新能源背景下汽车诊断技术研究

新能源背景下汽车诊断技术研究

李明芳

昆明工业职业技术学院  650302

摘要：新能源汽车作为未来汽车行业的发展方向，在环保和能源利用方面具有巨大的优势。然而，由于其独特的动力系统和控制系统，新能源汽车面临着诊断技术的挑战。本研究通过调研现有的新能源汽车诊断技术和方法，总结了新能源汽车诊断技术的发展现状和不足之处。通过对传统的故障诊断方法和基于数据的故障诊断方法进行详细阐述，提出了未来研究方向和挑战。

关键词：新能源汽车；诊断技术；故障诊断

一、新能源汽车诊断技术概述

（一）新能源汽车的发展 新能源汽车是指采用新能源替代传统燃料的汽车，包括纯电动汽车（BEV）、插电式混合动力汽车（PHEV）、燃料电池汽车（FCV）等。随着环境污染和能源危机问题的日益突出，新能源汽车逐渐成为全球汽车行业的研发方向和发展趋势。

1. 燃油汽车与新能源汽车的对比 传统燃油汽车使用燃料燃烧产生动力驱动车辆，而新能源汽车则通过电能或者氢能等新型能源来提供动力。这两种类型的汽车在以下方面存在显著差异：

（1）污染排放 传统燃油汽车的尾气排放中含有大量的有害气体和颗粒物，如一氧化碳、二氧化碳和氮氧化物等，对空气质量和健康造成严重影响。而新能源汽车基本不产生尾气排放，有效减少了对环境的污染。

（2）能源效率 新能源汽车在能源转化过程中的能量损失少于燃油汽车。例如，纯电动车的驱动效率可达到70%~90%，而燃油汽车的驱动效率仅为20%~30%[1]。新能源汽车的高能量利用率使其更加节能高效。

（3）续航里程 燃油汽车在加满油后行驶里程较长，加油便捷，而新能源汽车的续航里程受到电池容量和电能密度的限制，相对较低。目前，虽然电池技术不断提升，但续航里程仍然是新能源汽车发展的一个挑战。

（4）充电与加油便利性 燃油汽车只需要在加油站加油即可继续行驶，而新能源汽车需要找到充电桩进行充电。然而，充电桩的数量和布局仍然相对不足，充电时间较长，充电设施建设的不便利性是新能源汽车发展的一个难题。

（5） 维修与保养成本 新能源汽车相对于燃油汽车的动力系统更为复杂，例如，电池组需要进行定期维护和更换[2]。虽然新能源汽车的维修成本和保养成本较高，但相对燃油汽车，其能源成本较低，整体运营成本有望减少。

2.新能源汽车的优势与不足

 1.优势 a) 环保：新能源汽车几乎不产生尾气排放，降低了空气污染和温室气体排放，对环境友好。 b) 节能：新能源汽车在能源转化过程中的能量损失少，能源利用效率高，节省能源消耗。 c) 减少油价波动影响：由于不依赖传统燃料，新能源汽车减少了油价波动对经济的影响。 d) 创新科技：新能源汽车的发展对电动机、电池、控制系统等领域提出了技术挑战，推动科技创新和产业升级。

 2. 不足 a) 电池技术限制：目前电池容量、电能密度、充电速度等方面的技术仍然有待提高，限制了新能源汽车的续航里程和使用便利性。 b) 充电基础设施建设：新能源汽车充电桩的部署和建设仍然存在不足，不同地区之间的充电设施规模和标准不一致，限制了新能源汽车的推广和应用。 c) 成本问题：新能源汽车相对于传统燃油汽车价格更高，主要原因是电池等关键部件的成本较高。此外，新能源汽车的维修和保养成本也较高。 d) 续航里程限制：由于电池容量有限，新能源汽车的续航里程相对较低，需要经常进行充电，对用户的使用便利性提出了挑战。 e) 市场推广难度：新能源汽车市场仍然面临消费者购买意愿不高、购车补贴政策的不稳定性、缺乏成熟的销售渠道等难题[3]。

二、新能源汽车故障诊断方法

（一） 新能源汽车故障诊断方法

    故障诊断方法是指通过对汽车故障进行分析、判断和处理的一系列技术手段和方法。在新能源汽车领域，传统的故障诊断方法仍然起着重要的作用。

   1.故障代码的读取与解析

    故障代码的读取与解析是传统的故障诊断方法之一。新能源汽车配备有故障诊断接口（如OBD接口），通过扫描工具可以读取车辆的故障代码。然后，根据故障代码的含义和描述，可以初步判断故障类型和位置，为后续故障排查提供线索。

   2.现场观察与检查

    现场观察与检查是一种基于经验和常识的故障诊断方法。通过对新能源汽车的外部观察和内部检查，可以发现故障的物理症状和可见异常。例如，观察车辆是否发生漏油、冒烟或异常声响，检查线路、传感器和电池等部件是否存在损坏和松动等情况。

  3. 维修手册与技术指导

    维修手册和技术指导是传统故障诊断的重要参考资料。维修手册包含了新能源汽车各个系统的技术规范和故障排查方法，通过查询和对比，可以结合具体的故障现象进行诊断和修复。此外，厂家或专业机构发布的技术指导也提供了新能源汽车故障诊断的参考方案和解决方案。

    传统故障诊断方法的优点是简单易行、经验丰富、成本较低，所需设备和工具相对简单。然而，随着新能源汽车技术的发展，其电子化、智能化的特点使得传统的故障诊断方法在一些复杂故障的诊断中存在局限性。因此，在新能源汽车领域，还需要结合其他高级故障诊断方法来提高诊断准确性和效率。

   三、基于数据的故障诊断方法

   （一）基于数据的故障诊断方法

    基于数据的故障诊断方法是利用汽车的传感器、控制单元和通信系统等获取车辆实时数据，并通过数据处理和分析来诊断故障的一种方法。

   1.数据采集与处理

    数据采集是基于数据诊断方法的第一步，通过车辆的传感器、控制单元和通信系统等设备，采集相关的数据。这些数据可以包括车速、加速度、电池电压、温度、压力等各个系统的参数。采集到的数据需要进行预处理和特征提取，以提高后续故障诊断的准确性。

  2.数据模型与算法选择

   基于数据的故障诊断方法依赖于建立故障模型和选择合适的算法来进行故障诊断。故障模型是基于车辆数据构建的数学模型，可以描述各种故障和异常情况下的数据特征变化。算法选择可以包括监督学习算法（如支持向量机、决策树、神经网络等）和无监督学习算法（如聚类、异常检测等）。合理选择数据模型和算法是基于数据故障诊断方法的核心步骤。

 3. 故障诊断的综合评估

    基于数据的故障诊断方法通过分析和比较模型预测和实际数据的差异来判断故障的类型和程度。通过建立评估指标和阈值，并结合专家经验，对诊断结果进行综合评估。例如，可以采用准确率、召回率、F1值等指标来评估故障诊断的准确性和可靠性。同时，对故障诊断结果和实施维修的效果进行反馈和优化，不断提升故障诊断的精度和效率。

基于数据的故障诊断方法具有高度自动化、实时性和可扩展性等优点。利用车辆实时数据进行故障诊断，可以提前发现和解决潜在故障，减少停车时间和维修成本。然而，基于数据的故障诊断方法对数据质量要求较高，对数据处理、模型建立和算法优化等方面的技术要求也较高。

结束语

总之，新能源背景下汽车诊断技术的研究具有重要意义和挑战，需要综合运用传统的故障诊断方法和基于数据的故障诊断方法，结合实际应用需求，不断优化和创新汽车诊断技术，促进新能源汽车行业的健康发展。

参考文献

[1]张辉.新能源汽车故障中电子诊断技术的应用效果研究[J].专用汽车, 2022(11):10-12.

[2]郑拓.基于WPF的纯电动汽车专家故障诊断系统模型设计[J].内燃机与配件, 2019(10):2.DOI:CNKI:SUN:NRPJ.0.2019-10-090.

[3]刘艳宾.新能源汽车维修中电子诊断技术运用研究[J].大众汽车, 2019, 25(5):2.