智能诊断技术在新能源汽车检测与维修中的应用

2023-07-30颜国仁

专用汽车 2023年7期

摘要：为了提高车辆检修工作效率，以新能源汽车的检修为切入点，了解新能源汽车的控制电路功用特点，以及智能诊断技术应用于汽车检修的必要性，可以降低汽车检修工作难度，还能完成多样化的配套设备高效维修。以新能源汽车的电路及电池系统故障智能诊断为例，利用智能诊断技术成功优化控制电路的电流及电压变化，从而监控运行状态信息。如今智能诊断技术已经成为新能源汽车检修与维修中的重要技术，对于降低新能源汽车的故障发生率，保障行车安全具有重要意义，研究结论为新能源汽车的智能诊断技术相关研究提供参考借鉴。

关键词：智能诊断；新能源汽车；检修；维修

中图分类号：U472.4 收稿日期：2023-04-12

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.07.030

1 前言

社会发展石油需求量日益增长，引发环境污染、能源枯竭等问题，并逐渐引起社会各界的广泛关注，为此新能源汽车应运而生，成为汽车行业的发展方向。新能源汽车作为一项新技术，在长期驾驶过程中难免会产生一些故障情况，如何能对新能源汽车的故障问题进行前期监测与预警，并采用相应的措施，成为研究热点。新能源汽车的内部结构及内部功能不同于传统车辆，所涉及的电子元器件更多，所以也给汽车检修维修工作带来巨大的挑战[1]。智能诊断技术的出现可以提高新能源汽车的检修及维修工作效率，还能够提高故障诊断准确率，通过掌握智能诊断技术可在第一时间排查故障，提升汽车检修与维修的工作质量。

2 智能诊断技术应用于新能源汽车检修的优势

新能源汽车的设计不同于以往传统汽车的化石能源，所采用的是电能这类新型清洁能源驱动控制方式，但是其能源转化系统设计与传统发动机控制系统相比，依然在技术方面有一定差距，所以传统的汽车检修方法并不适用于新能源汽车的故障诊断与维修。为此有必要利用智能诊断技术，全面提升新能源汽车的自动化诊断技术，检修工作人员可以及时排查故障问题，降低了后续检修工作的难度，从而提升了检修效果，还能实时采集仪器设备监控数据，在多样化的处理手段下，为相关工作人员提供便捷化的处理空间及处理环境，制定更高效、针对性更强的新能源汽车检修方案，实现对新能源汽车故障的高效处理[2]。

3 新能源汽车控制电路

3.1 新能源汽車控制电路的功用

新能源汽车的控制电路包括司机控制器、低压电器、主电路、辅助电路内的多电器电磁线圈，以及电器触头联锁等存在接点控制及电子电路。经过间接控制实现了对新能源汽车的主电路及辅电路控制功能[3]。

3.2 新能源汽车控制电路的工作原理

直流电机包含直流发电机及电动机，由于直流电机具备可逆性，使用直流发电机转变机械能为直流电能输出，使用直流电动机则需要转变直流电能为机械能输出。

3.3 新能源汽车牵引电动机结构组成

新能源汽车的牵引电动机结构组成，基本等同于普通的直流电机，包括静止定子及旋转转子。其中定子是作为产生磁场、提供磁路以及实现牵引电动机的机械支撑，包括机座、换向极、主磁极、轴承端。转子作为产生电子转矩和感应电势的重要组件，能实现能量高效转换，包括电枢铁心、转轴、绕组以及换向器多组件。除此之外脉流牵引电动机还包括电刷装置，换向器接触于电刷，从而有效连接电枢电路及外电路。由于脉流牵引电动机的本身发热就比较严重，因此换向比较困难结构部件也比较特殊[4]。

4 新能源汽车控制电路的常见故障

4.1 整备控制电路故障

在新能源汽车的整备控制电路故障中，包含有受留装置故障，该装置在车顶安装，且多样化的受留装置存在较大结构差异。单臂式受电弓比较常见的一种，此种受电弓主要包括弓头装置、上下部框架、铰链结构、传动气缸以及升降弹簧等，主要产生的故障包括受电弓的弓头部位出现磨损，导致受电弓离线，而机车在短时间之内无电致使很大程度影响了电器设备。另外，还会出现受电弓升不起的情况，以及机械零部件产生严重的老化断裂导致落弓和刮弓故障[5]。

4.2 调速控制电路故障

在新能源汽车的控制电路运行中，主要故障如下：a.会产生两位置开关不转换的故障，主要由于调速手轮并未回归零，司机控制器的微动开关产生烧损以及中间继电器不得电原因，所致转换鼓无法转换，还有牵制、前后两架转换鼓的不转换引发该故障。b.预备灯不灭故障。该故障主要由于ICU故障、司机控制器的微动开关产生烧损，以及中间继电器不得电，致使转换鼓无法转换；还有牵制、前后两架转换鼓的不转换引发该故障、电空阀故障、主断联锁反应不良、辅机故障。c.整车电流上窜故障，该故障主要由于操纵端的主副台司机产生控制器故障，地线不同以及电子系统故障，插座故障与调制解调板尚未插到位。d.某节电流出现上窜情况，这是因为所形成的脉冲产生并无同步信号，无法对电子柜的插头到位情况加以检查，继电器的吸合时间较久所致工作不良，并未及时将零位信号送入至电子柜中[6]。

4.3 保护控制电路故障

主断路器作为控制前路的总开关、保护，受电弓作为首个应当重视的组成，其次便是主断路器故障问题。由于断路器的部分组件在车顶外，部分在车内，所以在结构上划分了高压及低压，将车顶板作为主要分界线，在主要的机车运行过程中，主辅电路会产生过载、过流、接地、短路等故障，将新能源汽车的高压电源迅速切除[7]。但是在保护控制电路中常见的故障包括由于闪络引发了非线性电阻瓷瓶、灭弧室瓷瓶以及支持瓷瓶的烧损或炸裂。不仅如此，还会产生机械卡位与断裂无法分合闸的情况，辅联触头产生接触不良所致分合闸反复，以及启动阀与主阀门的漏风故障情况。

4.4 信号控制电路故障

主变压器作为接触网25 kV高压电，可以降成多等级组合低电压，为整流装置、辅助电路、控制电源供给电源。新能源汽车的变压器在改进后运用一体化设备，此种一体化变压器能够达到除了牵引变压器除外，在箱体内包括平波电抗器及滤波电抗器。常见故障包括内部故障情况及局部绝缘放电降低，过流所致的变压器产生高温运行，外部的短路情况引发过电压对内部影响，冷却系统发生故障情况[8]。这主要是由于主变压器的内部绝缘老化降低，以及变压器的螺栓松动，接触电阻值较大引发了局部过热烧损故障。

5 新能源汽车控制电路故障诊断系统

5.1 电路与电池智能诊断

结合上述的故障可以发现，新能源汽车的控制电路系统所涉及故障包括整备控制、调速控制、保护控制以及信号控制四种故障，划分主要故障产生的线路故障包括短路、断路以及不正常接地。产生如上故障主要是实际响应及输出均产生较大变化。对设备运行特征的准确提取尤为关键，本文提出小波变化理论提取机车控制电路的故障信号。由于篇幅限制，本节不针对小波分析理论做出过多赘述，了解到小波振动频率衰减速度较快所产生的信号存在明显的时频类特性，可以采用小波变化状态信号对新能源汽车的输出数据进行故障特征精准提取，做到对控制电路的故障监测、警报并及时诊断[9]。

5.2 底盘输出功率智能诊断

在智能诊断汽车底盘输出功率时，功率作为评定新能源汽车动力性能的关键，底盘输出功率值越高，就证明汽车拥有越强的动力，输入功率减去无用功率，即可提升新能源汽车的驾驶动力性能。那么对于底盘输出功率故障检修，主要可以针对汽车底盘输出功率大小进行分析，例如通过能源运行、功率转换、汽车内部无用功检测等，使用智能诊断技术详细分析新能源车辆的底盘输出功率，并对比新能源汽车的使用标准，从而全面了解所需检修的项目内容，确定相应的维修方式[10]。

5.3 基于小波分析的智能檢修特征提取案例

以新能源汽车的控制电路牵引信号控制电路故障为例进行分析。运用小波理论提取故障数据，考虑到牵引变压通常以隐性故障情况较多，多数情况下极易产生于变压器的制造、运输以及安装过程中，常规变压器实验往往无法检测到这些隐性故障。那么在变压器所处长期的运行状态下，便会逐渐出现这些故障。在运用小波提取变压器故障特征时，由于牵引变压器受到较大的电压及电流的干扰，因此产生较大的不稳定性。选取Haar小波规范正交基方法，划分变压器的故障信号为三层小波包，被分析的信号表示为（0，0），第一层分解出低频系数，表示（1，0），第一层经过分解所得的高频系数表示（1，1），之后逐层分解到第三层时，最终分解得出0节点的低频系数是（3，0），如此类推每一个节点所代表的信号特征。在系统故障中不同频带产生极强的干扰信号，会改变信号能量，从而构造以能量为元素的特征向量，并对其归一化处理，以有效避免能量值过大的问题，最终得出特征向量。此种提取故障特征的方法，可以在故障特征及故障原因中构建非线性关系，且此种关系是无法轻易用规则推理统计得出的。

在智能诊断过程中，通过在线获取故障信号来提取特征信号，在智能诊断中以输入值作为故障征兆，输出相应的故障原因。主要包括两步：a.基于一定数量的故障训练数据集，完成对神经网络的训练，获得与预期相符的诊断网络；b.将当前诊断输入系统，利用神经网络完成前项计算，进行智能学习与诊断之前，一般需要适当处理原始数据与训练样本数据，包括对数值的预处理、特征提取等，这主要是为神经网络提供合适的诊断输入及训练样本。此外虽然神经网络及传统故障诊断为不同的诊断方法，但双方是紧密联合的。

5.4 故障检测维修方法

a.针对某一节控制电源故障情况，需要作出检查处理，通过转换该车的电源开关，如果运用另一组能够正常运行则维持运行即可，也可检查开关600QA跳开之后重新闭合。如果以上处理无效，需要重新联位668QS，将666QS及667QS同时断开即正常运行。

b.对于主断路器跳闸故障情况，受电弓出现自动下落的情况，主要表现在列车的自然制动，以及显示屏出现全部熄灭的情况，由于所受电弓的自然落下影响电压表显示数值为0。假若此种处理方式无效，需要将666QS及667QS同时断开即正常运行。

c.在控制系统运行过程中受电弓自然落下检查，跳开主断路器在显示屏产生“零压”这一情况及时检查，对于换工无效需要做两节保护阀门，如果仍然不能吸合需要对保护阀进行人工闭合，正常运行。

d.主断路器合不上的检查处理，需要对调速手柄是否在零位进行检查，如果不在零位需要将其移动回归至零位。假若处理之后仍然无法合闸，可以采用主断路器人工闭合措施，关掉辅机降弓“分相”使之正常运行。

e.辅电路故障包括闭合劈相机扳钮无法起跳，显示零压不启动劈相机，具体故障检查需要将开关236QS隔离，之后维持运行。检查无任何声音故障情况，重新将自动开关605QA跳起时关合，之后恢复正常，假若不行则需要将相机扳钮进行更换。

6 结语

与传统发动机汽车相较，新能源汽车的检修工作存在诸多不同，对于常见的故障有必要应用智能诊断技术，积极对汽车故障进行实时监测，一旦发现故障即可进行针对性分析，从而提高新能源汽车的检修效果，提升对故障的维修处理能力，推动我国新能源汽车市场的良好发展。

参考文献：

[1]杨宏.运用电子诊断技术的新能源汽车检测与维修技术研究[J].科技资讯，2022，20（15）：69-74.

[2]邓森.电子诊断技术在新能源汽车维修检测中的应用[J].汽车知识，2022，22（9）：23-25.

[3]宋志斌.基于电子诊断技术的新能源汽车检测与维修技术研究[J].现代工业经济和信息化，2022（8）：12.