯電故障析.................................................224.4銳斯電故障析.................................................235結..................................................................致

謝..................................................................參考文................................................................

1.緒論1.1選題的景及意義由于石油危機和人們對環(huán)境污染的危害性的關注電動汽車的發(fā)展已成為一種趨勢。目前，由于車載電池各種性能的制約，電動馬達與內燃機相結合的混合動力汽車已成為當前的寵兒。對于小排量發(fā)動機，發(fā)動機通?？梢栽诟咝剩团欧诺膮^(qū)域運行，以提高能量轉換率。熙熙攘攘的城市地區(qū)可以關閉內燃機，并僅靠電動機驅動，主要是為了減少燃料消耗并實現(xiàn)零排放。混合動力電動汽車[1]

的關鍵是其汽車驅動系統(tǒng)，各種故障中，由于變頻器的原因，可能會導致整個系統(tǒng)出現(xiàn)問題。對于依賴驅動系統(tǒng)來行駛的混合動力汽車來說，如果沒有監(jiān)控驅動系統(tǒng)的狀態(tài)，那么它的故障不僅會損壞自身，還會影響整個汽車系統(tǒng)的正常運行而威脅到駕駛員個人的安全和財產此時診斷故障并進行診斷非常重要。本文重點研究混合動力電動汽車驅動系統(tǒng)的不同故障，重點研究其故障模式，診斷故障，補償和修復故障，確保車輛驅動系統(tǒng)的正常運行，保持車輛的可靠性。1.2故障診的概述1.2.1故障斷含和務我們都知道，故障的診斷有兩種含義。一個是某些特殊儀器的旋轉機械設備?！靶D機械振動監(jiān)測儀”可用于檢測此類機械設備的正常運行情;另一個是通過電腦。系統(tǒng)的監(jiān)測分析分析和判斷系統(tǒng)正常運行，故障原因和故障程度等問題，最后得出結論。設備故障診斷方法的研究是設備檢測與診斷技術的核心設備故障診斷技術根據(jù)不同的信號類型可分為振動聲音診斷，溫度診斷，油液分析，頻譜分析等。隨著近年來人工智能技術的研究，使故障診斷漸漸向自動化和智能化發(fā)展。專家系統(tǒng)可以通過人機對話準確診斷各種常見故障，人工神經網(wǎng)絡具有強大的并行計算能力，自學習功能和關聯(lián)功能適用于故障分類和模式識別。在某種意義上，神經網(wǎng)絡是基于比例的數(shù)值計算。他們有能力學習，但他們沒有解釋的能力。專家系統(tǒng)是一個基于符號的推理系統(tǒng)。知識獲取的困難存在缺點，但具有解釋功能的神經網(wǎng)絡和專家系統(tǒng)具有相輔相成的優(yōu)勢。在故障診斷方面，兩者的結合具有很好的前景[4]

。

[”和1.2.2故障斷術主方隨著當今故障診斷技術的發(fā)展，故障診斷專家提出了大量的診斷方法。根據(jù)國際故障診斷專家的理論，故障診斷的所有方法可以分為三種類型，即分析模型，信號處理和基于知識的方法。從國內外有關資料的角度來看，線性系統(tǒng)故障診斷技術的研究已經比較成熟。線性系統(tǒng)故障診斷主要由分析冗余指導。近年來，各國專家們不斷研究線性系統(tǒng)故障診斷技術，而且獲得了很多理論成果。但與其他較成熟的理論成果相比，其應用研究需要緊迫的改進。目前，非線性系統(tǒng)故障診斷技術的研究不斷加強，特別是控制理論，信號處理，人工智能等方法的發(fā)展，為非線性系統(tǒng)故障診斷的發(fā)展提供了豐富的理論依據(jù)。故障診斷和檢測技術起步較晚。20紀60年代，雖然有少量的檢測設備從國外進口用于研究但由于各種原因技術發(fā)展緩慢近年來隨著國民經濟的發(fā)展，國內汽車數(shù)量迅速增加，極大地促進了汽車診斷和檢測技術的發(fā)展，成為國家“六五”重點推進項目計劃“期間[基于解析模型的故障診斷方法的研究成果主要集中在線性系統(tǒng)深入研究非線性系統(tǒng)的故障診斷技術具有重要意義。強大的故障診斷也是研究的重點。盡管基于信號處理的故障診斷方法的發(fā)展比較完善，但對非線性系統(tǒng)的故障診斷的應用仍然有限。小波變換技術是該方法中的熱門話題?；谥R的方法不需要系統(tǒng)的定量數(shù)學模型，因此對于復雜工業(yè)過程的研究具有實際應用價值。其中，近年來基于定性模型的方法得到了很大的發(fā)展。另外，隨著人工智能的發(fā)展，基于專家系統(tǒng)和神經網(wǎng)絡的故障診斷方法的研究也在不斷深入。在故障診斷的理論研究和應用技術中，對特定系統(tǒng)中特定故障的檢測，判斷和預測的研究已經比較成熟。它主要分為以下兩個方面。該對象的結構和參數(shù)是已知的。判斷和預測所采用的方法基本上是基于序列概率法效空間法義似然法大似然法，狀態(tài)觀測器和濾波法的控制理論。后兩者一般用于非線性故障。在這種情況下，基于知

識的推理技術結合殘差分析技術的最先進的基于神經網(wǎng)絡的狀態(tài)估計和模式識別的技術是最常被用的。一旦系統(tǒng)故障被發(fā)現(xiàn)，下一步的診斷就是定位故障。這通常是診斷和檢查之間的區(qū)別之一。目前，故障定位主要基于基于知識推理的專家系統(tǒng)技術，基于控制理論的模式識別技術和模糊識別技術故障診斷系統(tǒng)與通用自動測試系統(tǒng)和故障檢測裝置的區(qū)別在于可以實現(xiàn)故障機理分析和故障評估。目前大多數(shù)專家系統(tǒng)使用基于知識的推理障定位的研究還有許多成熟的技術和成功的應用基于控制理論的方法，模糊模式識別技術和人工神經網(wǎng)絡技術等?；谥R的推理技術在診斷技術領域最為活躍，特別是人工神經網(wǎng)絡技術的應用。它可以進一步描述物體的結構，參數(shù)和特性，特別是對于不確定物體和非線性物體。因此，神經網(wǎng)絡系統(tǒng)也廣泛用于各種智能應用。觀測技術，小波變換技術等已經越來越成熟。當可以建立更準確的診斷對象的數(shù)學模型時，基于分析模型的方法是優(yōu)選的方法。已經證明基于觀測器的狀態(tài)估計方法等價于等價空間方法非線性系統(tǒng)故障診斷的難點在于系統(tǒng)的數(shù)學模型難以建立。相比之下，參數(shù)估計方法比狀態(tài)估計方法更適合于非線性系統(tǒng)，因為非線性系統(tǒng)的狀態(tài)觀測器的設計有很大困難。目前只研究一些特殊的非線性系統(tǒng)，常用的等效空間方法只適用于線性系統(tǒng)1.2.3故障斷術發(fā)我們都知道由分析冗余度主導的故障診斷技術最早是在世紀年代在美國發(fā)展起來的。麻省理工學院的胡子博士論文首先提出使用分析冗余而不是硬冗余，并組織系統(tǒng)本身以使系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定。通過比較觀察者的輸出以獲得系統(tǒng)故障信息，標志著新技術的誕生。。中國于1980年開始這項研究了很大的成就。過數(shù)十年的專家學者的努力，國際權威專家批準了許多成果。本章前一節(jié)介紹了故障診斷的內容，分類和方法，它們一般可以反映故障診斷技術的發(fā)展。隨著現(xiàn)代控制理論，人工智能模式識別和計算機科學的發(fā)展，相關系統(tǒng)故障檢測與診斷技術也在發(fā)展之中。故障診斷領域的一個熱門理論問題仍然是魯棒診斷問題。特別是對于非線性系統(tǒng)，研究比線性系統(tǒng)少。深入研究非線性系統(tǒng)的故障診斷技術具有重要意義。

由于在故障診斷中，低階模型一般用于描述高階非線性對象，所以存在所謂的“非建模動態(tài)差問題誤會導致操作變量出現(xiàn)突變可能會對系統(tǒng)造成較大的干擾?？赡軙诠收显\斷系統(tǒng)中造成誤報。目前，如何降低運行變量對故障診斷系統(tǒng)的影響也是一個需要解決的重要問題。任何故障診斷方法的目的都是為了提高故障檢測率，降低誤報率和漏報率，推斷故障發(fā)生的準確時間，并定位故障并估計故障大小。由于實際系統(tǒng)的復雜性，識別故障時間和識別故障位置非常困難。因此，故障分離問題仍然是當前的重要研究對象。1.3混合動電動汽車障診斷技在國外，現(xiàn)代汽車的診斷技術主要來自工業(yè)發(fā)達國家。在20世紀年代末和70年代初，汽車診斷一般受到西方的重視，原因有三：）診斷的復雜性;2）缺乏維修人員;3）各國頒布新法律。強對車輛安全和污染的檢查。有兩種汽車故障診斷系統(tǒng)，一種安裝在車輛上并具有診斷功能，一種是專用車輛儀表板自診斷系統(tǒng)，另一種是需要在車外進行測量的外部車輛儀器診斷系統(tǒng)。在世紀60年代和70年代，有一些特殊的檢測設備，如法國雷諾的診斷設備，德國的梅賽德斯奔馳診斷設備以及年通用汽車公司推出的M2SAR設備。診斷技術在六十年代占主導地位，七十年代。在二十世紀八十年代，車外診斷系統(tǒng)有了重大發(fā)展。年，通用汽車公司推CAMS系統(tǒng)，福特汽車公司推出SBDS診斷系統(tǒng)。在20世紀年代中期，隨著計算機的普及和人工智能技術的發(fā)展家們開始討論汽車診斷的專家系統(tǒng)雷諾推出的系統(tǒng)，福特開發(fā)的專家系統(tǒng)工具和加拿大太平洋鐵路公司。發(fā)展用于發(fā)動機油分析的系統(tǒng)等。近年來助成熟的燃料型診斷技術動汽車的汽車診斷技術得到了極大的發(fā)展。一方面是開發(fā)一個功能齊全的車載診斷設備，另一方面是車外診斷系統(tǒng)，尤其是診斷專家系統(tǒng)特別關注[1.4本文主的研究內電動車的研發(fā)對中國來說意義更大。電動汽車在國外已經有很長時間的研究。雖然電動汽車在20世紀之前就已經存在，但現(xiàn)代電動汽車是全新的機器。它與傳統(tǒng)的電動車完全不同。它不僅是一輛運車輛而且是電動車輛中的全新電氣設備系統(tǒng)概念，

設計技術，建模仿真，啟動操作，動力執(zhí)行器，動力傳輸，動力制動，動力控制以及這些動力負載對配電系統(tǒng)，故障模式和汽車電子設備的適應性。深入研究已經進行了長時間的運行評估。本文從混合動力電動汽車的電動機，電池和電氣控制三個方面入手

：1.電池：對混合動力汽車電池故障的研究主要來自電池故障，整體故障和電池管理系統(tǒng)故障分析。其具體的故障可能來自于電壓，溫度，絕緣，材料和網(wǎng)絡通訊故障等，并分別說明故障現(xiàn)象，列出故障原因[2]。2.電機：就電機而言，本文以感應電機為例，將故障分為致命性，嚴重性，一般性和次要四個故障級別根據(jù)故障級別列出了可能的故障位置析故障形式等后，根據(jù)電機驅動系統(tǒng)故障的整體框圖，故障在電壓，電流和溫度方面進行處理15]

。3.電子控制系統(tǒng)：本文主要參考幾種常規(guī)的電子控制系統(tǒng)故障診斷方法，對電子控制系統(tǒng)進行診斷并說明其相應的故障現(xiàn)象和注意事項。4.豐田普銳斯驅動系統(tǒng)的故障診斷從電池，電機和電子控制系統(tǒng)三方面進行。2.電動汽車驅動系統(tǒng)組成與工作原理2.1電動汽的定義根據(jù)國際機電委員會電動汽車技術委員會的建議混合動力電動汽車由兩種或兩種以上的儲能裝置源或轉換器驅動中至少一種能夠提供電能于混合電動車輛。根據(jù)這個通用定義，混合動力電動汽車有許多可能的形式，如汽油機和電池混合動力，柴油機和電池混合動力，電池和燃料電池混合動力，電池和飛輪混合動力，電池和超級電容混合動力，電池和電池混合動力等等。但是，這個定義令人困惑，很難讓人接受。目前，混合動力燃料電池和電池通常被稱為燃料電池電動車輛，混合動力電池和電容器被用作超級電容器，輔助動力電動車輛等，并且混合動力電動車輛特別參考現(xiàn)有的內燃機。機動車輛。各種地面行駛輪式車輛必須克服滾動阻力，空氣阻力，爬坡阻力和跑步時的加速阻力，以使車輛正常行駛?；旌蟿恿ζ囈膊焕?，但其動力來源是多能源動力總成[6]

。

2.2驅動系結構電動機驅動系統(tǒng)是電動車的核心他的任務是在駕駛員的控制下將電池的能量有效轉換為車輪的動能，或者將車輪的動能轉化為電能并將其輸入電池。從功能角度來看，電動汽車的電動機驅動系統(tǒng)可以分為兩大電氣和機械系統(tǒng)，驅動部分屬于電氣系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)由三個子系統(tǒng)組成：電動機，電源轉換器和電子控制器。機械系統(tǒng)主要包括機械傳動和車輪。電氣和機械系統(tǒng)的邊界形成電機的氣隙，并用于完成電機的能量轉換。電子控制器分為三個功能單元：傳感器，中間連接電路和處理器。傳感器將測量數(shù)據(jù)（如電流，電壓，溫度，速度，轉矩和電磁通量）轉換為電信號，通過連接電路將電信號調整為適當值，然后將其輸入處理器。處理器的輸入信號通常由中間電路放大以驅動功率轉換器的半導體元件。在驅動和能量再生期間，能量源和電機之間的能量流由電力轉換器調節(jié)電動機和車輪通過可選的機械傳動裝置連接由于電機也可以直接安裝在車輪上，所以它直接由電動車輪驅動[1]

。2.3驅動系工作原理驅動系統(tǒng)實際上通過電力電子電路的反轉來調節(jié)電池的輸出電壓和電流來調節(jié)電機的旋轉。同時，逆變器電路還必須確保電動機在四個象限中運行，以便在下坡充電和制動時從電動機回收能量以對電池充電。在過去的幾十年里，功率半導體器件技術取得了長足的進步。這些功率器件帶來了額定功率和性能的革命現(xiàn)有的功率器件中率二極管被用作自由開關晶閘管，GTO，BJT，MOSFET等其他功率器件可從外部控制，高性能功率器件的研究仍在進行中。電力轉換器技術通常隨著功率器件的發(fā)展而發(fā)展，以實現(xiàn)高功率密度，高效率，高可控性和高可靠性。電力轉換器可以是相同頻率AC-DC和AC-AC轉換器，不同頻率的AC-AC轉換器，DC-DC轉換器或DC-AC轉換器7]。逆變器通常分為電壓輸入類型和電流輸入類型由于模擬電流源需要大量電感元件，因此電流供電逆變器很少用于電動車驅動器電壓輸入逆變器簡單且能夠進行雙向能量轉換，因此幾乎所有逆變器都用于電動車輛。典型的三相全橋電壓輸入逆變器可以是方波，六步或脈寬調制波形，具體取決于他們的需要。例如，可以為永磁無刷直流電動機輸出方波，并且可以為感應電動機輸出六步波形或脈寬調制波形。然而，六步波形由

于幅度不能直接控制，其諧波已被消除。脈寬調制波形的諧波是合適的，并且在速度控制期間其基本量和頻率平穩(wěn)地變化。2.4驅動系故障診斷必要性如果電機是電動汽車的“心臟”，那么電氣系統(tǒng)就是汽車的“血液”。隨著用于電動車的電動裝置數(shù)量的增加和電動車的概念驅動系統(tǒng)的可靠性除了電源的電源質量之外。可維護性和可測試性已成為人們關注的目標。如果驅動系統(tǒng)中的任何故障無法及時檢測和糾正，故障可能會進一步擴大，導致上層系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化，導致功能故障，影響車輛的正常運行，甚至危及安全[14]電動車驅動系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運行是車輛正常運行的保證。因此，準確，可靠并且快速校正驅動系統(tǒng)是提高車輛運行效率的有效方法。完整的測試可以減少未檢測到的故障的發(fā)生將故障診斷技術應用于電動車驅動系統(tǒng)故障檢測是維修措施改革的重要舉措。這是提高有效性和可靠性的重要條件。這是汽車的保證。操作安全，減輕維護人員的勞動強度，提高電動汽車市場競爭力是重要因素12]。3.動汽車驅動系統(tǒng)故障診斷方法3.1電池的故障診斷3.1.1電動車池系分動力電池是電動汽車的儲能裝置此對電動汽車的整體性能影響很大。為了滿足純電動車輛的整車性能，動力電池需要具有高比能量，高比功率和高充放電。效率和更長的壽命。酸鐵鋰電池具有壽命長使用安全電流快速充放電耐高溫容量大，無記憶效應等優(yōu)點，目前正在廣泛研究和應用于純電動乘用車和商用車動力電池。電動汽車的動力電池系統(tǒng)主要包括動力電池本體，電池管理系統(tǒng)（）和諸如車載充電器和DC/DC轉換器之類的輔助模塊。電池管理系統(tǒng)（BMS）檢測電池組中每個單個電池的狀態(tài)。綜合計算后，判斷整個電池系統(tǒng)的充電狀態(tài)和健康狀態(tài)，并根據(jù)它們的狀態(tài)對動力電池系統(tǒng)進行相應的控制調整和策略實施從而實現(xiàn)充放電管理動力電池系統(tǒng)和每個單體。確保動力電池系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。電池管理系統(tǒng)的基本功能可以分為四個方面：檢測，計算，管理和保護。具體包括數(shù)據(jù)采集，狀態(tài)監(jiān)測，平衡

控制，散熱管理，安全保護和信息管理等功能。動力電池管理系統(tǒng)由硬件和軟件組成。硬件可以分為兩部分：主控模塊和從控制模塊。數(shù)據(jù)采集單元（采集模塊），中央處理單元（主控模塊），顯示單元和均衡單元檢測模塊（電流傳感器，電壓傳感器，溫度傳感器），泄漏檢測和控制組件（熔斷器件和繼電器）。中央處理單元由高壓控制回路和主控制板組成組成，數(shù)據(jù)采集單元由溫度采集模塊，電壓采集模塊等組成。一般采用CAN現(xiàn)場總線技術實現(xiàn)互信息通信;軟件包括控制策略，實現(xiàn)控制策略的底層操作系統(tǒng)和實現(xiàn)檢測，操作和判斷的應用程序[在電動汽車啟動，加速和爬坡的操作條件下，動力電池通過放電對電池管理系統(tǒng)（BMS）接收的車輛控制單元VCU）的指令作出響應，并為電力提供高電壓能量電機驅動系統(tǒng);當滿足動態(tài)能量回饋條件時，動力電池反向充電，為動力電機制動產生的反向高壓提供放電回路。當車載低壓輔助電源不足時，動力電池通過/模塊為車載低壓輔助電源充電。同時，當電池電量不足時，電池管理系統(tǒng)（）通過總線與充電器控制器（ONC）進行通信，以完成動力電池的外部電源充電。3.1.2電池障析電池故障是指各種子系統(tǒng)（如電池組，高壓電路或熱管理，網(wǎng)絡故障以及各種控制器硬件和軟件）中的傳感器故障和執(zhí)行器故障（例如接觸器，風扇，泵，加熱器等）故障。電池本身故障是指過電壓（過充電），欠壓（過放電），過電流，超高溫，內部短路故障，連接器松動，電解液泄漏以及絕緣降低。本文主要以磷酸鐵鋰電池為例，為了便于電池管理和車輛控制池故障一般分為兩級級故障和二級故障下表所示：故障等級Ⅰ級故障Ⅱ級故障

故障影響不影響整車運行，但可能導致其他故障發(fā)生，影響電池壽命影響整車運行，可能出現(xiàn)安全問題電池故障等級（1）電池單體故障根據(jù)磷酸鐵鋰電池的充放電特性電動汽車實際驅動充電過程中的動力電池單元一般具有單體電壓溫或低溫以及過充電和放電電流具體的故障現(xiàn)象如下表所示顯示：

故障名稱

故障現(xiàn)象

故障原因

磷酸單體電壓過高單體電壓過低單體溫度過高

單體電壓超出極限值單體電壓低于規(guī)定值單體溫度超出極限值

電池過沖，或保護板過壓檢測模塊失效電池過訪，或保護板欠壓檢測模塊失效電池過沖，散熱不良，或保護板過溫檢測模塊失效

鐵鋰電池單體故障單體溫度過低充電電流過大

單體溫度低于規(guī)定值充電電流超出極限值

環(huán)境溫度低電池虧電嚴重或充電電流與電池不匹配動放電電流過大

放電電流超出極限值

爬坡

力電池單體故障判定條件和恢復條件一般設計為具有一定的差值，是為了防止電壓、溫度和電流波動導致的故障誤清除，確保了故障診斷的魯棒性；也提高了動力電池的安全性。（2）電池整體故障同樣的，電池模塊整體的故障如下表所示：故障名稱單體溫度差異大單體電壓差異大

故障現(xiàn)象電池模塊內單體最高溫度和最低溫度差值超過規(guī)定值電池模塊內單體最高電

故障原因某個或幾個單體失效，或溫度均衡模塊失效某個或幾個單體失效，或

電池總壓高電池總壓低絕緣過低

壓和最低溫度差值超過規(guī)定值動力電池電壓電壓超過極限電壓動力電池電壓低于規(guī)定值絕緣電阻低于規(guī)定值

電壓均衡模塊失效動力電池過充或車下長坡動力電池過放，虧電線纜受潮，或老化破損電池電量低

動力電池SOC低于規(guī)定值電池模塊整體故障

動力電池過放，虧電如果單體溫（或電壓長時間過大則電池模塊中單個電池的壽命將會相對較長，并且當壽命最短的電池單元發(fā)生故障時，整個電池模塊將不得不被替換，這是極易浪費的。電池模塊電壓和溫度差都是I類故障。池管理系統(tǒng)向車輛控制器發(fā)送警報信號。高電池總電壓和低絕緣電阻是II類故障。（3）高壓電回路故障圖表故障名稱

故障現(xiàn)象預充電失敗高壓互鎖異常碰撞開關異常

預充電1s后電機驅動系統(tǒng)輸入側電壓仍然達不到動力電池總電壓的高壓互鎖異常信號使能硬線數(shù)據(jù)和CAN總線數(shù)據(jù)不一致

主接觸器粘連故障（4）電池管理系統(tǒng)故障

主接觸器反饋信號異常電池管理系統(tǒng)[障為CAN網(wǎng)絡通信故障和其它故障管理系統(tǒng)故障分類如下圖：其它故障主要指電池管理系統(tǒng)主板故障：如芯片最小系統(tǒng)晶振不起振，主板電源電壓紋波大、欠\過壓，傳感器信號線搭鐵等等。該類故障為單片機主板通用故障，不是動力電池特有的故障。電池管理系統(tǒng)故障診斷主要有以下幾種方法：①.觀察法當系統(tǒng)發(fā)生通訊中斷或控制異常時觀察系統(tǒng)各個模塊是否有報警顯示屏上是否有報警圖標,再針對得出的現(xiàn)象一一排查。②.故障復現(xiàn)法車輛在不同的條件下出現(xiàn)的故障是不同的在條件允許的情況下,盡可能在相同條件下讓故障復現(xiàn),進行確認。當系統(tǒng)發(fā)生類似干擾現(xiàn)象時應逐個去除系統(tǒng)中的各個部件來判斷是哪個部分對系統(tǒng)造成影響。③.替換法

當某個模塊出現(xiàn)溫度、電壓、控制等異常時調換相同串數(shù)的模塊位置,來診斷是模塊問題還是線束問題。④.數(shù)據(jù)分析法當電池管理系統(tǒng)發(fā)生控制或相關故障時可對電池管理系統(tǒng)存儲數(shù)據(jù)進行分析對CAN總線中的報文內容進行分析。電池管理系統(tǒng)常見故障分析：①系統(tǒng)供電后整個系統(tǒng)不工作：供電異常、線束短路或是斷路、無電壓輸出。故障診斷：檢查管理系統(tǒng)供電是否正常是否能達到管理系統(tǒng)要求的最低工作電壓看外部電源是否有限流設置,導致給管理系統(tǒng)的供電功率不足;檢查管理系統(tǒng)的線束是否有短路或是斷路,對線束進行修改,使其工作正常外部供電和線束都正常,則查看管理系統(tǒng)中給整個系統(tǒng)供電的DCDC是否有電壓輸出如有異?？筛鼡Q壞的模塊。②電池管理系統(tǒng)不能和通信：主控模塊未工作，CAN信號斷線。故障診斷查主控模塊的電源是否正常;檢查CAN信號傳輸線是否退針或插頭未插;監(jiān)聽CAN端口數(shù)據(jù),是否能夠收到電池管理系統(tǒng)或者ECU數(shù)據(jù)信息。③電池管理系統(tǒng)和通信部穩(wěn)定：外部CAN總線匹配不良、總線分支過長。故障診斷：檢測總線匹配電阻是否正確匹配位置是否正確,分支是否過長。④電池管理系統(tǒng)內部通信不穩(wěn)定：通信線插頭松動、走線不規(guī)范。故障診斷測接線是否松動;檢測總線匹配電阻是否正確,匹配位置是否正確,分支是否過長。⑤絕緣檢測報警：電池或驅動器漏電、絕緣模塊檢測線接錯。故障診斷：使用顯示模塊查看絕緣檢測數(shù)據(jù),查看電池母線電壓負母線對地電壓是否正常;使用絕緣搖表分別測量母線和驅動器對地絕緣電阻。⑥電池電流數(shù)據(jù)錯誤：霍爾信號線插頭松動、霍爾傳感器損壞、采集模塊損壞。

故障診斷：重新拔插電流霍爾傳感器信號線檢查霍爾傳感器電源是否正常,信號輸出是否正常;更換采集模塊。⑦電池溫度過高或過低：散熱風扇插頭松動散熱風扇故障,溫度探頭損壞。故障診斷新拔插風扇插頭線給風扇單獨供電,檢查風扇是否正常檢查電池實際溫度是否過高或過低;測量溫度探頭內阻。⑧不能使用充電機充電：充電機與電池管理系統(tǒng)通信不正常。故障診斷：更換一臺充電機或電池管理系統(tǒng)，以確認是電池管理系統(tǒng)故障還是充電機故障;檢查電池管理系統(tǒng)充電端口的匹配電阻是否正常16]

。3.2電機的故障診斷3.2.1混合力動車動機析目前，混合動力汽車電機要分為直流電機和交流電機。（1）直流電機目前，汽車用直流電機主要包括串勵直流電機和自激直流電機：串激液壓電機在低速時轉矩較高，高速轉矩特性為恒功率。激勵的直流電機可以單獨提供激勵。根據(jù)不同的行駛條件，電子控制器可以用來控制勵磁，從而提供大范圍的轉矩特性，以利于實現(xiàn)復雜的控制要求。優(yōu)點：直流電機可單獨控制勵磁和電樞，擴大轉速范圍，便于實現(xiàn)再生制動，控制系統(tǒng)簡單，調速方便，無需變頻裝置，因此廣泛應用于早期電動汽車今天使用。在一些電動車中。缺點：直流電機效率低，體積和質量都比較大。由于電刷和換向器的存在，電機的過載能力和性能進一步受到限制。（1）交流感應電機交流電機主要分為同步電機和異步電機兩種類型的電機共有的是定子鐵芯繞組。不同之處在于轉子結構和繞組。交流電機比直流電機具有更高的效率和功率密度，相同的電力質量還不到直流電機的一半。

（2）永磁同步電機永磁同步電機的轉子轉速與定子的旋轉磁場完全同步，而且具有結構簡單，體積小，重量輕便，能量損耗小，效率高等特點。與直流電機相比，它沒有直流電機的換向器和電刷。同樣得與異步電動機相比，它不需要勵磁電流，沒有滑動損耗，而且效率高，功率因數(shù)高，轉矩慣量比大。還有就是降低了定子電流和定子電阻的損失，并且轉子參數(shù)可測量和可控。但與異步電動機相比，它具有成本高，啟動困難等缺點。與傳統(tǒng)的同步電機相比，轉子不需要外部勵磁電源，省去了勵磁裝置，消除了勵磁損耗，簡化了結構，提高了效率。由于汽車有限的安裝空間，永磁同步電機由于具有功率密度高，效率高等優(yōu)點而被廣泛應用于混合動力汽車。3.2.2混合力動車動機障斷究以感應電機為例，電機故障分為以下幾類：（1）致命故障①電機定子繞組發(fā)生故障，也就是短路，這種故障可能會導致電機繞組燒毀矩發(fā)生波動以用定子電流負序分量法來進行診斷定子鐵芯發(fā)生故障，具體故障現(xiàn)象為空載電流增大，震動噪聲大，繞組絕緣層燒壞，甚至定子鐵芯硅鋼片被融化，這類故障可以用頻譜法的震動特點來診斷；③故障發(fā)生在轉子本體，由于轉子偏心產生的磁場拉力不平衡，造成電機震動，最終導致電機嚴重損壞，這種故障可以用電流頻譜來進行診斷；④軸承發(fā)生故障，一般會導致震動超標，可以用震動特性來進行診斷。致命故障可以更換發(fā)生故障的元件來解決。嚴重故障

嚴重故障可以從電機各個部分來看，①電機變頻器：故障發(fā)生在電源模塊，導致電機過熱，絕緣發(fā)生老化，甚至導致電機燒壞;電機體：電磁氣隙發(fā)生偏心，由于轉子偏心，導致磁力不平衡，轉子和定子摩擦，造成震動，最后損壞電機。③位置傳感器故障位置傳感器故障很容易導致電機系統(tǒng)失控④電機運行在控開狀態(tài)下，這種故障和電源模塊故障一樣。⑤電機保護系統(tǒng)故障：故障形式主要有主回路欠壓，即實際電壓太低，造成電機輸出功率下降，電流變大；還有一種類型就是總線過壓，顧名思義就是實際電壓太高，導致母線電容或IGBT被擊穿；最后一種故障就是過流現(xiàn)象，容易造成IGBT燒毀。IGBT（絕緣柵雙極型晶體管芯片）是電機驅動中最重要的組件。（）總體故障

電機變頻器故障形式：①主繼電器損;②預充電繼電器發(fā)生故;③預充電電阻器故;④電壓傳感器損壞和總線電流故;⑤直流濾波電容器發(fā)生短路。

主繼電器和預充電繼電器故障檢測方法是增加其閉合信號并測量其電壓電機控制器故障形式：①驅動電路故障;②相電流采集單元損壞③采集單元發(fā)生故障;④CAN總線通信異常;⑤變頻器過熱。這里前個故障可由示波器檢測，由其輸出信號確定。（4輕故障①電機體電機體故障主要是軸承故障;②電機控制器故障連接器發(fā)生故障，瞬間停電等。汽車驅動系統(tǒng)電機故障一般可分為軟故障和硬故障電機硬故障主要發(fā)生在電機本體上，例如定子繞組發(fā)生短路，定子繞組開路，軸承磨損，絕緣老化及轉子發(fā)生偏心，這些故障有的不可修復，只能更換部件；軟故障一般可以通過軟件調試來清除，軟故障一般發(fā)生電機的控制器上，具體形式有壓力過高，溫度過高，電流過高等。電機故障的信息采集和診斷一般用于硬故障的診斷而軟故障為了防止故障繼續(xù)加深從而發(fā)生更大的故障，所以故障容錯是非常必要的[。下圖是通過電壓，電流和溫度對電機驅動系統(tǒng)的故障進行診斷的框圖信息，可以被用于確定系統(tǒng)故障發(fā)生的原因，然后針對故障原因采取適當?shù)目刂拼胧弘姍C驅動系統(tǒng)診斷總體框圖而故障診斷容錯模塊框圖如下圖所示：

系統(tǒng)故障診斷容錯模塊3.3控的故障診斷3.3.1混合力動車控統(tǒng)析電動車電子控制系統(tǒng)是電子技術，計算機技術，控制技術，網(wǎng)絡技術，信息論和系統(tǒng)論的綜合體系混合動力電動車輛電子控制系統(tǒng)是指混合動力電動車輛電子控制裝置。汽車電子控制系統(tǒng)基本上由傳感器和開關信號和執(zhí)行器組成。在電子控制系統(tǒng)中，能量組裝控制系統(tǒng)，電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)，驅動電機控制系統(tǒng)，發(fā)動機燃油噴射控制系統(tǒng)，電子控制點火系統(tǒng)，動力轉向控制系統(tǒng)，自動變速箱系統(tǒng)，防抱死制動系統(tǒng)，ASR加速防滑統(tǒng)，電子排氣系統(tǒng)，電子點火系統(tǒng)，故障診斷系統(tǒng)等都會影響汽車傳動系統(tǒng)，主要是為了提高汽車動力，安全性[3.3.2混合力動車控統(tǒng)故診研診斷電動汽車電控系統(tǒng)故障的方法有以下幾種方法：（1）電路元件直觀法遇到故障時，應該先檢查系統(tǒng)中各傳感器和各個執(zhí)行器的供電線路，一般來說，都是線路接觸不良或短路所導致了各種故障。在檢查線路狀況時，要從容易被磨損的地方開始檢查。

（2）線路抽查法即故障察覺不出來時，需要一個一個把線路抽出檢查，當然這種辦法太繁雜，所以不太推薦。（3）元件共振法大多數(shù)車輛在行走和振動時只有問題。這是基于毒物攻擊的原理和方法。連接器，接線，傳感器，執(zhí)行器等地方最容易受震動影響。對連接器來說，連接器可以垂直水平小幅度地振動;用于布線時，布線連接器的連接器，支架和穿過開口的連接器的主體可以在垂直或水平方向上平緩擺動。應該仔細檢;對于傳感器，您可以點擊各種傳感器來查找故障。（4）感溫元件加熱方法有些故障只有在汽車很熱時才會發(fā)生可能是由相關部件或傳感器的熱量引起的在這種情況下，使用吹風機等加熱工具，對可能導致故障的部件或傳感器進行加熱，檢查是否有故障，但值得一提的是：某些傳感器的加熱溫度有特定的允許值，也不能直接對計算機的部件進行加熱。（5）組件泄漏檢測方法有些故障只發(fā)生在多雨或低溫環(huán)境中。灑水可以用來檢修，水可以噴灑在車上以檢查故障。但是，小心不要將水直接噴灑在發(fā)動機的電子控制部件上，在其前面噴灑散熱器以間接改變溫度和濕度，或者直接在電子設備上噴灑水[4田銳斯驅系統(tǒng)故診斷1997年本豐田汽車公司推出的豐田普銳斯混合動力汽車是世界上第一款大規(guī)模生產的混合動力汽車。在接下來的四五年里，普銳斯的銷售區(qū)域覆蓋全球多個國家和地區(qū)。目前，普銳斯仍然是世界上最成熟的混合動力電動汽車之一。年，新一代普銳斯THS-II系統(tǒng)的逆變器實現(xiàn)了將電池提升至DC500V的功能。通過提

高電力系統(tǒng)的電壓電動發(fā)電機的功率比原來增加了50％從而使得發(fā)動機的兩個主要動力和電動機的協(xié)同作用達到了最高水平。4.1銳斯結構組成豐田普銳斯采用混合動力系統(tǒng)，這是一個混合動力系統(tǒng)。車輛的驅動力部分來自汽油發(fā)動機，另一部分來自驅動電機。它結合了并聯(lián)混合動力系統(tǒng)和串聯(lián)混合動力。系統(tǒng)的優(yōu)點是有機結合，系統(tǒng)結構也更加復雜。該圖顯示了汽車系統(tǒng)的組成，主要由電池，變頻器，發(fā)動機，MG1，MG2和配電系統(tǒng)組成THS-II系統(tǒng)組成4.2銳斯電池故障分析豐田普銳斯配備了與純電動車相似的動力電池和動力管理系統(tǒng)。主要區(qū)別在于動力電池只能存儲少量的電力。它只用作車輛啟動，短距離純電動低速巡航和加速。輔助電源。該車的電源系統(tǒng)包括：電池模塊，電池智能單元，電源控制，冷卻風扇和管路，電源總線等。4.2.1電池容下故診在駕駛車輛的過程中，巡航范圍較短并且電池容量不足。在分析這種故障問題的原因時，首先檢查充電模式是否正確以及充電能力是否充足。由低充電率引起的放電量的減少需要充電鏈路來調查故障的原因，其次是放電環(huán)境。如果環(huán)境溫度相對較低，則檢查溫度并降低放電容量。同樣，如果電池在充滿電后長時間充滿電，應在根據(jù)相關標準維護程序再次使用之前對其進行處理。在使用電池組時，會檢查電池組的電流，電壓，環(huán)境溫度等，并統(tǒng)計出來，最后結合當時顯示的參數(shù)確定放電終止的具體原因。另

外期使用超出電池組的正常應用還會導致電池性能急劇下降體現(xiàn)為放電電壓小，內阻。4.2.2電池充異故診當電力系統(tǒng)充電時，充電電壓顯著增加，充電時間短，或根本無法將電池充電到電池組中。這種故障問題的原因可能與環(huán)境溫度，電池壽命，電池容量，充電設備故障等諸多方面有關。當具體的故障排除導致電力系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，應從環(huán)境溫度和充電設備等外部因素入手，然后針對電力系統(tǒng)自身進行故障排除，針對性能電池組，連接的組件和個人電池狀態(tài)逐個檢查，直到找出問題的原因20]

。4.2.3電池放電低障斷電池輸出功能大大降低，正常電流放電電壓大大降低，車輛在低功耗條件下無法正常啟動對這種故障的原因的詳細分析很可能是由于電池的內部電阻水平部短路，連接松動，環(huán)境溫度低或電池組中的溫度顯著增加，以及存時間長。激活等。故障排除方法與電池組的異常充電基本相同。主要差異如下：電池短路;2電源系統(tǒng)本身泄漏。4.2.4電源統(tǒng)部溫障斷在車輛運行過程中電力系統(tǒng)局部溫度異常升高超過5°C經過多次觀測后發(fā)生在同一地點。這類故障的原因包括：部分連接片的松動導致電阻增加;供電系統(tǒng)設計缺陷，內部高溫不能及時放電，冷卻通道堵塞或冷卻風扇失效。4.3銳斯電機故障分析豐田普銳斯動力系統(tǒng)由發(fā)動機，發(fā)電機和電動機組成。從增壓裝置來分，它被分成兩個主發(fā)動機動機和電動機以發(fā)動機為主的形式中動機作為主要動力源時，電動機作為輔助動力源，電動機是主要動力源時，發(fā)動機作為輔助動力源。普銳斯電機的故障[22]

分為以下幾類：（1）燃料耗盡

如果燃油耗盡，當發(fā)動機無法啟動多次時，發(fā)動機將不再起動。起動機MG1）故障

起動器是500V交流同步電機，也可用作發(fā)電機。IT-II的主動測試功能可以用來強制它運行。

如果起動器電路發(fā)生故障

故障發(fā)生的可能性非常小。由于變頻器距離在發(fā)動機比較近，因此接線相對來說很短，而且其具有多重保護功能，不容易損壞。從外觀上檢查也很難發(fā)現(xiàn)明顯的損壞跡象。發(fā)動機發(fā)生故障

例如發(fā)動機維修不當導致發(fā)動機曲軸或凸輪軸鎖死，活塞或連桿損壞導致發(fā)動機運轉不穩(wěn)等情況，如果不是以上故障，用扳手轉動曲軸，如果不發(fā)生卡死，就可以排除是發(fā)動機本身的故障。（5）變頻器故障

變頻器是起動器的電源。HV電池的VDC電源在被變頻器升壓后用作500VAC啟動器。該設備的檢查需要特殊的儀器和設備。（6）高壓電池故障當高壓電池發(fā)生故障時，變頻器會失去的電源，從而導致動機無法正常工作。發(fā)動機控制系統(tǒng)的故障存儲任何故障代碼的方式。

發(fā)動機控制系統(tǒng)故障可以采用檢查發(fā)動機電子部件是否（8）通信線路有故障

如果CAN-BUS線路有故障，會無法通訊，導致車輛無法啟動。但是，通信線路故障可以通過專用儀器來檢查。。（9）汽車系統(tǒng)模式被設在EV模式。4.4銳斯電控故障分析普銳斯的電控系統(tǒng)故障分析和常規(guī)汽車差不多：（1）分析波形圖

從普銳斯電控系統(tǒng)情況來看，在正常運行中，可以通過傳感器描繪出其正常波形圖，在其發(fā)生故障時，有故障的波形圖同樣可以被描繪出來，因此，觀察對比波形圖就可以知道普銳斯電控系統(tǒng)的故障發(fā)生在哪里普銳斯的電控系統(tǒng)中的每個控制線路和元件都有獨特的波形圖，所以這種對比波形圖的方法可以很好的利用。（2）分析故障編碼

因為每個車輛的型號不同，其ECU故障編碼也是具有一定的區(qū)別。就算是同一類型的故障，對于不同車型的汽車來說，在設置其故障編碼的時候也會有不同的選擇，一般表現(xiàn)為故障燈亮。）分析尾氣

通常狀態(tài)下，如果汽車所排放出來的尾氣檢測中，顯示碳氫化合物與一氧化碳的含量高于常規(guī)值則說明混合比例比較濃從而導致燃燒并不完全如果是

氧氣的含量高于常規(guī)值則表示混合出來的比例較低如果是氮氧化合物的含量比較高則表示汽車的EGR系統(tǒng)或者通風系統(tǒng)中存在著故障。（4）動態(tài)數(shù)據(jù)流分析

普銳斯在行駛過程中，它的電子控制系統(tǒng)也在運行，電子控制系統(tǒng)運行時，執(zhí)行器和反應傳感器會產生一系列數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)塊就是動態(tài)數(shù)據(jù)流。因此普瑞斯在發(fā)生故障時，行駛產生的數(shù)據(jù)和正常時候產生的數(shù)據(jù)不同，所以只要把兩組數(shù)據(jù)進行對比，就能分析出普瑞斯的故障。（5）電路圖分析

普銳斯在制造過程中，安裝各種電氣元件，傳感器，開關，控制器