电动车故障报警分析：DC-DC逆变器异常是最常见故障类型

要点——

（1）6类电动汽车的历史故障记录中，租赁乘用车故障占比最高；

（2）DC-DC状态报警、DC-DC温度报警是所有电动汽车最常见的故障类型；

（3）私人乘用车的故障报警主要集中于制动系统和电池单体一致性两方面；

（4）绝大多数的DC-DC状态故障报警记录为影响车辆性能的2级故障；

（5）对私人乘用车而言，所有的故障都出现在8万公里以下；

（6）几乎所有物流特种车的故障记录都出现在10万公里以下；

（7）大部分租赁乘用车的故障记录都出现在5万公里以下；

样本介绍：本次调研样本为随机抽取2019年5月全国除西藏自治区以外30个地区的电动出租乘用车、公交客车、公务乘用车、私人乘用车、物流特种车、租赁乘用车各1000辆，包括BEV与PHEV，来源于不同品牌的十款新能源汽车型。所用到的样本数据字段包括：报警等级、报警代号、报警名称、报警开始里程。

研究目的：当前电动汽车的技术发展尚不成熟，尤其在电控领域仍然存在许多问题，作为电动车的几种主要应用分支，出租乘用车、公交客车、公务乘用车、私人乘用车、物流特种车、租赁乘用车六种车型在路上都面临着各种各样故障的发生。本报告从常见的18种电动车故障入手，对调查样本中的车辆故障信息基于不同车型、不同报警等级进行分析。

（1）6类电动汽车的历史故障记录中，租赁乘用车的故障占比最高

如图1所示，根据调研样本所提供的电动车故障信息，电动租赁乘用车的故障数量为6类电动车之最，出租乘用车和物流特种车其次，三种车辆的故障占比达到了调研样本九成以上。除了不同车型自身的技术属性差异，也与不同车型日常的使用强度和维护保养工作是密不可分的。

图1 各车型故障占比统计

（2）DC-DC状态报警、DC-DC温度报警是所有电动汽车最常见的故障类型

如图2所示，18种常见的电动车故障中，DC-DC状态报警是最常见的故障类型，达到近6成的故障占比。DC-DC温度报警是第二频繁发生的故障，占样本中统计故障的十分之一。再其次是车载储能装置类型欠压报警，样本占比8.15%。除开这三种故障，其它的15类常见故障加起来仅占四分之一不到（23.58%）。

图2 各故障类型占比统计

（3）私人乘用车的故障报警主要集中于制动系统和电池单体一致性两方面

如图3所示，6类车辆各自的故障类别分布具有一定的差异。总体上，针对“DC-DC温度报警”和“DC-DC状态报警”而言，租赁乘用车的故障报警记录在6类车型中占比最大；针对“车载储能装置类型欠压报警”而言，出租乘用车的故障报警记录占比最高；对“SOC低报警”、“SOC跳变报警”和“高压互锁状态报警”而言，物流特种车的故障报警记录占比最高；私人乘用车和公务乘用车的故障报警记录不多，主要集中在“制动系统报警”和“电池单体一致性差报警”方面。

图3 各故障类型总数统计

（4）绝大多数的DC-DC状态故障报警记录为影响车辆性能的2级故障

电动车故障等级分为0-3共四个等级，0：表示没有故障；1：表示一级故障，指不影响车辆行驶的故障；2：表示二级故障，指影响车辆性能、需驾驶员限制行驶的故障；3：表示三级故障，为汽车最高等级的严重故障，此时驾驶员应立即停车并请求援助。如图4所示，18种常见的电动车故障中，大部分类型的故障发生时的严重程度都是不影响车辆行驶的1级。发生最为频繁的DC-DC状态故障报警，发生时绝大部分是影响车辆性能的2级故障。而最为严重的3级故障，更易发生于车载储能装置类型过压异常、单体电池过压、可充电储能系统不匹配、DC-DC状态报警和高压互锁状态。

图4 各故障报警等级总数统计

小结1：

从上述图表可看出，①租赁电动车是故障最高发的车型，这或许与其较高的使用频率与较差的维护保养有关。②DC-DC状态异常是电动车最为常见的故障类型。③虽然大部分有记录的故障都是没有严重危害的1级或2级故障，但电动车的可靠性仍然有待提升，3级故障记录虽然少，但一旦发生便可能带来严重后果。

（5）图5呈现了不同类型电动汽车的各类故障细分统计：

对于出租乘用车而言，最常见的故障类型是“车载储能装置类型过压”、“车载储能装置类型欠压”和“DC-DC状态异常”。

对于私人乘用车而言，最常见的故障类型是“车载储能装置类型欠压”、“SOC低”、“单体电池过压”、“单体电池欠压”、“电池单体一致性差”和“制动系统异常”。

对于公务乘用车而言，最常见的故障类型是“车载储能装置类型过压”、“SOC跳变”、“电池单体一致性差”、“制动系统异常”和“DC-DC状态异常”。

对于租赁乘用车而言，最常见的故障类型是“电池单体一致性差”和“制动系统异常”。

对于物流特种车而言，最常见的故障类型是“SOC低”、“SOC跳变”、“可充电储能系统不匹配”、“DC-DC状态异常”和“高压互锁状态”。

对于租赁乘用车而言，最常见的故障类型是“DC-DC温度异常”和“DC-DC状态异常”。

图5 各车型各故障类型总数统计

（6）图6呈现了不同类型电动汽车的各类故障报警等级细分统计：

出租乘用车的1级故障多发于“车载储能装置类型欠压”和“DC-DC状态异常”，3级故障多发于“车载储能装置类型过压”，调研样本中无2级故障记录。

公交客车1级故障频发，常见于“单体电池欠压”和“电池单体一致性差”，最常见于“SOC低”；2级故障多发于“车载储能装置类型欠压”；3级故障多发于“单体电池过压”。

公务乘用车1级故障记录较少；2级故障常见于“SOC跳变”、“电池单体一致性差”，最常见于“制动系统报警”；3级故障出现于“车载储能装置类型过压”。

私人乘用车3级故障无记录；1级故障高发于“制动系统异常”；2级故障高发于“电池单体一致性差”和“制动系统异常”。

物流特种车故障记录较多，1级故障高发于“SOC低”、“SOC跳变”和“高压互锁状态”；2级故障高发于“DC-DC状态异常”，少量出现于“绝缘问题”；3级故障高发于“可充电储能系统不匹配”、“DC-DC状态异常”和“高压互锁状态”，少量出现于“制动系统异常”。

租赁乘用车故障情况较单一，1级故障常见于DC-DC温度异常；2级故障高发于DC-DC状态异常；无3级故障记录。

图6 各车型各故障报警等级总数统计

小结2：

电动汽车的故障种类繁多，由于不同车型自身属性及使用保养条件、使用强度和使用条件不同，不同故障在不同车型身上的发生频率不同，对不同车型造成的影响也具有一定差异。车辆设计商应该基于该规律，对于那些频繁发生、影响车辆性能甚至带来危险隐患的故障类型要提供针对性的防患方案，改进那些故障易发的零部件、系统的设计和制造技术，来降低诸如3级故障这种危险故障的发生，保障车辆的安全和驾驶者自身的安全。

（7）图7呈现了不同类型电动汽车的各类故障报警开始里程细分统计：

车辆的行驶里程与车辆的性能变化直接相关，是体现电动车随使用程度而产生老化的指标。随着行驶里程的增大，电动车各种故障发生的概率也随之增大。如图7所示，将调研样本中每条故障报警记录对应的当前行驶里程进行细分统计，呈现出各车型各故障报警开始里程的分布统计。

出租乘用车的故障发生区间较广，部分故障发生时的里程分布区间较宽，如“车载储能装置类型欠压”、“电池单体一致性差”、“DC-DC状态异常”的里程分布几乎贯穿于0-25万公里的区间，是三种常态性的故障；部分故障的发生区间较高，如“车载储能装置类型过压”、“制动系统异常”、“驱动电机异常”等，几乎只出现在5万公里后，即车辆经历了一定程度的使用之后才发生此类故障。

公交客车的故障发生区间也较广，部分故障如“单体电池欠压”、“绝缘异常”、“制动系统异常”等出现时车辆的行驶里程较高，往往已达10万公里以上；也有少量故障如“SOC低”、“单体电池过压”、“单体电池一致性差”、“DC-DC状态异常”常见于10万公里以下。公交客车作为大型城市通勤车辆，负荷重、成本高，故设计寿命往往较长，而电池技术的不成熟或许是其少数电控类型故障拥有与之设计寿命不相符的较低里程区间的原因。

公务乘用车和私人乘用车有记录的故障类型较少。对公务乘用车而言，大部分故障出现在5万公里以下，车载储能装置类型过压的故障基本只出现在7-16万公里区间。对私人乘用车而言，所有的故障都出现在8万公里以下。公务乘用车与私人乘用车往往是小型城市用车，其自身的设计寿命较其余车辆而言较短，其故障呈现如此分布也可以理解。

物流特种车有记录的故障种类较多，调研样本中18种常见故障均有记录。故障高发区间偏低，几乎所有的故障记录都出现在10万公里以下。这应该与物流特种车高强度的使用频率、较差的使用路况相关，从而导致了更快的性能部件老化。

大部分租赁乘用车的故障出现在5万公里以下。与公务乘用车相似，其车载储能装置类型过压的故障基本只出现在7-18万公里区间。租赁乘用车故障区间如此低的一个合理解释是当前尚未成熟的租赁车维护保养管理。租赁乘用车由于其特殊的共享属性，更易受到驾驶者有损车辆性能的操作；租赁乘用车自身的停放环境往往也比不上其余的专用车辆，受环境侵蚀的影响也更大。

图7 各车型各故障报警开始里程总数统计

小结3：

随着车辆的行驶里程增加，车辆零部件老化、磨损带来性能的下降和不稳定，故障隐患发生的可能性上升。而由于不同车型的用途不同，在设计时具有了不同程度的设计寿命，对不同车型而言这些故障隐患的高发里程区间会具有一定区别。电动车设计者应基于不同车型的目标使用寿命、使用目的来针对性地利用好材料、工艺，来延缓故障的高发里程区间，从而保证车辆的使用寿命及合理里程区间内的安全性、可靠性。

图｜网络及相关截图

作者介绍：郭家辉，同济大学博士研究生在读。