新能源汽車：九整車控制系統(tǒng)異常檢測與維修

1、學習單元3.3整車控制系統(tǒng)異常檢測與維修學習情境3 整車控制系統(tǒng)檢測與維修學習導航1情境導入2學習目標3理論知識4實踐技能5學習小結(jié)學習單元3.3整車控制系統(tǒng)異常檢測與維修 帝豪EV450純電動汽車在駕駛一段時間后，發(fā)現(xiàn)汽車無法上高壓電，汽車儀表盤上顯示多個故障指示燈，提示汽車存在故障。經(jīng)過檢測后，發(fā)現(xiàn)整車控制器存在故障，現(xiàn)需要根據(jù)正確的操作規(guī)范進行整車控制器檢測與維修。假如你是吉利新能源4S店的一名車輛維修人員，你知道如何操作嗎？情境導入1能夠通過與客戶交流和查閱相關(guān)維修技術(shù)資料獲取車輛信息。2能夠獨立制定工作計劃并按計劃實施。3能夠分析整車控制器輸入電路的相關(guān)信號。4能正確對整車控制器輸出

2、電路進行檢測和故障診斷。學習目標5. 能遵守個人和車間安全作業(yè)要求、注重個人安全防護。6嚴格執(zhí)行汽車的檢修規(guī)范，養(yǎng)成嚴謹科學的工作態(tài)度。7能根據(jù)環(huán)保要求，正確處理對環(huán)境和人體有害的廢料和損壞的零部件。 8. 能正確地檢查工作結(jié)果并進行自我評估。學習目標理論知識整車控制器電路概述帝豪EV450整車控制器常見電路控制原理帝豪EV450整車控制器電路檢測方法霍爾傳感器的原理與應用理論知識整車控制器電路概述1.整車控制器輸入電路概述 整車控制器輸入電路是指在電動汽車上直接為整車控制器提供車輛狀態(tài)信息的傳感器和控制開關(guān)等，通常也指與整車控制器之間的電氣連接線路。整車控制器輸入電路的主要作用是遞傳感器產(chǎn)生

3、的信號和開關(guān)信號。理論知識 傳感器能夠?qū)⒄嚑顟B(tài)信息如車速、部件工作溫度、壓力以及駕駛?cè)藢囕v的操作（如加速/制動踏板操作、換檔操作）等物理信號轉(zhuǎn)換為電信號并通過整車控制器輸人電路傳送至整車控制器，使得整車控制器能夠?qū)崟r監(jiān)控整車狀態(tài)，保證車輛正常運行，井對駕駛?cè)瞬僮鬟M行解讀，及時進行相應的控制從而滿足駕駛?cè)藢囕v的操控需求。理論知識 采用不同類型動力源、不同動力結(jié)構(gòu)的車輛應用到的傳感器有所不同，且整車各個子控制系統(tǒng)通常存在相應的部件控制器，一些相關(guān)的傳感器信號將會直接傳遞至部件控制器，如電動汽車電機控制器直接接收電機轉(zhuǎn)速傳感器信號、溫度傳感器信號等。因此作為協(xié)調(diào)整車控制系統(tǒng)的整車控制器，其輸人

4、電路并非包含整車所有傳感器信號。理論知識2.整車控制器輸出電路 整車控制器的輸出電路主要由相應執(zhí)行器和控制線路組成?？刂凭€路連接了整車控制器和相關(guān)執(zhí)行器，能夠傳遞由整車控制器發(fā)出的用于控制相關(guān)執(zhí)行器的控制信號。 所謂執(zhí)行器就是指車輛上進行相關(guān)動作和操作以完成某種功能的機構(gòu)，如冷卻風扇、冷卻水泵、驅(qū)動電機等，執(zhí)行器的工作通常受控制器控制。理論知識 由于整車上存在眾多子系統(tǒng)控制器，因此并非整車上所有的執(zhí)行器都受到整車控制器控制。一般結(jié)構(gòu)功能較為復雜的子系統(tǒng)都具有自己的控制器，如電動汽車上的電機控制器、空調(diào)控制器等，這些控制器通常能夠獨立控制其執(zhí)行器進行工作； 其他結(jié)構(gòu)相對簡單的系統(tǒng)，如電機控制器冷

5、卻系統(tǒng)等，一般接受整車控制器直接控制。除進行相關(guān)執(zhí)行器的控制外，整車控制器還需要完成整車工作模式的判定和各子系統(tǒng)功能的協(xié)調(diào)動作。以上功能的實現(xiàn)，都需要整車控制器輸出電路功能保持完好。理論知識整車控制器VCU除了通過CAN總線進行整車協(xié)調(diào)控制之外，還直接控制、檢測高低壓互鎖電路完整性、控制主繼電器吸合、向DC/DC發(fā)出使能信號、控制冷卻風扇運轉(zhuǎn)、控制冷卻水泵繼電器等。理論知識3.整車控制器通信電路 整車控制器的通信電路是指整車控制與車輛上其他部件子系統(tǒng)如驅(qū)動電機系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)等進行交換及控制指令傳輸?shù)碾娐?。根?jù)整車控制器輸人電路和輸出電路可知，車輛上的眾多傳感器信號和開關(guān)信號并非全

6、部直接輸人到整車控制器，同樣，車輛上的眾多繼電器和執(zhí)行器也并非全部都直接受到整車控制器的控制。由于許多傳感器和執(zhí)行器是直接與車輛子系統(tǒng)控制部件連接的，因此，為了獲取整車全部的狀態(tài)信息和進行整車協(xié)調(diào)、優(yōu)化控制，整車控制器需要與子系統(tǒng)之間進行信息的交換，而信息的交換就是通過通信電路進行的。理論知識帝豪EV450整車控制器常見電路控制原理1.霍爾式加速踏板位置傳感器信號 加速踏板位置傳感器能夠?qū)⒓铀俾钒逦恢眉白儞Q速率信號傳遞給整車控制器，其信號通常為線性信號。 常見的加速踏板位置傳感器類型主要有電位計式和霍爾式，如圖所示。電位計式屬于接觸式傳感器，采用可變電阻分壓原理；霍爾元件式屬于非接觸式的無接觸

7、磨損，工作可靠。理論知識電位計式直接輸出線性信號給整車控制器，采用霍爾效應轉(zhuǎn)換電路將輸出信號轉(zhuǎn)換為線性信號。a）電位計式傳感器 b）霍爾元件式傳感器理論知識 帝豪EV450 純電動汽車加速踏板位置傳感器采用霍爾效應原理，如圖所示。當駕駛?cè)瞬认录铀偬ぐ鍟r，磁鐵會隨著加速踏板軸轉(zhuǎn)動，穿過霍爾元件的磁場強度發(fā)生變化，霍爾元件中輸出相應的霍爾電壓信號，該電壓信號經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換電路處理后發(fā)送給整車控制器。理論知識2.制動踏板開關(guān)信號 帝豪EV450純電動汽車的制動踏板開關(guān)，制動踏板位置決定了制動踏板開關(guān)觸點的狀態(tài)。制動踏板開關(guān)的主要作用是將駕駛?cè)藢χ苿犹ぐ宓膭幼鬓D(zhuǎn)換為電信號專遞至整車控制器，整車控制器據(jù)此

8、解析駕駛?cè)艘鈭D并控制制動燈工作。理論知識3.冷卻風扇繼電器控制 風扇繼電器控制原理圖如圖所示。驅(qū)動電機中的電機溫度傳感器將驅(qū)動電機溫度信號傳送給電機控制器，電機控制器將溫度信號通過P-CAN發(fā)送給整車控制器VCU。 當電機溫度較低時，整車控制器控制風扇繼電器ER12和ER13線圈回路斷電，兩個冷卻風扇不轉(zhuǎn)動；當電機溫度較高時，整車控制器控制風扇繼電器ER12線圈通電，風扇繼電器ER13線圈回路斷電，兩個冷卻風扇低速轉(zhuǎn)動；當電機溫度高時，整車控制器控制風扇繼電器ER12和ER13線圈回路均通電，兩個冷卻風扇高速轉(zhuǎn)動。理論知識風扇繼電器控制原理圖理論知識4水泵繼電器控制 冷卻系統(tǒng)的作用就是通過冷卻

9、液循環(huán)散熱為驅(qū)動電機、車載充電機、電機控制器、動力電池進行散熱。車輛運行過程中，驅(qū)動電機系統(tǒng)和動力電池工作溫度通常都會高于環(huán)境溫度，通過冷卻液的流動可以較好地將電機控制器溫度控制在正常工作溫度范圍內(nèi)。水泵的作用就是使冷卻液在冷卻系統(tǒng)中循環(huán)。 當需要對高壓系統(tǒng)降溫時，整車控制器就會控制ER04繼電器吸合，水泵開始工作，冷卻液在冷卻系統(tǒng)中開始循環(huán)。水泵繼電器的工作原理如圖所示。理論知識水泵繼電器的工作原理理論知識5. 網(wǎng)絡(luò)通信 帝豪EV450整車控制系統(tǒng)各個子系統(tǒng)通過P-CAN相連。P-CAN總線網(wǎng)絡(luò)由以下部件組成：VCU( 整車控制器)、TCU、 BMS(電池控制單元)、PEU(電機控制器)、駕

10、駛模式開關(guān)、變速器換擋開關(guān)、遠程控制系統(tǒng)等。整車控制器通過P-CAN總線網(wǎng)絡(luò)的即時通信，能夠?qū)崟r獲取整車各個子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息，并在需要的時候向相應部件控制器發(fā)出指令。理論知識帝豪EV450整車控制器電路檢測方法1.整車控制器輸入電路檢測方法 在帝豪EV450電動汽車上，整車控制器及相關(guān)傳感器大多采用了低壓供電，因此輸入電路測試以整車低壓供電系統(tǒng)為主要對象。測試時，首先應檢查蓄電池狀態(tài)，然后根據(jù)整車電氣原理圖，逐一進行測試。在車輛出故障時，還應先利用診斷儀讀取故障碼，縮小故障點范圍，以便快速檢測出故障點。下面介紹著電池及輸入電路的常見故障及測試方法。理論知識（1）蓄電池狀態(tài)檢測方法 蓄電池檢

11、查的狀態(tài)主要包括確定蓄電池殼體是否損壞、蓄電池電極(蓄電池導線接頭)是否受損、蓄電池固定是否牢固以及蓄電池電量狀態(tài)。蓄電池殼體損壞會導致酸液流出，流出的蓄電池酸液會對車輛造成嚴重損壞。理論知識（2）輸入電路測試方法整車控制器輸人電路異常產(chǎn)生的主要原因多為相關(guān)傳感器故障，但也不排除信號線路故障。而傳感器故障又可以分為傳感器功能故障和供電線路故障，因此在進行整車控制器輸人電路異常的檢查時，主要檢測內(nèi)容就有信號線路故障、傳感器供電故障及傳感器功能故障三部分。理論知識（3）整車控制器輸出電路檢測方法 由于整車控制器硬件一般情況下不會出現(xiàn)故障， 在正常情況下， 其內(nèi)置的控制程序也不會出現(xiàn)異常，因此整車控

12、制器輸出電路異常產(chǎn)生的主要原因為線路異常或執(zhí)行機構(gòu)功能異常。對于整車控制器輸出電路的檢測，主要是對其輸出信號線進行排查。理論知識（5）整車控制器通信電路的檢測方法 CAN總線通信電路常見故障除了極少發(fā)生的硬件故障外，主要以線路故障和插接件故障為主，硬件本身的故障可以通過更換新硬件來判定，線路和插接件故障需要借助萬用表，按照CAN總線系統(tǒng)特點進行排查。理論知識霍爾傳感器的原理與應用 霍爾器件是一種磁感器件，具有結(jié)構(gòu)牢固、體積小、重量輕、壽命長、安裝方便、功耗小、頻率高、耐腐蝕等許多優(yōu)點。霍爾器件通常用于有磁場存在的場合，它能夠?qū)⒅T多非電、非磁的物理量如力、力矩、壓力、位置、位移、速度、加速度、轉(zhuǎn)

13、速等轉(zhuǎn)變成電信號進行檢測和控制?；魻柶骷墓ぷ髟硎腔诨魻栃?，通常具有霍爾效應的元器件被稱為霍爾元件。理論知識1. 霍爾元件 霍爾元件是指具有霍爾效應的元器件，多由半導體材料如Ge、Si、InSb、 GaAs等，以及多層半導體異質(zhì)結(jié)構(gòu)量子材料制成，其輸出特性根據(jù)半導體材料的不同而不同，例如由InSb和GaAs兩種材料制成的霍爾元件的輸出特性理論知識 霍爾集成電路 霍爾集成電路是將霍爾元件與相關(guān)的信號處理電路集成在一個芯片上的集成電路，按其輸出信號類型可分為霍爾線性電路和霍爾開關(guān)電路兩類。實踐技能加速踏板位置傳感器故障分析實踐技能1.故障現(xiàn)象帝豪EV450純電動汽車某駕駛?cè)嗽谕７乓欢螘r間后

14、，發(fā)現(xiàn)汽車可以上高壓電，但儀表顯示多個故障指示燈，汽車無法行駛，如圖所示。儀表盤故障提示實踐技能2.故障診斷過程(1)安全提示 整車控制器輸入電路屬于低壓系統(tǒng)，在進行故障檢修時，無須高壓下電，但是需要注意在進行操作前，要穿戴好防護設(shè)備，操作時不要碰觸高壓線束，必要時進行低壓系統(tǒng)下電， 搭鐵測試時關(guān)閉啟動開關(guān)，操作嚴格按照作業(yè)流程進行。實踐技能(2)讀取故障碼讀取故障碼為了縮小故障點的排查范圍，首先需要利用故障診斷儀讀取車輛故障碼， 具體操作步驟如下： 1)打開車門。 2)安裝腳墊。 3)安裝轉(zhuǎn)向盤套。 4)安裝座椅套。 5)起動開關(guān)置于OFF位。 6)將故障診斷僅連接端子一頭插在車輛故障診斷接

15、口上。7)將端子另一頭插在故障診斷儀計算機上。 8)將起動開關(guān)置ON位。 9)運行故障診斷軟件。 10)選擇車型帝豪EV450純電動汽車。 11)選擇整車控制系統(tǒng)（VCU）。 12)選擇整車控制器。實踐技能13)讀取故障碼。通過讀取故障碼，發(fā)現(xiàn)診斷軟件上顯示有五個故障，分別為：故障碼P1C1F04加速路板信號1開路或者短路到地、故障碼P1C2104加速路板信號2開路或者短路到地、故障碼P1C3E01 ESC失效、故障碼P1C2200 加速踏板信號不可信、故障碼P1C3C96 TCS報故障。實踐技能（3）查看數(shù)據(jù)流 數(shù)據(jù)流的查看可以清楚判斷汽車相應執(zhí)行部件的具體情況，清楚的分析出故障存在地方。根

16、據(jù)故障診斷儀讀取數(shù)據(jù)流，根據(jù)數(shù)據(jù)流，明細發(fā)現(xiàn)油門踏板信號異常，如圖所示。實踐技能油門踏板數(shù)據(jù)流異常實踐技能 （4）動態(tài)測試 動態(tài)測試是在確定故障點為加速踏板信號故障后，應首先對加速踏板位置傳感器進行動態(tài)測試，測試傳感器輸出信號是否正常，具體操作步驟如下：1）將起動開關(guān)管ON位。2）進人故障診斷系統(tǒng)，選擇整車控制器，讀取加速防板位置數(shù)據(jù)流。3）當踩下并松開加速踏板，發(fā)現(xiàn)加速踏板信號電壓不會變化，保持在0.0V，說明加速路板位置傳感器信號異常。4）用數(shù)字萬用表調(diào)至電壓檔在故障診斷盒上測IP63/4、IP63/6號端子電壓，發(fā)現(xiàn)相應電壓異常。5）通過踩下油門踏板，傳感器有兩路信號，當踩下加速路板時，

17、發(fā)現(xiàn)只有6號期子輸出信號正常，4號端子沒有信號輸出。實踐技能 （5） 靜態(tài)測試 對于缺失的路信號， 為了確定其失效原因是傳感器硬件故障還是傳感器供電故障，需要進行靜態(tài)測試。靜態(tài)測試包括供電電路測試和搭鐵電路測試，具體操作步強如下: 1)將起動開關(guān)置OFF位。 2)拔下加速防板位置傳感器插頭。 3)將起動開關(guān)置ON位。 4)用方用表檢測加速路板位置傳感器插頭IP63上的1號端子與搭鐵之間的電壓0V，插接器CA67上99號端子對地電壓為5V，異常。 5)用萬用表檢測加速路板位置傳感器插頭IP63上的2號端子與搭鐵之間的電壓0V電壓，插接器CA67上100號端子對地電壓為5V，異常。實踐技能 6)將

18、起動開關(guān)置OFF位，斷負極。 7）萬用表測量CA67/99-IP63/1電阻無從大，異常：用萬用表測量CA67/100-IP63/2電阻無從大，異常。可以判斷出故障點無油門踏板供電電源斷路。 8)用萬用表檢測加速踏板位置傳感器插頭IP63上的3號端子與指鐵之間的電阻，萬用表顯示為1左右。 9)用萬用表檢測加速路板位置傳感器插頭IP63上的5號端子與拼鐵之間的電阻，萬用表顯示為1左右，說明傳感器搭鐵電路正常。實踐技能（6）故障修復對于傳感器硬件故障，通常采用的修復方法是進行加速踏板總成的更換。帝豪EV450加速踏板總成由四個螺檢固定于車身上。進行更換時，首先拔下傳感器插頭，然后依次拆下緊固螺栓，最后換上新的加速路板總成。實踐技能（7）試車加速踏板總成更換完成后， 重新連接故障診斷儀，打開起動開關(guān)，顯示儀表無故障提示；利用故障診斷軟件重新讀取故障碼、清除故