比亚迪秦高压不上电故障分析与排除.pdf

内燃机与配件w w w n r j p j c n比亚迪秦高压不上电故障分析与排除陈支,蒋瑞斌,熊少华,左萃,陈为(湖南生物机电职业技术学院,湖南 长沙 )摘要:为研究新能源汽车高压上电控制逻辑,分析了新能源汽车比亚迪秦E V的高压上电控制系统.对高压控制系统工作原理进行了分析,探索了比亚迪秦E V的高压上电逻辑.结合比亚迪秦E V新能源汽车的电路图进行了实验验证,利用高压上电控制逻辑提供高压不上电故障的思路,运用现代诊断设备成功解决了故障,实验证明探索性学习能成功验证新能源汽车高压上电控制逻辑.关键词:新能源汽车;控制逻辑;实验验证;故障分析中图分类号:U 文献标识码:A文章编号:X()A n a l y s i sa n dT r o u b l e s h o o t i n go fB Y DQ i nH i g hV o l t a g eP o w e rF a i l u r eC h e nZ h i,J i a n gR u i b i n,X i o n gS h a o h u a,Z u oC u i,C h e nW e i(H u n a nB i o l o g i c a lA n dE l e c t r o m e c h a n i c a lP o l y t e c h n i c,C h a n g s h a ,C h i n a)A b s t r a c t:I no r d e r t os t u d yt h eh i g h v o l t a g ep o w e r o nc o n t r o l l o g i co fn e we n e r g yv e h i c l e s,t h eh i g h v o l t a g ep o w e r o nc o n t r o l s y s t e mo fB Y DQ i n E Vw a s a n a l y z e d T h ew o r k i n gp r i n c i p l eo f t h eh i g h v o l t a g e c o n t r o l s y s t e mi sa n a l y z e d,a n dt h eh i g h v o l t a g ep o w e r o nl o g i co fB Y DQ i nE Vi se x p l o r e d A ne x p e r i m e n t a lv e r i f i c a t i o nw a sc o n d u c t e db a s e do nt h ec i r c u i td i a g r a mo fB Y DQ i nE Vn e we n e r g yv e h i c l e T h e i d e ao fh i g h v o l t a g ep o w e r f a i l u r ew a sp r o v i d e du s i n gh i g h v o l t a g ep o w e ro nc o n t r o l l o g i c,a n d t h e f a i l u r ew a s s u c c e s s f u l l ys o l v e du s i n gm o d e r nd i a g n o s t i ce q u i p m e n t T h ee x p e r i m e n tp r o v e dt h a te x p l o r a t o r yl e a r n i n gc a ns u c c e s s f u l l yv e r i f yt h eh i g h v o l t a g ep o w e ro nc o n t r o l l o g i co fn e we n e r g yv e h i c l e s K e yw o r d s:N e we n e r g yv e h i c l e s;C o n t r o l l o g i c;E x p e r i m e n t a l v e r i f i c a t i o n;F a i l u r ea n a l y s i s基金项目:湖南省教育厅科学研究项目(C )作者简介:陈支()男,湖南衡阳人,硕士,讲师,研究方向为新能源汽车技术.新能源汽车有一个非常明显的特点,就是整车带有高压动力电回路,高压的电压一般设计在 V以上,乘用车最高电压可达 V以上.高压存在的形式既有直流,也有交流.高电压部件主要集中在驱动系统、电源系统、充电系统以及空调与加热系统几个位置.此外,用于连接高压部件之间的导线也属于高电压部件.高压电作为新能源汽车运行的能量来源,是整车的动力源.高压电不上电将导致车辆无法换挡,无法行驶,空调不能使用等故障,下面以比亚迪秦E V汽车为例分析新能源汽车上高压电的特点.比亚迪秦高压配电系统比亚迪秦高压配电系统主要由动力电池、接触器、电容、压缩机、P T C、逆变器、驱动电机组成.比亚迪秦高压配电系统连接电路关系如图所示.图比亚迪秦高压配电系统连接电路图动力电池主要采用磷酸铁锂正极材料,动力电池系统由动力电池模组、动力电池信息采集器、动力电池托盘、动力电 池 包 密 封 盖、动 力 电 池 采 样 线 组 成,额 定 电 压 为 V,总电量为 k W h.动力电池系统主要由电池管理器BM S进行内部电池信息采集计算并通过C AN总线与外部电脑模块进行通讯.BM S监测电压数据.BM S监测动力动力电池放电状态,当单节电池电压过低严重报警,采取措施,大功率设备(主电机、空调压缩机和P T C)停止放电,延迟 s切断主接触器,断开负极接触器,仪表灯亮,仪表显示报警信息.BM S监测动力动力电池放电状态,当单节电池电压过低一般报警,采取措施,大功率设备(主电机、空调压缩 年第 期机和P T C)降低当前电流,限功率工作,仪表显示报警信息,电压为 V时,S O C修正为.BM S监测动力动力电池充电状态,当单节电池电压过高一般报警,采取措施,禁止动力电池进行充电,仪表显示报警信息,电压为 V时,S O C修正为 ,电机能量回馈禁止.BM S监测动力动力电池充电状态,当单节电池电压过高严重报警,采取措施,延迟 s,断开充电接触器,断开负极接触器,禁止充电,仪表灯亮,仪表显示报警信息.BM S监测电流数据.BM S监测动力动力电池放电电流、充电电流和回馈电流状态,当过流时出现过流报警,放电过流时采取要求大功率设备(主电机、空调压缩机和P T C)降低当前电流,限功率工作,如果在过流报警发出后,电流依然在过流状态并持续 s,断开主接触器,禁止放电.充电电流过流时,电流状态保持 s,断开充电接触器,禁止充电.回馈充电电流过流时,要求电机控制器限制回馈充电电流,如果发出过流报警后,电流依然处于过流状态并持续 s,断开主接触器.BM S监测电池温度数据.动力电池温度在充放电状态下,电池组过热严重报警.采取充电设备关断充电,直到清除报警,大功率设备(主电机、空调压缩机和P T C)停止用电,延迟 s切断主接触器、负极接触器,仪表等等亮,仪表显示报警信息.动力电池温度在充放电状态下,电池组过热一般报警.充电设备降低当前充电电流,大功率设备(主电机、空调压缩机和P T C)降低当前电流,仪表显示报警信息.动力电池温度在充放电状态下,电池组低温一般 和 严 重 报 警.采 取 限 功 率 充 电,仪 表 显 示 报 警信息.B M S监测碰撞、漏电数据.碰撞保护,在充放电状态下,出现碰撞故障,立即断开主接触器、分压接触器.一般漏电报警,/VR /V,仪表灯亮,报动力系统故障.严重漏电报警,R /V,行车中,仪表灯亮,立即断开主接触器,停车中,禁止上电,仪表灯亮,报动力系统故障,充电中,断开交流电接触器,仪表灯亮,报动力系统故障.接触器主要用于控制高压导线正极和负极的接通与断开.接触器一般布置在动力电池组总成内部,但比亚迪秦将接触器布置在充配点总成内部.接触器主要由主负接触器、主正接触器和预充接触器组成.接触器的断开和闭合是通过电池管理器B M S控制的,当内部接触器断开时,整车仅动力电池上会存在高电压,位于接触器下游的高压系统部件不再有高压电.为防止接触器在闭合和断开瞬间出现电弧,在主电路中设置有预充电阻,接触器的闭合存在先后顺序,一般是先闭合主负接触器,再闭合预充接触器,最后闭合主正接触器.薄膜电容并联在动力电池中,主要用于保持动力电池高电压的稳定性,起到滤波作用,防止高压用电器在瞬间高压下,特别是驱动电机会产生巨大的感应电动势烧坏高压用电器.薄膜电容一般安装在电机控制器内部,但比亚迪秦安装在充配电总成内部.在高压下电过程中,由于电路中存在电容,部分高压线束中依然存在高压电.主动泄放电路就是在高压电断电时强制对电容放电,可在 s内将高压回路直流母线电压泄放到 V以下.被动泄放回路做为主动泄放失效的二重保护,一般安装在各高压用电器中,关闭高压系统时,组件内的电容通过该回路可在分钟内将高压回路直流母线电压泄放到 V以下.漏电传感器主要用来检测高压线束与车身接地之间的绝缘电阻,漏电传感器作为一个电脑模块安装在充配电总成内部并可通过C AN总线与外界进行通讯.漏电传感器在低压电上电完成后,每隔一定的时间向高压线上与接地之间发送 V的高压脉冲,检测高压线与接地线之间的绝缘电阻.绝缘故障根据电池包内部和外部高压线的绝缘电阻值的大小分为一般漏电故障和严重漏电故障等,在绝缘电阻低时,接触器无法闭合,高压不能上电.高压用电器件主要包括压缩机、P T C、D C D C、车载充电器O B C、电机控制器和驱动电机.压缩机内部含有带I G B T模快的电机,在空调制冷时作为制冷剂的动力源,在工作时需要用到高压电同时耗电较大.P T C在空调制热过程中作为加热循环水的部件在工作时需要用到高压电,功率较大耗电快.D C D C主要作用是将高压直流电转化为 V左右的低压电为蓄电池充电.车载充电器O B C主要功能是将 V交流电转变为高压直流电为动力电池充电.电机控制器的主要功能是将来自动力电池的高压直流电转变为三相交流电,同时控制电机的转动,并能进行能量回收为动力电池充电.驱动电机一般为永磁同步电机,作为车辆驱动的动力源,需要使用三相交流电驱动车辆.比亚迪秦高压上电逻辑当用户按动点火开关并踩下刹车,点火开关将点火信号传送给车身控制模块B CM,刹车开关将刹车信号传送给B CM.B CM通过启动子网请求智能钥匙模块,钥匙模块收到指令后通过车内天线发出低频信号找智能钥匙.智能钥匙在车内时将收到来自天线的低频信号认证通过后同时发出高频信号到钥匙模块I K E Y内的高频接收器,智能钥匙模块在收到来自智能钥匙的高频信号后进行认证识别.智能钥匙模块判断钥匙身份后通过启动子网发送上低压电请求,车身控制模块B CM同时判断点火开关信号、刹车信号和钥匙信号,信息正确后,B CM通过硬线发出控制信号控制继电器的吸合,完成低压电供电.在B CM为各个模块供上低压电后,B CM通过动力C AN线向整车控制器V C U发送请求高压上电要求,整车控制器V C U通过动力C AN线与B CM询问钥匙是否在车上,B CM与智能钥匙模块完成钥匙查询后,V C U与充配电总成、电机控制器、漏电传感器和BM S通讯正常后,V C U向BM S发送上电指令.当BM S接收到启动信号以后,通过C AN线与电池信息采集器通信,检测电池包内单节电池电压、温度及容量等参数是否正常,并通过高压互锁线检测高压线束是否连接正常.如果以上参数正常,BM S开始控制充配电总成内部预充接触器与负极接触器吸合,在主负接触器和预充接触器闭合后动力电池对薄膜电容进行预充电,电容充电达到动力电池的 时,完成预充,充配电总成通过C AN线告知BM S预充完成,BM S即断开预充接触器,吸合正极接触器,整车高压上电.如果BM S在 s之内仍未检测到预充完成信号,则断开预充回路,预充失败,高压不上电.比亚迪秦高压上电逻辑如图所示.内燃机与配件w w w n r j p j c n图比亚迪秦高压上电逻辑实验验证 故障现象一辆 年生产的比亚迪秦E V,同时踩下刹车和按下点火开关,无法上O K电,仪表能点亮并报“请检查动力系统”,仪表无模式信号E C O标识,如图所示.图故障现象 故障原因根据比亚迪秦高压上电逻辑,无法上O K电的故障原因较多,需要逐一排除.仪表能点亮说明低压上电已经完成,上电完成后主要是各个模块要能正常通讯,动力电池B M S检测电池信息及高压互锁信息,仪表无模式信号E C O标识,表明整车控制器没有将模式开关信号传递给仪表,因此最大的可能原因是整车控制器V C U电源故障、V C U接地故障、V C U通讯C A N总线故障、V C U模块故障.故障诊断 检查蓄电池电压使用万用表检测蓄电池电压,电压为 V,电压正常.读取故障码使用解码仪读取数据流和故障码,ON档下解码仪无法进入V C U模块,其他模块可以进入,并报与V C U通讯失败故障.如图所示.图V C U系统无法进入因此,可确定故障就是与V C U相关,查阅电路图画出比亚迪秦整车控制器电路图如图所示.检测V C U电源车辆ON档下,使用万用表检测保险F/,保险上端电压 V,保险下端电压 mV,不正常,拔下保险发现保险烧断.如图所示.图比亚迪秦整车控制器电路图图V C U电源保险测量图保险下端对地电阻测量重新更换新的保 险,上 电 发 现 保 险 又 被 烧 断了.怀疑保险F/下端与地短路.断开蓄电池负极,检测F/下端孔与地电阻 欧姆,不正常,如图所示.拔下插头G K ,断开插 头B I C ,检 测 端 子G K /与车身之间电阻,欧姆,不正常,保险F/下端至车身之间电阻为无穷大.因此,故障范围存在B I C 插头至V C U的线路与地短路.检测端子G K /与G K/之间电阻小于欧姆,不正常.拔掉插头G J B ,再次检测G K /与车身之间电阻为无穷大,检测端子G K /与G K/之间电阻小于欧姆,因此故障是V C U电源线B I C 下段与制动真空泵检测信号线G J B /下端短路.故障排除恢复故障,重新上电,再次踩下刹车和按下点火开关,仪表点亮正常,O K灯点亮,车辆恢复正常.总结整车控制器V C U电源不正常导致V C U不能与其他模块通讯,也不能向B M S下达上电请求,导致整个车辆高压上电失败.作为维修人员在了解故障现象后,如果能熟悉系统的工作原理,会迅速缩小故障范围,快速解决问题,提高效率.参考文献:弋国鹏,魏建平编著电动汽车控制系统及检修M机械工业出版社,款比亚迪秦E V汽车电路图册,比亚迪公司出版,