王幫河

(貴陽市烏當(dāng)區(qū)中等職業(yè)學(xué)校，貴陽 550002)

新能源汽車與內(nèi)燃機(jī)汽車相比，其內(nèi)部電子結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，需要定期維護(hù)。利用電子診斷技術(shù)可準(zhǔn)確確定車輛故障情況，在不拆卸車輛關(guān)鍵部件的情況下檢測并分析故障，提高了診斷及車輛維修效率[1]。

1 電子檢測診斷技術(shù)方法

1.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷

該方法是一種先進(jìn)的人工智能算法，可在海量數(shù)據(jù)中找到與輸入樣本一致的數(shù)據(jù)類型。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，分析新能源汽車復(fù)雜的數(shù)據(jù)，可為故障診斷提供重要信息。該方法需要維修人員提供大量的樣本進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，由系統(tǒng)不斷改進(jìn)故障分析算法，再使用機(jī)器學(xué)習(xí)機(jī)制描述不同的故障類型，并對(duì)比樣本信息，得到導(dǎo)致故障最可能的原因。基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的傳感器故障診斷方法的工作原理如圖1[2]。

圖1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的傳感器故障診斷方法Fig.1 Sensor fault diagnosis method based on neural network

1.2 故障樹分析法

該方法經(jīng)常被用于分析系統(tǒng)的可靠性，是一種設(shè)計(jì)和評(píng)估方法，主要分析系統(tǒng)中硬件、軟件、環(huán)境、人為等可能引發(fā)故障的因素，構(gòu)建故障樹來計(jì)算系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性，確定系統(tǒng)故障原因各種組合的發(fā)生概率，采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)來提高系統(tǒng)的可靠性，如圖2所示。基于D-S證據(jù)合成的汽車故障診斷方法，有效融合運(yùn)用于汽車故障樹診斷中，提高了分析數(shù)據(jù)的可靠性與合理性[3]。

圖2 汽車?yán)鋮s風(fēng)扇故障樹Fig.2 Fault tree of vehicle cooling fan

1.3 多源信息融合技術(shù)

該方法將多種信息資源進(jìn)行自動(dòng)篩選、分析與處理，并進(jìn)行自動(dòng)類比，從而獲得更加可靠、準(zhǔn)確的信息源，所得的匯總信息源增加了分析結(jié)果的可靠性。根據(jù)融合信息的抽象度，分為融合數(shù)據(jù)層、融合特征層和融合決策層。新能源電動(dòng)汽車維修中，將不同傳感器數(shù)據(jù)故障診斷結(jié)果以不同方式融合，主要使用融合決策層算法，以獲得更準(zhǔn)確一致的結(jié)論，如圖3所示。根據(jù)數(shù)據(jù)處理水平建立了基于多信息融合的發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷模型，該模型按照多層次分析理念，以故障源信息、特征分類、設(shè)計(jì)決策、數(shù)據(jù)、功能融合等多層次思路實(shí)現(xiàn)信息處理，有效提高了診斷的準(zhǔn)確性和可靠性[4]。

圖3 基于多信息融合的發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷模型Fig.3 Engine fault diagnosis model based on multi-information integration

2 電子檢測診斷技術(shù)在新能源電動(dòng)汽車維修中的應(yīng)用

2.1 判斷發(fā)電機(jī)故障

對(duì)于混合動(dòng)力的新能源汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)依然是車輛的核心系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)不良或動(dòng)力不足時(shí)。將造成發(fā)動(dòng)機(jī)故障。利用電子檢測診斷技術(shù)，可準(zhǔn)確獲取發(fā)動(dòng)機(jī)性能信息，并在運(yùn)行中識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)故障。獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，如車輛負(fù)荷、氣流和速度，用來確定故障位置。通過讀取動(dòng)力系統(tǒng)中的故障信息，可準(zhǔn)確確定故障位置，如圖4所示。通過對(duì)變速發(fā)電機(jī)軸承的視覺圖像進(jìn)行噪聲分離處理和信息增強(qiáng)，根據(jù)相似的跟蹤點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)檢查與視覺特征監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變速發(fā)電機(jī)軸承故障的自動(dòng)診斷檢修[5]。

圖4 變速發(fā)電機(jī)軸承故障視覺檢修流程圖Fig.4 Visual maintenance flow chart of variable speed generator bearing fault

2.2 檢測汽車電路

與傳統(tǒng)燃油汽車相比，新能源電動(dòng)汽車在很大程度上依賴于復(fù)雜的內(nèi)部電路和先進(jìn)的電子控制技術(shù)。隨著新能源電動(dòng)汽車數(shù)量的增加，集成控制系統(tǒng)的運(yùn)行壓力將不斷增大，電路系統(tǒng)負(fù)荷也會(huì)增加，而電路系統(tǒng)故障會(huì)影響車輛運(yùn)行狀況，導(dǎo)致發(fā)生嚴(yán)重的道路事故，危及司機(jī)和乘客人身安全。電子檢測診斷技術(shù)可對(duì)汽車電路進(jìn)行檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，保障汽車的安全行駛。

2.3 檢測汽車控制系統(tǒng)故障

新能源電動(dòng)汽車控制系統(tǒng)由兩條CAN總線組成，即一條高速CAN總線和一條低速CAN總線，如圖5所示。高速CAN系統(tǒng)主要連接車輛的驅(qū)動(dòng)、安全和娛樂系統(tǒng)，包含驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的各種子系統(tǒng)及故障檢測分析系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)，并對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電池、轉(zhuǎn)向和剎車等關(guān)鍵系統(tǒng)進(jìn)行控制。低速CAN線路主要用于與車身系統(tǒng)的連接，連接對(duì)象是車輛的各個(gè)單元，以高速CAN線路作為網(wǎng)關(guān)接入子網(wǎng)絡(luò)，由多個(gè)網(wǎng)絡(luò)組成一個(gè)集成系統(tǒng)。純電動(dòng)汽車的CAN通信原理與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車相似[6]，實(shí)現(xiàn)了各種電子控制單元之間的通信和信息交換及對(duì)變速器功率、性能和扭矩的監(jiān)控。電子診斷技術(shù)使得測量CAN總線信號(hào)波形、確定電阻、確定通信狀態(tài)、檢測節(jié)點(diǎn)問題、確定響應(yīng)和顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)流成為可能，可對(duì)電子診斷設(shè)備顯示結(jié)果進(jìn)行分析判斷，明確故障原因。

圖5 純電動(dòng)汽車的整車控制系統(tǒng)Fig.5 Whole vehicle control system of pure electric vehicle

2.4 檢測動(dòng)力電池

動(dòng)力電池是新能源電動(dòng)汽車的主要能源之一，也是維護(hù)需求較高的部件之一。目前，燃料電池、鉛酸電池、鋰離子電池和鎳金屬氫化物電池是新能源汽車最常用的電池類型，不同的工作條件有著不同的要求。雖然電池有較長的使用壽命，但如果操作不正確，長期使用后出現(xiàn)故障的可能性很大。電子診斷技術(shù)的適應(yīng)性很強(qiáng)，對(duì)不同類型的動(dòng)力電池有很好的診斷效果。新能源汽車基于國標(biāo)的改進(jìn)電池系統(tǒng)故障樹如圖6所示，可以選擇專用的電子檢測診斷方法，全面、準(zhǔn)確地收集故障電池中的有效數(shù)據(jù)，包括電壓、溫度、電流等參數(shù)，將匯總數(shù)據(jù)進(jìn)行下載并對(duì)比相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算故障問題發(fā)生的可能性。電子檢測診斷技術(shù)的應(yīng)用，不僅提高了動(dòng)力電池的穩(wěn)定性和維修效率，還能對(duì)電池工作條件進(jìn)行全面分析，有助于延長電池的使用壽命[7]。

圖6 新能源汽車基于國標(biāo)的改進(jìn)電池系統(tǒng)故障樹Fig.6 Improved battery system fault tree of new energy vehicle based on national standard

3 結(jié)語

電子診斷技術(shù)可準(zhǔn)確診斷故障的發(fā)生位置與類型，并制定特定的維修方案。利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，記錄車輛運(yùn)行和維修狀態(tài)，可減少維修操作的復(fù)雜性，有效提高車輛的安全性。