基于流程图的新能源汽车制动开关故障诊断_李昕.pdf

2 0 2 3年第8期基于流程图的新能源汽车制动开关故障诊断李 昕(山西工程职业学院,山西 太原 0 3 0 0 0 0)摘 要:本文以吉利E V 4 5 0汽车为例,在新能源汽车故障教学中运用流程图这样一种信息化、可视化的学习工具进行了初步探索,通过对该车型制动开关工作原理及故障现象的分析与实践,实现学生对于汽车故障的整体认知和深层次学习。以期为学生搭建完整的知识体系,为相关教育者的日常教学提供参考,提升教学效果。关键词:新能源汽车故障诊断;可视化;流程图;制动开关 中图分类号:U 4 6 3 文献标识码:A 文章编号:1 6 7 4-9 5 7 X(2 0 2 3)0 8-0 0 4 6-0 3F a u l tD i a g n o s i so fB r a k eS w i t c hf o rN e wE n e r g yV e h i c l e sB a s e do nF l o wC h a r tL iX i n(S h a n x iE n g i n e e r i n gV o c a t i o n a lC o l l e g e,S h a n x iT a i y u a n0 3 0 0 0 0)A b s t r a c t:T h i s a r t i c l e t a k e sG e e l yE V 4 5 0a sa ne x a m p l e t oc o n d u c t ap r e l i m i n a r ye x p l o r a t i o nu s i n gf l o wc h a r t s,a ni n f o r m a t i o nb a s e d a n dv i s u a l l e a r n i n g t o o l,i n t h e t e a c h i n go f n e we n e r g yv e h i c l e f a u l t s.T h r o u g h t h e a n a l y s i s a n dp r a c t i c eo f t h eo p e r a t i n gp r i n c i p l e a n d f a u l t p h e n o m e n a o f t h eb r a k e s w i t c ho f t h i s v e h i c l em o d e l,s t u d e n t s c a na c h i e v e o v e r a l l r e c-o g n i t i o na n d i n-d e p t h l e a r n i n go f v e h i c l e f a u l t s.W i t h a v i e wt ob u i l d i n g a c o m p l e t e k n o w l e d g e s y s t e mf o r s t u d e n t s,p r o v i-d i n gr e f e r e n c e f o r r e l e v a n t e d u c a t o r s i nd a i l y t e a c h i n g,a n d i m p r o v i n g t e a c h i n ge f f e c t i v e n e s s.K e yw o r d s:F a u l td i a g n o s i so fn e we n e r g yv e h i c l e s;V i s u a l i z a t i o n;F l o wc h a r t;B r a k es w i t c h基金项目:山西工程职业学院2 0 2 2年度院级课题 新能源汽车发展现状及关键技术研究(KY 2 0 2 2-0 9)”作者简介:李昕(1 9 9 2),女,河北省张家口市,汉,助教,研究生,研究方向:新能源汽车。1 引言新能源汽车故障诊断是新能源汽车技术专业核心课程之一。通过理实一体化、头脑风暴和知识发散的教学方式,使学生在掌握新能源驱动电机控制系统、电池管理系统、充电系统、空调控制系统等相关理论知识的基础上,了解常见 的 故 障 现 象、熟 悉 故 障 原 因 和 掌 握 故 障 诊 断方法1-3。2 流程图在新能源汽车故障诊断中的应用流程图是一种简约实用的思维工具,在诸多领域都发挥着巨大的作用。流程图以树状图的结构将各个层级之间的关系进行梳理,并且简化学习者的阅读、学习和总结复盘过程,将枯燥的文字信息变为具有层级关系的图片信息,有利于激发学生的思考,通过对一个知识点的发散与联想,帮助学生更加扎实、全面的获得知识,梳理课程的知识架构,形成系统的知识体系。新能源汽车的发展日新月异,有着更高的电气化水平,电子电气结构也趋于集成化,但随之而来的故障问题也越来越多,在诊断过程中对学生的知识树建立也提出来了更高的要求4。诊断流程图可以帮助学生梳理知识点,搭建知识框架,构建知识体系的作用;也可以为教师在授课过程中开拓思路,形成旧知识回头看、课堂知识集中学和新知识提前看的完整闭环。2.1 新能源汽车V C U功能V C U通过接收、处理驾驶人的指令信息,向各个部件发送控制指令,使车辆遵循驾驶人员的意图行驶;同时与电机控制模块、D C-D C变换器、动力电池管理系统等进行通讯;整车控制系统会根据部分关键信号的输入,判断车辆的状态,启动相应功能,如果车辆出现故障,会依据故障的严重程度进行分级保护。新能源汽车V C U功能如图1所示。图1 新能源汽车V C U功能3 以吉利E V 4 5 0为例进行新能源汽车V C U制动开关信号1故障分析通过现象思考如何诊断出故障的位置,但是具体的故障位置仅仅依靠故障现象是远远不够的,还需要在此基础上配合仪器测量,最终确定故障部位和故障性质5。本节将结合制动开关信号故障案例将对检测过程和检测过程中的现象进行梳理。3.1 制动开关工作原理简介及对整车的影响图2所示为吉利E V 4 5 0原车电路图中的制动开关线64DOI:10.19475/ki.issn1674-957x.2023.08.021内燃机与配件 w w w.n r j p j.c n路原理图,V C U接收到驾驶员操纵制动踏板产生的制动信号1,制动信号1为判断车辆在准备上电过程所处状态是否为安全静止,作为关键信号,也就是主信号。若制动踏板位置传感器传递出的信号出现问题,就会导致车辆无法上电,车辆的运行就无从谈起。制动信号1一方面控制车辆是否可以上电,另外一方面,车辆也可以根据此信号控制驱动电机输出电流,及时进行能量回收。制动开关2为1的辅助信号,V C U通过对二者的分析比对,来判断车辆是否达到可以运行的标准。因制动信号设计安全,为最高优先级,所以如果信号2出现故障,V C U无法准确及时接收,则会同样导致车辆无法上电和行驶。图2 吉利E V 4 5 0制动开关线路原理图3.2 故障现象制动开关信号1出现故障的主要现象为:踩下制动踏板时,一键启动的绿色指示信号灯无法正常点亮,同时车后制动灯也未点亮,基于此现象可以判断出故障点可能在制动开关的整个控制流程中的某一部分。3.3 应用诊断流程图对故障诊断分析对于学生而言,首先要学会工具的使用,如:万用表、解码器和示波器等;其次在实际的诊断过程中,结合分析过程使用解码器,我们则通过此来读取故障代码,并基于现象和原理来判断故障可能位置,并排除该故障。思路如图3所示。图3 诊断思路针对吉利E V 4 5 0制动开关信号1出现故障的案例情况,可以读取到两个故障码分别为:P 1 C 2 3 0 4(制动踏板信号不可信)和P 1 C 2 4 0 4(制动踏板1故障或警告故障),结合上述代码分析,可判断故障点指向制动开关1和两个信号开关不可信,V C U接收到不完整的制动踏板开关信号,基于此生成故障代码。结合原车电路图3-1和V C U生成的代码,制动开关形成三个回路:一是+BE F 0 2熔断器针脚C A 4 4 b/2开关C A 4 4 b/1到C A 6 7/9 6,最终到达V C U;二是+BE F 0 2熔 断 器针 脚C A 4 4 b/2开 关C A 4 4 b/1、I P 2 1 A/1 3车身控制器(B CM)总线,最终到达V C U;三是I G 1E F 1 8熔 断 器针 脚C A 4 4 b/3开 关C A 4 4 b/4,最终到达V C U。在此信号传递过程中,出现信号丢失的情况,导致V C U报故障码。仅仅依靠故障代码,无法判断出现故障的具体回路位置,需结合车身控制器(B CM)控制绿色指示灯和制动灯同时无法点亮这一故障现象,推测出可能出现故障的回路为二的可能性最大。故障现象可以帮助学生在判断故障点的时候更加具体;同时也有一些车辆故障代码可以帮助学生缩小通过故障现象分析出的故障范围,所以学生在学习新能源汽车故障诊断时无论是故障现象还是故障代码都要熟悉其控制逻辑,相辅相成解决车辆故障。第一步,判断故障点。通过结合故障代码P 1 C 2 4 0 4(制动踏板1故障或警告故障)和故障现象(一键启动的绿色指示信号灯无法正常点亮,同时车后制动灯也未点亮),我们完成第一步判断故障位置:猜测是+BE F 0 2熔断器针 脚C A 4 4 b/2开 关 C A 4 4 b/1、I P 2 1 A/1 3或C A 6 7/9 6车 身 控 制 器(B CM)C AN总 线,最 终 到 达V C U这一回路出现问题。可能出现的故障点为:一是制动开关的供电线路短路、断路、虚接;二是E F 0 2熔断器出现故障;三是线路从针脚C A 4 4 b/2开关C A 4 4 b/1和开关本身;四是线路C A 4 4 b/1I P 2 1 A/1 3;五是车身控制器(B CM)本身;六是车身控制器C AN总线;七是整车控制器(V C U)本身。其中若V C U出现故障,其他线路通讯同样会出现问题,造成通讯故障,结合本案例出现故障的概率较小。依上述分析,可通过检测信号输入端的电压值进行故障范围的缩小。标准测量值为:踩下制动踏板时,使用万用表分别测量V C U的C A 6 7/9 6端子、和车身控制器(B CM)的I P 2 1 A/1 3对地电压均为0+B。而检测可能出现的测量结果,如表1所示:表1 制动信号1的信号输入检测可能情况测量结果/VC A 6 7/9 6 I P 2 1 A/1 3状态测量结果分析10+B0+B正常V C U可能存在问题2任意一个针脚测量值出现0+B异常检测针脚上游存在 虚 接 故 障,若出现多个0+B的情况,考虑公共部分出现虚接情况3任意一个针脚测量值始终为0异常检测针脚上游存在断路故障4始终为0始终为0异常若出现多个或全部始终为0的情况,考虑公 共部分 出 现 虚 接情况。此 情 况 为:+BE F 0 2熔断器针脚C A 4 4 b/2开关C A 4 4 b/1存在断路故障742 0 2 3年第8期 引入V C U数据流显示制动信号1和制动信号2之间的信号违背,制动信号2通过电压大小反映开关状态变化,而制动信号1并没有反映信号变化,结合线路检测结果为表3-1的第4种可能情况,两个检测端子全部为电压值始终为0 V,两条线路同时断路的可能性较小。因此判断故障大概率来自于信号主干道:+BE F 0 2熔断器针脚C A 4 4 b/2开关C A 4 4 b/1。第二步,通过线路的检测进而验证 故 障,复 原 之 前判断。踩下 制 动 踏 板,对 制 动 踏 板 开 关 的 信 号 输 出 节 点C A 4 4 b/1和C A 4 4 b/2分别进行检测。测试标准:踩下制动踏板时,使用万用表测量制动开关信号1输出对地电压,标准值为:0+B,可能出现的测量结果如表2所示:表2 制动开关信号1输出端子C A 4 4 b/1和C A 4 4 b/2检测序号测量结果/VC A 4 4 b/1C A 4 4 b/2状态测量结果分析10+B0+B正常C A 4 4 b/1和C A 4 4 b/2之 间 无故障,松开制动踏板后+B0,制动开关无故障。200+B异常C A 4 4 b/2端子无 故 障;踩 下 制动踏板,制 动开关出 现 无 法 闭合故障,制动 开 关 到C A 4 4 b/1端子有断路故障。30+B0+B异常说明制动开关及供电线路存在虚接故障,需测量电源+B输入信号对地电压,排除 是 否 为 供电电源故障。40+B 0+B异常+B信号和E F 0 2熔断 器存在虚接,需对+B信号和E F 0 2熔断器进行判断5始终为0异常说明制动开关及供电线路存在断路故障,需测量电源+B输入信号对地电压,排除 是 否 为 供电电源故障。若C A 4 4 b/1和C A 4 4 b/2下游检测数值出现00异常线路电阻过大,是否存在虚接更换线束3无穷大异常线路断路 同时要注意E F 0 2熔断器是否出现故障,E F 0 2熔断器通过熔丝盒内部供电,凭借观察法无法判断输入端与输出端,因此,需要对两端同时测量看是否为+B,如果发现两端电压值均为+B,但用电阻复测时仍为断路,需将熔断器拔出,观察是否输出到用电器端。对制动开关+B电源是否输入进行测试,判断供电电源是否正常。测量标准为任何状态下,使用万用表测量制动开关+B电源输入对地电压为+B。测量可能结果如表4所示:表4 制动开关+B电源输入检测可能情况测量结果/V状态结果分析处理1+B正常供电电源正常,若无输 出电压,考虑 制动开关本身 存在断开或电阻过大的情况更换制动开关2+B异常+B电源线路可能存在虚接故障测量熔断器E F 0 2端对地电压30异常+B电源线路可能存在断路或对地断路故障 利用诊断流程图对此次案例进行思路梳理,学生具备整体认知后,可以将知识进行分层;教师在具备清晰的逻辑之后,课堂讲授过程中也会更加易懂明了,方便与学生进行思维碰撞。诊断流程图这种可视化展示信息的方式,让故障诊断思路变得更加直观,让新能源汽车课程变得更加通俗,让知识变得更加生动。新能源汽车制动开关故障诊断流程图如图4所示:图4 制动开关故障诊断流程图4 结论与展望利用流程图,可以激发学生创造性思维,可以直观的了解一个知识点的纵横延伸,不同节点和知识网络进一步激发学生的创造性思维,脱离出所学知识的先后顺序,有利于对知识的归纳总结。同时可以促进学生的信息处理效率,将碎片化的知识以视觉化的方式进行呈现,可以缩短记忆时间,提高记忆准确性。综上,流程图作为一种有效而实用的思维工具,能够充分且有效的在新能源汽车故障诊断中利用流程图,可以帮助学生和老师更好地梳理知识体系、增强创造力、提高工作效率。本文仅以制动开关为例,流程图可广泛应用于新能源汽车故障诊断中。参考文献:1 新能源汽车的故障问题分析与维修关键技术探讨J.袁尉铭.汽车实用技术,2 0 1 9(0 3).2 纯电动汽车常见故障与维修技术应用研究J.刘建洲.专用汽车,2 0 2 3(0 1).3 纯电动汽车单踏板控制系统研究与实现J.卢雄;欧阳智;杨杰君;汪帆;王全.客车技术与研究,2 0 2 2(0 6).4 纯电动汽车故障诊断方法分析J.张国超.电子技术与软件工程,2 0 2 1(2 3).5 纯电动汽车故障诊断案例分析J.时代汽车.张小兴.2 0 2 1(0 3):1 5 7-1 5 8.84