Page 150 - 《摩擦学学报》2020年第6期

纯电动汽车故障诊断系统功能的研究与设计
——评《电动汽车结构原理与故障诊断》

电动汽车不仅是交通工具更是电动产业，也是能源信息的新体系。汽车未来的发展方向不仅是电动化、轻

量化，更能够共享以及智能。陈清泉院士在第四届汽车与环境创新论坛上发表演讲，称中国在未来十年内有望
成为电动机车的强国。汽车的发展具有悠久的历史，未来三十年内汽车的发展会产生更加巨大的变化，随着时
代的发展和能源的告急，针对汽车能源的革命正在悄无声息地展开。我国在新能源汽车的研究方面比任何一个
国家都要急迫，面对着环境污染和人均汽车用量剧增，我国势必要尽快成为汽车强国。根据我国自身的交通特
点来研发各式各样的能源以及电动汽车，这样才能够满足国民的需求。未来的发展我们要四网——交通网、能
源网、信息网、人文网互相融合，将电动汽车、智能汽车、智能交通、智慧城市建设结合起来。《电动汽车结
构原理与故障诊断》一书详细地讲解了电动汽车的相关基础知识，并且对动力电池、驱动电机、充电系统、安
全防护以及故障诊断与维修方面进行了分析和研究。对电动汽车的技术特点进行了总结并且与传统燃油汽车进
行了重点零部件的对比，是一本非常实用的工具书。

《电动汽车结构原理与故障诊断》共 9 章，主要内容包含电动汽车基础知识、动力电池及动力电池管理系统、 3 |
高压系统及安全防护、仪表显示及人驾驶以及电动汽车故障诊断维修等。
作者曹砚奎，山东禹城职业教育中心，任汽车教研室主任。在十几年的汽车维修、研发和教学工作中，发
明改制专用工具 11 项，教具 40 余项并建成汽车模拟仿真系统专用教室。
我国目前正面临着生态环境的巨大压力以及百姓日常出行的汽车需求量剧增情况，通过政府的大力支持让 期 | 仪器介绍 | 彩页
纯电动汽车逐渐代替内燃机汽车活跃于汽车市场上。为确保汽车用高压电的安全使用，按照规范严格设计出电
动汽车故障诊断系统来对整车进行控制和监控。通过车载系统来对整个汽车进行统筹和协调，随时判断系统中

是否出现故障并且作出科学合理的判断并提供有效方案。保障电动汽车在运行过程中的安全性。汽车的传统维
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修方式主要是查找汽车中的零件故障以及排除常规故障。纯电动汽车的结构对比传统燃料汽车更加简单，零部
件较少，但其电气结构复杂的特点造成了一旦出现故障就很难依靠传统的手动检查以及故障经验来对车辆故障 年 第
进行排查和维修。针对纯电动汽车的故障排查维修，研发诊断系统是非常必要的。纯电动汽车通过众多子系统
的组合来形成一个较为复杂的系统，组织中包含了低压电气、强电压和高电压动力组织，任何一个零部件出现
故障都无法保证整车能够稳定地运行，尤其是供电系统一旦产生漏电情况势必会引发人身安全事故。纯电动汽
车故障诊断系统设计的目的在于能够通过车载系统来对纯电动汽车内电信系统的过温、欠压、过压和过流等故
障进行监控诊断排查。系统工作的过程为由车载系统通过 CAN 网络将信息发送给监控系统，通过监控系统对 | 摩擦学学报 2020
信息进行分析后将分析处理结果发送到 LCD 屏幕上并同时发出警报，之后将故障信息保存在 SD 卡上。故障诊

断系统可以通过对整车检测来将故障类型进行分类：1. 轻微故障：不需要更换零部件、不影响车辆的正常运行，
短时间内可以使用工具进行故障排除。2. 一般故障：无法行驶、主零部件并未出现损坏的情况、可以利用工具
或者备用零部件短时间内修复，需要进行修复和整车调整。3. 严重故障：整车的性能受到影响、主零部件损坏，
无法利用工具短时间内修复。4. 致命故障：出现人身安全事故、系统报废、违反相关法律规定的排放、制动或
者噪音。
故障诊断系统需要将液晶显屏与 SD 卡进行搭建，与此同时进行数据的实时处理。在芯片的选择方面需要
注意数据处理的速度是否能够满足常规检测，同时也要避免数据丢失以及系统出错等情况产生。系统各模块的

工作都需要进行电源外接，纯电动汽车可以提供 12V 的低压直流电，并不符合模块的工作电压，需要对模块的
电压进行转换。在电源电路的设计方面可以将 12 V 电压转换成 5 V 电源，之后再将 5 V 电压转换成 3.3 V 电压，
满足模块的正常使用电压。在 CAN 的模块硬件设计方面需要注意 CAN 信息处理需要安装 CAN 控制器和收发
器，这两样的结构可以分为两种方式，一种为独立的 CAN 控制器和 CAN 收发器，另一种是 CAN 控制器微处
理器和 CAN 收发器。故障诊断系统需要将驱动系统所处的状态反映到监控显示模块上，显示屏方面的选择主
要参考汽车整体制作成本以及功能消耗等基础条件即可，一般采用 LCD 屏幕，LCD 属于薄膜晶体管液晶显示器，
比较普通显示屏能够有效地客服干扰的情况，同时还具备功能消耗低、图像清晰以及成本低的优点。LCD 模块