导图社区 新能源汽车整车控制系统检测维修
比亚迪E5整车控制系统,包含整车控制系统认识、整车控制系统功能测试、整车控制系统检测与维修,新能源汽车整车控制系统检测维修是一个复杂而重要的工作,需要专业的知识和技能以及先进的检测工具和方法。通过科学的检测和维修手段,可以确保新能源汽车整车控制系统的正常运行和车辆的安全行驶。
编辑于2024-07-16 16:10:49新能源汽车整车控制系统检测维修
一、整车控制系统认识
网关控制器检测拆装
E5仪表显示多个系统故障,解码仪连接失败,诊断发现是网关损坏
控制系统概述
1.传感器:采集信息并转换成电信号发给控制器。
2.控制器:据传感器信息进行运算、处理和决策,并向执行元件发送控制指令
3.执行元件:接收指令,完成某项控制功能
CAN(控制器局域网络)总线:将若干个控制系统连接起来,系统间相互平等。
少数控制系统,两个控制系统相互通信
网关:1.各个CAN网络之间进行相互通讯的中间转发设备,可以实现不同速率、不同协议、不同电压的CAN网络之间的数据交换。
2.作用:保证车辆各个系统之间的信息传递和协调,提高车辆性能和安全性。
系统间信息传输速度不同时,多个系统连接在网关,通过CAN总线实现不同通信速率系统间的通信。
多个控制系统,系统间有通信需求
整车控制系统的组成
新能源汽车整车控制系统基于CAN总线的多个控制系统的集成系统,以整车控制器为管理核心,实现电池管理控制、电机控制、空调控制、电动助力转向控制、制动控制等功能
整车控制器(VCU)是车辆控制系统的网关,处理所有信号。
新能源汽车的“大脑”
数据交换量大
实时性、可靠性要求高
特点
各控制系统之间通过CAN进行信息交互,共同实现整车的功能控制
分层控制
整车控制系统采用多层分级、合作自治的结构形式进行分模块控制
电动汽车控制系统分
1.能量系统
2.新能源汽车驱动系统
3.能量回馈系统
4.辅助子系统
整车控制器的功能由多个控制单元协同完成
减轻单个控制单元工作量
对控制单元要求降低
优点
控制单元件之间交换量更大,更频繁
缺点
分模块控制
比亚迪E5的整车控制系统
各控制单元之间进行分模块控制
整车控制功能由若干个 ECU(电子控制单元)协同完成网关、VTOG(双向交流递变式)、低压BMS(电池管系统)、主控制器、车载终端等
1、系统组成
起动 CAN:其终端电阻分别在网关和无钥匙起动模块中;用于E5 汽车的起动控制与信息采集,由 ECL、BCM(车身控制模块)和 I-KEY 组成,当车主携带钥匙进入驾驶室时由起动网检测到信号,可以无钥匙起动整车。
舒适 CAN:其终端电阻分别在网关和电机控制器模块中;用于整车上的多媒体系统,由多功能显示屏、组合开关、CD、RCM、SRS、诊断口、空调子网(包括空调控制器、空调压缩机和 PTC)和车载终端等组成
动力 CAN:其终端电阻分别在网关和电池管理模块中;用于动力控制系统,主要包括挡位控制器、组合仪表、低压 BMS、高压电控总成(内部有 VTOG、车载充电机、DC/DC、主动泄放模块、漏电传感器)、主控制器、P 挡电机控制器、动力电池(电池管理器、电池信息采集器)
底盘 CAN:其终端电阻分别在网关和 ABS 模块中;主要用于行驶安全系统,由 4 个模块组成,即 EPB、REPS、ABS/ESP 和诊断口。
2、主要零部件
1、网关:位于副驾驶室储物箱的后方
功能:报文路由:网关具有转发报文的功能,并可对总线报文状态进行诊断
信号路由:实现信号在不同报文间的映射。
网络管理:进行网络状态监测与统计、错误处理、休眠唤醒等
2、高压电控总成:安装在车辆前舱内,内部集成双向交流逆变式电机控制器(VTOG)、高压配电箱和漏电传感器、车载充电器(安装在高压电控总成背面)、DC/DC 变换器等部件
功能:控制高压电的交直流逆变、驱动电机运转、充放电、整车高压回路配电、高压漏电检测、防盗、通信故障处理等
3、电池管理控制器:安装在高压电控总成的后方。是纯电动汽车动力控制部分的核心,负责整车电动系统的电力控制并实时监测高压电力系统的用电状态,采取保护措施,保证车辆安全行驶。
功能:接收电池信息采集器、直流漏电传感器、车载充电机、VTOG 等控制器传递的数据和信息,接收碰撞传感器、互锁信息等传感器信号,控制接触器的吸合与断开、车载充电机的充放电及 VTOG 的功率等
4、主控制器(主控 ECU):
比亚迪E5的主控制器是车辆的管理控制单元,安装在副仪表台上,通过对 CAN 总线上的信息进行综合判断,实现对各个 ECU 的监控、管理和协调;通过对其他 ECU 发过来的信息以及自身采集到的信号进行判断和处理,确保纯电动汽车上各主要用电设备正常工作。
车型不同,功能可能不一样
真空泵控制:对压力传感器进行监测,实现控制
冷却风扇控制:冷却水温监测
车速信号处理:车速传感器采集,计算车速、里程
碰撞信号的采集与发送
3、双路电供电
DC/DC (高压电控总成):替代了发动机上的 12 V 发电机,与蓄电池并联给各用电器提供低压电源,
DC/DC 在直流高压输入端接触器吸合后开始工作,输出电压标称为13.8V
比亚迪E5在上电时、充电时(包括交流、直流充电)、智能充电时都会工作,以辅助低压铁电池为整车提供低压电源
DC/DC 集成在高压电控总成里,输出正极通过正极保险盒直接与低压铁电池正极相连
DC/DC 的输出负极则是通过高压电控总成壳体搭铁
(技能实训)比亚迪E5网关控制器的更换与检测
更换
1. 拆卸储物盒:在杂物箱右侧找到气动弹簧,将卡扣挤压变形后取出弹簧,脱开与杂物箱总成的连接。将杂物箱两侧的限位柱取出,将杂物箱总成转轴处与仪表板下本体配合紧固处脱开,取出杂物箱总成。
2. 拆卸网关控制器:拔下线束连接器插头,用 10# 套筒拆卸 1 颗网关控制器固定支架螺栓,取下固定支架,取下网关控制器。
3. 安装网关控制器:放置网关控制器,用 10# 套筒安装固定支架固定螺栓,连接线束连接器插头。
4. 安装杂物盒:安装杂物盒的顺序与拆卸杂物盒相反。
检测
网关控制器插接件 G19 的 16 号端子为常电,12 号端子为 IG1 电,24 号端子为双路电,11 号端子为搭铁。断开插接件可以检查网关供电及搭铁线电阻
(1)断开低压蓄电池负极
(2)断开网关控制器 G19 连接器
(3)连接低压蓄电池负极
4)测量线束端供电电压和搭铁线电阻。供电电压的测量位置、测量条件和标准值见上表,搭铁线电阻的测量位置、测量条件和标准值见下表。
整车控制数据流读取
E5动力电池故障,要用诊断仪连接读取相关数据流、主动测试
整车控制系统的功能
E5没有整车控制器,整车控制系统各控制单元之间进行分模块控制
1. 驾驶员意图解析 整车控制器根据加速踏板、制动踏板、挡位信号及转向信号,解析驾驶员的驾驶意图,将加速踏板、制动踏板信号转化为电机的转矩命令并通过 CAN 总线传送给电机控制器。驱动电机对驾驶员操作的响应完全取决于整车控制器对信号解析的结果。
2. 驱动控制 整车控制器根据驾驶员对车辆的操纵输入、运行状态、行驶路况及环境等信息进行分析和处理,向相关部件控制器发出指令,控制电机的驱动转矩来驱动车辆,以满足驾驶员对车辆的动力性要求。
3. 换挡控制 整车控制器将对驾驶员换挡意图进行解析,识别车辆合理的挡位,实现驾驶员换挡意图。在换挡故障时进行相应的操作以保证整车安全,并通过显示仪表提醒驾驶员。
4. 充电过程控制 整车控制器接收到充电信号后,配合电池管理系统共同进行充电过程中的充电功率控制,禁止高压系统上电,保证车辆在充电状态下处于行驶锁止状态,并根据电池状态信息限值充电功率,以保护电池。
5. 制动能量回馈控制 当车辆减速制动时,整车控制器根据当前车辆行驶状态信息和动力电池的状态信息来进行判断是否进行制动能量回馈控制。驾驶员可通过方向盘上的按钮对制动能量回馈程度进行控制。
6. 整车能量优化管理 整车控制器通过对电机驱动系统、电池管理系统、传动系统及其他车载能源动力系统等的协调和管理,实现整车能量利用效率的提高和续驶里程的延长。
7.高压上 / 下电控制 电动汽车上 / 下电控制的目的在于:在已有整车动力系统结构的前提下,采集钥匙、踏板、连接充电枪等驾驶员动作信号,通过 CAN 总线与动力电池管理系统、电机控制系统等进行通信,来控制整车高压的上电、下电安全。
8. 电动化辅助系统管理 电动化辅助系统包括电动空调、电制动、电动助力转向等。整车控制器将根据动力电池及低压蓄电池状态,对 DC/DC 和电动化辅助系统进行监控。
9. 车辆状态的实时监测和显示 整车控制器将对车辆的运行状态进行实时监测,并通过原车 CAN 总线将各子系统的状态信息传送给车载信息显示系统,包括显示仪表和中控系统。
10. 故障诊断与处理 整车控制器根据各传感器信号及其他通过 CAN 总线得到的电机、电池、充电机等信息,对车辆产生的各种故障进行判断、等级分类、报警显示等处理,同时存储故障码,供维修时查看。
11. 远程控制 通过手机APP 进行远程查询功能:远程看车辆状态,开关空调,配置远程充电控制功能(充电、断电),方便客户充电。
12. 整车 CAN 总线网关及网络化管理 在整车的网络管理中,整车控制器是信息管理的中心,负责信息的组织和传输、网络节点管理、信息优先权的动态分配以及网络故障的诊断与处理等功能,并通过 CAN(EVBUS,电动汽车总线)线协调电池管理系统、电机控制器、空调系统等模块相互通信,
13. 防溜车功能 整车控制器中增加了防溜车功能,保证车辆在坡道上起步时,向后溜车距离小于 10 cm;在坡道上运行过程中,动力不足车速下降到 0,则车辆将保持静止,不再向后溜车。
整车控制系统的控制策略
比亚迪 E5 整车工作模式:充电模式、放电模式优先于行驶模式。
充电模式:充电唤醒信号、(快慢充)充电门板信号或连接确认信号
放电模式:放电按钮、放电枪连接信号
行驶模式:点火钥匙 ON 挡、无充电唤醒信号、无充电门板信号或连接确认信号
E5 具有车辆对外放电功能(装有时),可实现对车外不同种类的负载供电
模式切换
充电模式不能切换到行驶模式:在充电过程中,直接将钥匙打到 ON 挡,车辆不能上高压;需拔下充电枪后,驾驶员将钥匙打到 ON 挡,方可上高压
放电模式也不能切换到行驶模式:在放电过程中,直接将钥匙打到 ON 挡,车辆不能上高压;需拔下放电枪后,驾驶员将钥匙打到 ON 挡,方可上高压。
行驶模式可以切换到充电 / 放电模式:整车在行驶模式时(停止状态),如果检测有充电 /放电需求,整车控制器需先执行高压下电后,再进行正常的充电 / 放电流程。
1. 整车能量管理:以续驶里程为目标,同时考虑动力电池的寿命(充放电次数)和驾驶安全。
2. 整车驱动控制 即扭矩控制,其核心内容包括工况判断、需求扭矩计算、扭矩输出等。
正常模式:按照驾驶人意愿、车辆载荷、路面情况和气候环境的变化,调节车辆的动力性、经济性和舒适性。
跛行模式:当车辆某个系统出现中度故障时,此时控制器将不采纳驾驶人的加速请求,而是起动跛行模式后,最高车速为 9 km/h。
停机保护模式:当车辆某个系统出现严重故障时,控制器将停止发出指令,进入停机状态。
工况判断主要是根据当前整车状态信息(如加速 / 制动踏板位置、当前车速及整车故障信息等)来判断当前需要的整车驾驶需求。
整车控制器完成车辆需求扭矩计算后,根据当前车辆的扭矩输出能力,以及当前整车状态参数,最终计算出需要输出的扭矩,然后控制电机驱动系统进行驱动力输出,实现整车的驱动控制。
控制电机驱动系统进行驱动力输出,实现整车的驱动控制。
3. 制动能量回馈控制:电动汽车的制动方式可分为机械制动(通常是液压制动)和电力制动两大类,其制动系统实质上是一种混合制动系统。在不同工况下制动系统应采用不同的制动策略。
(1)紧急制动:指紧急制动时对应的制动减速度较大。出于安全性方面的考虑,在这种情况下应以机械制动为主,一般不进行能量回馈。
(2)中轻度制动:指汽车在正常行驶工况下的制动过程,可分为减速过程(电力制动主导)与停车过程(机械制动主导完成),两种制动的过渡点由电动机发电特性确定,应避免充电电流过大或充电时间过长。
(3)下长坡时制动:此种工况下对制动力的要求不大,制动力通常可完全由电力制动提供,在制动过程中回馈电流稳定,充电时间长,但是要防止动力电池过充。
4. 整车保护功能控制 电动汽车中动力电池、驱动电机、电机控制器等为高压部件,主要是指高压防护。
(1)高压警示:高压线束用警告色(黄色)提醒、高压部件上有明确的指示标志(警示标签)
(2)防护措施,主要包括高压互锁、绝缘电阻检查、漏电保护等。
(技能训练)数据流/主动测试
1. 连接诊断仪
将测试主线、USB 线与 VCI 设备(蓝牙接线盒)连接
VCI 设备的基本结构
VCI 设备各部分的功能
将 USB 线与平板显示器连接;将测试主线连接到车辆 OBDII 诊断插口(比亚迪 E5 的诊断接口位于主驾驶室)
2. 进入诊断仪
确定与车辆成功配对后, 在屏幕上点击“MaxiSys”图标,点击“诊断”图标在制造商选择界面选择“比亚迪”
进入后显示连接 VCI 界面,界面显示:请确认车辆连接到 VCI 并且打开点火钥匙;
与车辆建立通信后点击确定,进入车型选择界面,选择“E5”,则进入比亚迪 E5 车型各个系统的选择界面
3. 读取数据流 / 主动测试:可根据想要读取的数据流进入相应模块。(以电池管理系统为例进行数据流读取与主动测试)
选择动力模块,进入控制单元选择界面,选择“电池管理系统”。进入电池管理系统后进入功能菜单,可以进行读取故障码、清除故障码、读取数据流、主动测试操作和特殊功能操作,如右图所示(系统界面显示为“动作测试”)。其中特殊功能可以标定动力电池电量。
点击“读取数据流”图标后进入电池管理系统数据流界面,可以上下滑动查看数据流信息。
点击“动作测试”图标进入电池管理系统主动测试(动作测试)界面,进入相应测试环节后可以对相关元器件实施主动测试。
高压电控总成拆装
车不能上高压,仪表不显示OK
比亚迪E5高压电控总成的外部特征
比亚迪 E5 将 VTOG 模块、车载充电器模块、DC/DC 变换器模块和高压配电模块及漏电传感器集成在一个总成内,称为高压电控总成,又称“四合一”分别与动力电池、交流充电口、直流充电口、永磁同步电机、空调电动压缩机和空调 PTC 水加热器通过高压线束相连。
高压电控总成外部各接口位置,有控制线束接口、低压接口、高压接口和水管接口
高压电控总成前部如图所示
高压电控总成后部如图所示
由于 PTC 加热器高压输出接口、电动压缩机高压输出接口形状一样,位置临近,为了防止插错,厂商将这两个接口做成不同颜色。
压电控总成左侧外部接口
DC/DC 低压输出端与低压电池并联给整车低压系统提供 13.8 V 电源;32 A 空调高压保险给电动压缩机和 PTC 水加热器供电。在配有动力电池加热系统的车型上还有动力电池 PTC水加热总成保险。
高压电控总成右侧外部接口
高压电控总成通过左右两侧的外壳接地线与车身搭铁,防止壳体带电造成汽车和人身危害。
比亚迪E5高压电控总成的结构及功能:比亚迪 E5 高压电控总成采用内部集成设计
比亚迪 E5 高压电控总成上层结构
双向交流逆变式电机控制器(VTOG):主要由 1 块控制板、1 块驱动板、1 块采样板、1 个用于平波的薄膜电容、DC 模块的电感和电容、3 个交流滤波电感、3 个交流滤波电容、泄放电阻、预充电阻、电流霍尔、接触器等元器件组成
高压配电模块:作用是完成动力电池电源的输出及分配,其上游是动力电池组,下游包括 VTOG、DC/DC、PTC 水加热器、电动压缩机、漏电传感器,也将 VTOG 和车载充电器的高压直流电分配给动力电池组,实现对支路充电器的保护及切断。
传感器:左边的监测 VTOG 直流侧电流大小,右边的监测动力电池组进出总电流
DC/DC 及漏电传感器
DC/DC 替代燃油车上的 12 V 发电机和蓄电池并联给各用电器提供低压电源, 在直流高压输入端接触器吸合后开始工作,输出电压标称为 13.8 V。
漏电传感器它本身也是一个动力网 CAN 模块,通过监测与动力电池输出相连接的正母线与车身底盘之间的绝缘电阻来判定高压系统是否漏电,并将严重漏电信号或一般漏电信号发送给 BMS,同时将绝缘阻值信息通过 CAN 信号发送给电池管理、VTOG,并采取相应保护措施。
比亚迪 E5 高压电控总成下层结构
中间为冷却水道,冷却液在中间水道中流动,为高压电控总成内部的发热部件即 IGBT 模块、DC/DC、车载充电机、升降压线圈、放电电阻(主动放电模块、被动放电电阻)等散热。
车载充电机作用是:将交流充电口传递过来的(220 V/50 Hz)交流电转换为直流高压电为动力电池充电。
3.3 kW 功率以内的单相交流充电均是通过 OBC 进行的,而功率大于 3.3 kW 的交流充电(含单相和三相交流)是通过 VTOG 进行的
E5 私家车版加装 OBC 的主要原因是:小功率充电时,OBC 的效率比 VTOG 要高一些
比亚迪 E5 的车载充电机为双向充电机,能将电网传来的交流电整流、升压处理后给动力电池充电;也能将动力电池的直流电降压、逆变后变成交流电,可用于驱动用电设备、给其他电动汽车充电或向电网供电。
高压电控总成更换
1. 清除 VTOG 防盗:在更换电机控制器(或更换“四合一”总成方式)时,使用原厂诊断仪 VDS1000 先对原车的 VTOG 进行密码清除,然后再对换上的备件进行防盗编程。
2. 下电 退电至 OFF 挡,将钥匙拔下并妥善保存(无线钥匙带离有效范围),打开前舱盖,拆卸低压蓄电池负极,等待5 min (将高压系统的残余电能释放)。
3. 放水 将冷却系统中的残余压力全部释放;然后取下副水箱盖。举升车辆,拧松放水阀,排尽冷却液。将排出的冷却液存放于合适的容器内。待冷却液排净后,旋紧散热器放水阀。
4. 拆除附件 拆卸高压电控总成前要先从高压电控总成上拆下 PTC 加热器副水箱、DC/DC 输出端线束和继电器盒的固定螺栓。
5. 拔下低压插头 拔下高压电控总成上的低压线束:33PIN 低压插接件(后侧)、64PIN 低压插接件(左侧)。拔下安装在高压电控总成上的低压 BMS 上的低压线束,断开 BMS 的连接。
6. 拔下水管 拆除高压电控总成冷却液进水管、出水管以及冷却液排气管管路,其中进水管在高压电控总成的左侧。
7. 拆卸并拔出高压插头 依次拔除高压电控总成上的所有高压接插件:慢充线束插件、快充线束插件、空调 PTC水加热器插件、电动压缩机插件、动力电池 PTC 水加热器插件(装有时)、动力电池正负极插件。其中驱动电机三相线束需要先拆掉插头固定螺栓。
8. 拆除搭铁线 拆除高压电控总成上左右两根搭铁线。
9. 拆卸高压电控总成 用 14# 套筒拆除高压电控总成与前舱大支架之间的 6 颗 M10 螺栓,位置如图所示,用抱装夹具将高压电控总成从前舱中抬出。
10. 安装高压电控总成 高压电控总成安装按照拆卸相反的顺序进行,并依次进行以下操作:安装两端的搭铁线,安装进水管、出水管、排气管,安装或连接高压线束(包括驱动电机三相连接线、慢充线束、快充线束、电动压缩机线束、PTC 加热器线束、动力电池正负极连接线),安装或连接低压线束(DC/DC 输出线、33PIN 低压插接件、64PIN 低压插接件和低压 BMS 上的 3 个线束插接件)。
11. 加注冷却液 将指定的冷却液倒入副水箱,直至达到注入口颈部的底端为止。盖上副水箱盖拧紧,上电让水泵运转约 5 min,然后将其断电。待电机和散热器等已冷却,取下副水箱盖,将冷却液注入副水箱上限(MAX)标记处。 重复上述步骤,冷却系统的容量约为 7.8 L。盖上副水箱盖并旋至最终停止位,彻底拧紧。
高压电控总成内部结构认知
打开高压电控总成上盖并进行认知。上部结构如下图所示,IGBT 模块(电子开关 耐受电压高)(共 8 个,其中 6 个用于驱动电机 / 能量回馈和三相交流充放电,另外 2 个用于直流充电)、三相交流输出接触器(装有时)、VTOG 电源电路板(包括主动泄放电阻)、交流充电接触器(装有时)和放电功率电阻(被动泄放电阻)。
二、整车控制系统功能测试
车辆静止状态测试
指车辆在静止状态上电后对相关用电设备进行功能测试,以检查用电设备及相应控制按钮功能是否正常。
仪表盘指示功能:1.功率表、2.信息显示屏、3.车速表
功率表显示当前模式下整车的实时功率,在车辆下坡时或减速行驶时,功率指示值可能为负值,表示当前车辆正在给动力电池充电,即汽车现在处于能量回收状态。
电源挡位处于“OK”挡时,此表指示当前车速值,车速表默认用“km/h”
信息显示屏的内容包含电量表(整车电源位处于“OK”挡时,显示当前剩余电量。指示条进入红色区,需尽快对动力电池充电。)、里程信息、挡位指示、室外温度、背光调节挡位提示、调节菜单、行车信息、提示信息、故障信息等。
续驶里程是根据剩余电量并结合车辆行驶工况所计算显示剩余电量所能支持的行驶距离,显示数值过低时,应及时对车辆充电。
障提示信息用黄色字体, 其他提示信息(如驻车提示、行驶提示、挂挡提示等)显示用白色字体
作用是为驾驶员提供车辆状态信息及车辆故障信息
状态信息:主要包括整车动力系统状态(如动力电池剩余电量、车辆续驶行驶里程等)和车辆行驶状态(如挡位信号、车速、车辆灯光系统工作情况等)
故障信息:主要包括系统故障灯和部件故障灯等。
具有驾驶员提示功能
指示灯的形式进行提示
(必要时)声音报警和文字报警提示
常见的指示灯 / 警告灯及指示 / 警告内容
比亚迪 E5 的多功能信息显示屏根据是否带 CD 有不同的显示
信息娱乐系统
多媒体系统
多功能触摸屏,当电源挡位置于“ACC”时, 多媒体起动后,屏幕顶部的状态栏显示有关设备状态的信息
手势及响应:多媒体系统为安卓系统,手势及响应为安卓系统的普遍操作
音响系统
其他辅助用电设备功能测试:辅助用电设备主要包括车辆照明系统、车辆空调系统、雨刮器、点烟器、电动车窗等设备
与车辆动力性能的好坏关系不大,和驾驶员的安全和驾驶舒适性具有重要意义
电动汽车特有的常见故障灯认知
1.充电系统警告灯
(1)充电时此灯用于警告充电系统故障。
(2)放电时此灯用于警告放电系统故障。
(3)非充放电时此灯用于警告 DC 模块及起动型铁电池模块的工作状态。
注意:如果在驾驶中此灯点亮,表示 DC 系统或起动型铁电池系统存在问题,关空调、风扇、收音机等进店维修
2.电机冷却液温度过高警告灯
整车电源挡位处于“OK”挡时,此警告指示电动机冷却液的温度过高。
警告灯常亮,表示温度过高,同时右侧信息显示屏显示“冷却液温度 过高,请立即将车辆停靠在安全路段,使电动机降温,并建议联系比亚迪汽车授权服务店
闪烁时表示冷却液液位低,应及时添加冷却液。
3.动力电池故障警告灯
电源挡位处于“OK”挡时,此灯点亮几秒钟后熄灭
当整车电源挡位处于“OK”挡时,此灯持续点亮
驾驶中此灯持续或偶然点亮
由警告灯系统监控的部件中发生故障,建议尽快4S店检查车辆
4.动力系统故障警告灯
动力系统发生故障,此警告灯点亮
(1)整车电源挡位处于“OK”挡时,此警告灯持续点亮。
(2)驾驶中此警告灯点亮。
由警告灯系统监控的部件中某处发生故障,建议尽快4S店检查车辆
在操作中,此警告灯短暂点亮不表示有问题。尽量不要在警告灯点亮的情况下驾驶车辆
5.动力电池过热警告灯
此指示灯点亮,表示动力电池温度太高,须停车降温
在炎热的天气进行长时间爬坡
长时间停停走走,频繁急加速、急刹车,或车辆长时间运转得不到休息的状况
蓝牙设置与连接
整车驱动控制功能测试
电动汽车驱动装置
电动汽车驱动装置主要包括电机控制器、驱动电机、机械传动装置(减速器/变速器、主减速器、差速器、半轴)和车轮等
电机控制器:按照VCU的指令和电机的速度、电流信号等反馈信号对电机的转速、转矩和旋转方向进行控制
驱动电机
电动机:正常行驶时将电能转化为机械能
发电机:在减速、下坡时,将机械能转化为电能
机械传动装置
通常由减速器(或变速器)和差速器组成
作用:将驱动电机的转矩减速增扭后传递给驱动车轮
功用:将储存在动力电池中的电能高效地转化为车辆的动能,并能够在车辆减速制动时将车辆的动能转化为电能充入动力电池
1. 纯电动汽车的驱动方式据驱动电机及机械传动装置的布置形式分
1)传统的驱动模式
与传统汽车驱动系统的布置方式一致,将发动机换成电动机,可以提高电动汽车的起动转矩,增加低速时电动汽车的后备功率。
2)电机 - 驱动桥组合驱动模式
根据电机的特性,1.直接采用具有固定速比的减速器不存在换挡问题,从而舍去了离合器。2.进一步简化驱动系统,将驱动电机、减速器及差速器进行集成,将集成后的部件直接连接到驱动轴上。 要求电机有较大的起动转矩和较大的后备功率,以保证电动汽车的起步、爬坡、加速超车等动力性要求。
3)双电机式驱动模式
1.将一个电机集中驱动变为两个电机分别驱动,保证了两侧车轮可以在同一时刻具有不同的转速,省去差速器。2.为了更好地利用空间,可以将电机放在车轮上进行轮式驱动,采用轮边减速器对电机的输出进行减速增扭。
4)轮毂电机式驱动模式
去掉所有的机械传动装置,直接将电机内置于车轮。这样可以最大限度地简化整车结构,提高空间利用率,减轻整车质量,还可以提高传动效率。然而,这种布置对电机集成度要求高,对电机的设计要求也更为苛刻;增加了汽车的非簧载质量,对汽车的平顺性不利
2. 电机驱动的特性
1)理想的动力输出特性
全车速范围内可以保持恒功率输出,输出转矩随车速的上升呈双曲线趋势下降,动力装置的恒转矩特性可以在低速时提供高牵引力,满足车辆在加速、超车或是爬坡等行驶路况的需求。
2)内燃机的动力输出特性
内燃机和电动机仍然是汽车上最普遍的动力提供装置
内燃机的转矩 - 转速特性通常与汽车牵引力所要求的理想运行特性有一定的差距
加入变速器后内燃机转矩 - 转速特性曲线
目的是为了让内燃机的转矩 - 转速曲线向理想曲线靠拢,扩大内燃机输出大功率的转速范围
3)电动机的动力输出特性
电动机通常具有很逼近汽车理想运行特性的转矩 - 转速输出特性
常见纯电动汽车的驱动系统及驱动模式
1. 比亚迪 E5 的驱动系统
驱动电机通过螺栓与单级减速器相连;单级减速器、主减速器、差速器安装在一个壳体内成为减速驱动桥的形式。动力最终通过左右两根半轴将动力输出给左右两个驱动轮。
2. 驱动模式
1)起步模式:特点是进入起步模式以后,车辆处于水平路面,以较小速度开始行驶;车辆处于斜坡上,车辆维持原地不动的状态。
2)正常驱动模式:车辆处于正常运行状态,包括加速、减速和倒车。整车控制系统持续监测各个电气系统的参数。
3)制动模式:制动踏板被踩下,启动制动模式。整车控制系统分析制动踏板的开度和开度变化率以及车速,做出最合理的制动力矩分配方案。
4)失效保护模式:低故障,提示驾驶员,如电池温度达到 50℃;高故障,会强制车辆在短时间内停车并切断动力传递,如检测出了系统绝缘故障;介于上述两个等级之间的故障,会对车辆的运行状态进行限制。
驾驶模式选择
纯电动
经济模式(Economy)
有些车型有不同的挡位(往往是对应不同的制动能量回收策略
运动模式(Sport)
比亚迪E5
普通模式
经济模式(Economy)
通过“ECO”按钮来实现驾驶模式的切换
比亚迪E5的驱动保护措施
1. 跛行模式:电池 SOC 低于规定值(如 5%、10%)整车控制器切断空调等附件的能量供应并控制驱动电机输出转矩(限制驱动电机功率),保证汽车缓慢行驶到附近区域充电站。
2. 异常换挡防护:没有离合器,换挡手柄操作简单,为防止不正常换挡
(1)必须踩下制动踏板,换挡操作才有效
2)车辆行驶中进行的换挡操作无效
3. 防溜车功能:防溜车功能是通过电机控制器给电机施加一个较小的电流,保证产生的力矩能使车辆停驻在坡道上。
溜车现象产生的最主要原因是车辆驱动力不足以克服车辆在坡道上受到的自身重力及车轮与地面之间摩擦力的合力。
4. 驻车功能:(1)整车熄火至 OFF 挡或 P 挡,自动起动驻车功能,避免驾驶员忘 记拉手刹而出现危险。 (2)整车上电,执行完换挡操作后自动取消驻车,避免驾驶员忘记松开手刹而出现的能量损耗。
5. 低速提示音:(1)车辆前进时,低速提示音随车速的变化而变化。 (2)倒挡行驶时,车辆发出持续、均匀的警告声。
车辆驱动功能测试的方法
1. 车辆行驶测试:包括车辆的起步、换挡、加减速、停车等功能测试
起步:响应是否迅速,过程中是否出现抖动、异响等
加减速:踩下踏板所需力度是否正常,加速响应是否迅速,车速提升是否明显
停车:制动力是否足够,是否出现抖动异响等
2. 车辆换挡测试:选择空挡或倒挡时,需确保车辆处于静止状态;车辆静止时,要求驾驶员先踩下制动踏板才能换挡成功,若未踩下制动踏板换挡,则操作无效。
3. 车辆驱动保护功能测试
目的是检查是否存在跛行模式、异常换挡防护、防溜车防护、自动驻车和低速提示音等功能
测试方法是将车辆置于引发相应保护功能的状态,如 SOC 过低(或加速踏板信号缺失)——跛行模式,在坡道上松开手刹并松开加速踏板——防溜车,停车不拉手刹(机械手刹 / 电子手刹)——自动驻车,车速较低(如低于 30 km/h)——低速提示音
防溜车测试:主要是在车辆坡道起步时起作用。
坡道上松开制动踏板,车稍微溜车一小段距离停止在坡道上。此时通过解码仪进入 VTOG 驱动模块读取驱动电机数据流;前进挡位下,松开制动踏板时,VTOG 控制驱动电机输出微小转矩,克服车辆向后溜车的趋势,使车辆停止在坡道上。
低速提示音认知与设置
比亚迪 E5 引擎音模拟器用来模拟低速行驶时内燃机汽车的声音,它位于驾驶员侧保险杠的后方。
低速提示音系统可通过方向盘上的“确定”和“选择”操作按键控制开启及关闭,车辆重新上电起动时,系统默认开起
倒车时能听到较为明显的引擎音。
整车能量管理与能量回收
电动汽车能量管理系统
随时对车辆的能耗进行计算,算电池余量给出续航里程;进行能量控制使汽车到达充电场所。
从电动汽车各子系统采集运行数据
ECU 接收各子系统数据,并进行进行电池输出控制、电机发电机系统控制并进行能量管理系统状态显示。
采集运行数据 :控制完成电池的充放电
显示动力电池的荷电状态(SOC)
预测剩余行驶里程
监控电池的状态
调节车内温度、车灯亮度
回收再生制动能量为动力电池充电等功能
最主要的是电池管理系统
硬件部分
电压采集线束及传感器
电流采集线束及传感器
温度采集线束及传感器
中央处理器
执行器
传输用总线
软件部分
电压信号计算
电流信号计算
温度信号计算
SOC(动力电池的荷电状态) 估算
能量管理系统与其他系统和部件的连接及通信
能量管理功能包括:
驱动管理
能量回收管理
充电管理
辅助动力供给管理
放电管理(具有放电功能时)
能量回收系统(再生制动系统)
汽车在减速制动时将汽车的部分动能转化为电能并储存,增加续驶里程
储能器满,再生制动就不能实现,所需的制动力由常规的制动系统提供
电动汽车再生制动系统结构
1. 制动能量回收方法
1)飞轮储能:能量转换过程
制动或减速中动能转换成飞轮高速旋转的动能
起动或加速时飞轮将储存的动能通过传动装置转化为汽车行驶的驱动力。
轮储能式制动能量回收系统
发动机提供驱动汽车的主要动力
高速储能飞轮回收制动能量以及作为负荷平衡装置,为发动机提供辅助的功率
2)电化学储能:能量转换过程
储能器可采用动力电池或超级电容(控制单元控制充放电状态)
实现机械能和电能之间的转换
制动或减速中动能通过发电机转化为电以化学能能储存起来
起动或加速时再将储能器中的化学能通过电动机转化为汽车行驶的动能
电化学储能式制动能量回收系统
恒定速度或加速度行驶时,电磁离合器脱开
制动时,电磁离合器接合,接通驱动轴和变速器的输出轴
动能由输出轴、离合器、驱动轴、驱动轮和从动轮传到发动机和飞轮上
制动时的机械能由电动机转换为电能,存入蓄电池
2. 制动能量回收系统的类型
通常是电能式,储能元件通常为动力电池
3.制动能量回收系统的作用
(1)提高电动汽车的能量利用率,延长电动汽车的行驶里程。
(2)电制动与传统主动相结合,减轻传统制动器的磨损,延长其使用周期,达到降低成本的目的
(3)减少汽车制动器在制动过程中产生的热量,降低汽车制动器的热衰退,提高汽车的安全性和可靠性。
比亚迪E5制动能量回收控制
比亚迪 E5 纯电动汽车能够在滑行和减速制动时实现制动能量回收
可以通过个性化设置进行制动能量回收强度的调节
放电测试
1. VTOL 放电
1)放电前准备:确认电量不低于 15%、“OFF”挡,解锁、打开充电口并检查
2)放电设置 按下放电开关按键
3)连接放电连接装置并放电
将 VTOL 放电连接装置的车辆插头连接至充电口,并可靠锁止。 连接用电设备(负载),车辆开始放电,车辆仪表显示放电信息
4)结束放电
断开用电设备负载后,按“放电”或长按“确认”按键(3 s 以上),或直接按车辆插头机械按钮来结束放电。
5)整理工具设备
拔出车辆插头;将放电连接装置放置好,关好盖子
2. VTOV 放电
1)放电前准备:确认电量不低于 15%、“OFF”挡,确保被充电车辆处于可充电状态解锁、打开充电口并检查
2)放电设置
按放电按键,仪表选择“VTOV”放电模式,仪表提示“请在 10 分钟内连接放电枪”
3)连接放电连接装置并放电
将 VTOV 放电装置一端连接受电车辆的交流充电口,锁止;再将另一端连接至放电车辆充电口,锁止。
4)结束放电
断开用电设备负载后,按下“放电”或长按“确认”按键(3 s 以上),或通过钥匙解锁后,按放电车插头机械按钮结束放电。
5)整理工具设备
按放电车插头机械按钮,拔出车辆插头;再按受电插头机械按钮,拔出车辆插头。将放电连接装置放置好,关好盖子。
3. 放电注意事项
车外放电需车辆处在“OFF”挡
确认整车电量,估算剩余续驶里程
VTOL 放电前,需确保负载处于关闭状态
VTOV 放电前,确保受电车辆在可充电状态,且两车充电口距离不超过 VTOV 电缆长度
VTOV 放电前,先连接受电车辆端接口,再连接放电车辆端接口
子主题
制动能量回收功能测试
实车操作,场地空旷
驾驶车辆,加速至高车速
松开油门(也可以轻踩刹车)
观察:功率表显示功率为负;多功能显示屏在能量流程图界面下,显示能量流方向由车轮回流至动力电池
保护功能测试
高压互锁系统
1.组成
互锁信号监测回路、监测器
1.与高压回路做成一体2.在高压电缆内式单独作为一条线束
一体
高压互锁信号监测回路
低压互锁先断开,高压系统断电,拔下高压插头或者连接高压端子之前高压端子处于无高压电状态,从而保证系统的安全性。
单独:断高压回路时,互锁监测回路也要断开(先断开);当连接高压回路时,高压回路先连接,若先连接互锁监测回路则高压回路不能连接或不方便连接
断路器(正极、负极接触器)
互锁系统切断高压源的执行部件
HVIL 控制器
集成在 BMS 或 VCU 中
断开安全盖板或高电压安全插头,导致互锁回路断开
接收到的信号与所发出的高电压互锁信号存在较大偏差(信号电平、对地或对正极短路)时能控制断路器断开或保持断开状态。
特殊情况下可能会先进行限功率处理
1.原理:各部件内部的监测器检测到部件处于暴露状态时,触发 HVIL 断电信号,整车高压源会在数毫秒时间内自动断开,以保障用户的安全。
2. 高压互锁系统的安全策略
(1)故障报警:任何状态下高压互锁系统在识别到危险时,车辆会做出报警提示,方便及时处理,避免发生安全事故。
(2)切断高压源:汽车在停止状态高压互锁系统识别严重危险情况时,会断开自动断路器,切断高压源,避免高压危险,确保财产和人身安全。
(3)降功率运行:高速行车过程中高压互锁系统在识别到危险情况时,首先通过报警提示驾驶员,然后让控制系统降低电机的运行功率,使车辆降速度运行,尽量降低发生高压危险的可能性,允许驾驶员能够将车辆停到安全地方。
高电压自放电电路(高压泄放电路)
每次断电时都要
原因:车下电后,高压电路中的容性负载存有大量的电荷,如果电荷没有得到有效的排放,将对开关管等元器件造成损耗;同时对维修人员存在一定的危险
基本形态是在电容器两端并联一个放电电阻,断电后电容器与放电电阻形成回路,将电容器储存的电量迅速消耗掉
为了使功率损失低,放电电阻阻值相对较高,断电后泄放时间长,汽车高压系统维修时,断电后要求等待几分钟。
漏电保护及电位均衡
发生高电压组件接地故障时的危险
高压组件内部破损或者潮湿,有可能会传递给外壳一个电势
两个外壳同时具有不同电势的组件,形成具有危险性的电压
手触及接地故障组件,有发生触电的危险
各个高电压组件的电势平衡
所有高电压系统组件都通过一根电压平衡线一起连到车辆的接地端
手触及接地故障组件,也不会发生触电的危险
绝缘电阻检测
相关条例强制要求具有绝缘电阻监测,在整车绝缘电阻低于规定要求时,通过明显信号装置提醒驾驶人
要求上报整车的绝缘电阻值数据到远程监测平台,以便监控管理及救援
绝缘监测方法
电流传感法
对称电压测量法
桥式电阻法
低频信号注入法
应用最为广泛
低频信号注入法测绝缘电阻原理
系统内部(低频信号发生器)产生一个正负对称的方波信号,通过绝缘阻抗监测仪连接端子与直流高压系统和底盘之间的绝缘电阻构成测量回路,通过对采样电阻上分压的采集,计算得出绝缘电阻的大小
短路熔断保护电路
车载高压电路中,用电设备短路会产生电弧、造成高压导线或动力电池毁坏 甚至发生火灾
短路熔断保护电路 可识别短路的保险丝,过载电流时自动切断高压电路
电磁防护
电磁干扰源
电机控制器
电动压缩机
DC/DC 变换器
车载充电机等
减少电磁干扰
干扰源用金属壳体覆盖。
整个高压系统导线也由屏蔽层全部包覆
a非屏蔽、b屏蔽型单芯电缆结构
国内车型全部采用屏蔽高压线
日系车也有应用屏蔽网包覆在高压线外侧,插件处处理实现屏蔽连接的
比亚迪E5的高压保护
1. 高压互锁
比亚迪 E5 高压互锁信号回路
高压电控总成低压插件B28 (B)
PTC 水加热总成高 / 低压插接件
动力电池低压插件 KxK51
BMS 低压插件 BK45(B)
当 BMS(电池管理器)检测到互锁回路信号断开时,控制动力电池正负极接触器断开,(发绝缘故障提示给仪表显示)保证高压回路处于无电状态,从而保证安全性。
动力电池正负极接触器位置
2. 绝缘电阻检测
比亚迪 E5 绝缘电阻检测原理
漏电传感器检测高压系统的绝缘信息,并进行判断
正常
一般漏电
严重漏电
信号线发送给电池管理系统,系统根据绝缘信息进行相应保护措施(报警或立即断开高压系统)
漏电传感器在高压电控总成内部DC/DC 总成的外壳上
比亚迪 E5 漏电传感器位置
采用最常用的低频信号注入绝缘电阻检测法
采样线束包括两根线,都接到直流正极上
信号线束对外输出三种信号
一般漏电故障信号
严重漏电故障信号
CAN 总线信号
3. 高电压自放电电路
比亚迪 E5 高电压自放电电路的原理
控制自放电功率在 5 W 以内
动放电时电压降到安全电压(60 V 以内)的时间可能为几分钟
比亚迪 E5 还设有一个主动放电电阻,位于供电电子装置(VTOG 供电模块)
VTOG 供电模块
主动放电电阻的阻值为几十欧姆,放电速度明显加快,确保最迟 5 s 后结束高电压电路主动放电。
4. 其他保护措施
1)接触器烧结检测
快充接触器直流烧结检测总成
位于高压电控总成内部
2)短路熔断保护电路
快充接触器直流烧结检测总成
位于高压电控总成上
3)电位均衡及电磁辐射防护
将壳体接地进行电位均衡的。
高压电控总成左右两侧均用接地线与车身相连来进行电位均衡
动力线束用全屏蔽线束来屏蔽电磁辐射
高压互锁回路认知及测试
1. 比亚迪 E5 高压互锁回路认知
动力电池包
动力电池高压插头上的互锁端子
互锁端子比高压端子短,保证断高压插头时,先断开互锁;连接动力电池时后连接互锁
拔高压插头,测量两个互锁端子之间的电阻约为 0 Ω,即这两个互锁端子在动力电池箱内部短接
高压电控总成
电池管理器
PTC 水加热总成
PTC 高压互锁插头
位于机舱且易于操作
为防止误拔设置有互锁线束开关
2. 用解码仪读取互锁状态
连接解码仪,进入控制单元
进入动力模块控制器
进入电池管理系统功能菜单
点击读故障码、数据流
读取与高压互锁相关的数据流
高压互锁无故障且高压系统能正常上电时 的数据流状态
充电口绝缘电阻测量
1.车辆下电:起动开关置于“OFF”位置
2.断开蓄电池负极,等待 5 min 左右
3.打开充电口并检查
4.测试插头插绝缘口;地线(黑色)插头插入 com)
云服务与远程监控系统测试
车联网系统
车联网系统
1. 组成
根据不同需求实现对车辆有效监控管理
车载终端
采集车辆实时运行数据进行存储并发送
驾驶操作、动力系统工作参数数据等
传感器
数据采集器
无线发送模块等
云计算处理平台
处理海量车辆信息,对数据进行“过滤清洗”
数据分析平台
对数据进行报表式处理,供管理人员查看
2.功能
车与平台 通过卫星或移动蜂窝通信技术实现信息传输,实时共享车辆数据
车与车之间实现信息交流与信息共享,可用于判断道路车流状况
车与路 能与道路固定通信设施进行信息交流,可监测路面状况,引导车辆选择最佳行驶路径
车与人 用户能通过对应的移动终端设备监测并控制车辆(APP)
车内设备间进行信息数据传输,对设备状态的实时检测与运行控制,建立数字化的车内控制系统
3.意义
1)车辆的全生命周期管理
出厂到报废数据都会给到厂家生成各种分析报告,为以后的新产品的研发提供决策支持。
3)节能减排
实时监测,避免异常引起高油耗,避免不良使用习惯而引起的高油耗
2)提高车辆使用寿命
采集 纠正不良使用习惯,以延长车辆的使用寿命。
4)远程管理、诊断及维修
进行远程系统升级,降低维护人员的成本,远程定位设备故障,简易的故障可以通过远程排除。
比亚迪云服务及 DiLink 智能网联系统
1.比亚迪云服务
1)注册和激活云服务
APP下载
2)比亚迪云服务功能
查看实时车况
2)车况检测
对车身重要模块进行检测
远程控制功能
需要操作密码
开、关锁
开、关空调
预约开空调
位置服务
定位,行驶轨迹
寻车,车辆提示(闪灯,鸣笛)帮快速寻车
寻找充电桩
陌生城市,用寻找充电桩功能进行辅助
2.比亚迪 DiLink 智能网联系统
Di 平台
智能自动旋转 Pad
DiLink 智能网联系统中最重要的部分之一
根据软件的应用场景,自动旋转成横屏或竖屏状态
支持分屏功能,左侧导航、右侧微信
Di 云
手机上安装比亚迪云服务 APP
Di 生态
超级汽车生态、手机生态和智能家居生态
DiCall救援及客户秘书、DiBand智能手环钥匙
Di 开放
开放汽车几乎所有的传感器(总计 341 个)和 66 项控制权
车载终端
1. 车载终端的作用
定位功能
黑匣子功能
记录车辆驾驶重要信息(刹车状态,油门位置 车辆速度 有无戴安全带)
数据传输功能
盲区补传
车辆盲区影像
自检功能
远程升级
远程控制
2. 比亚迪 E5 的车载终端
车载终端的安装位置 天线的安装位置
车载终端不能正常工作的故障诊断
车载终端电路
1.故障诊断流程
1)检查电源
万用表检查 F2/5 保险
异常则更换保险
正常则检查车载终端电源线路
拔车载终端插头(K58)
万用表测试线束端 10 号端子与车身地之间的电压(11~14V)
万用表测试线束端 8 号端子与车身地之间的阻值,正常应小于 1Ω
有异常则更换线束,若正常则检查CAN 通信系统
2)检查 CAN 通信
电源检查正常
断开蓄电池负极端子后,拔下车载终端插头(K58)
等待一下重新连接负极,用万用表测试线束端电压
2. 更换车载终端
1)拆行李厢右侧护板
取出行李厢盖板、行李厢后围踏板、 行李厢工具盒
用一字螺丝刀轻轻撬起卡扣头部,然后用手将其取出
2)拆卸车载终端
断开线束连接器 K58
用10#套筒拆卸固定螺栓,取下车载终端
3)安装车载终端并复原
将车载终端对准限位柱、安装孔
安装固定螺钉
接上接插件
安装行李厢右侧护板
整车控制系统检测与维修
通信系统故障诊断与检修
CAN总线技术
1.CAN 系统的传输介质
CAN 总线是一种多主总线,是一种双线串行数据通信总线
介质
双绞线
用于不同系统的双绞线
两根线称为 CAN_High 和 CAN_Low并设置基准电压
CAN_High(高) 的电压变化是大于基准电压
CAN_Low (低)电压变化是小于基准电压
CAN 控制器根据 这两根线的电位差来判断总线电平
同轴电缆
光导纤维
通信速率最高可达 1 MB/s
2. CAN 总线系统的组成
1)CAN 控制器:接收、处理、传送数据。
2)CAN 收发器:发送器和一个接收器的组合
3)数据传输终端
是一个电阻器,称为终端电阻
ISO 11519-2 标准的 CAN 总线为开放型,终端电阻为 2.2 kΩ
ISO 11898标准的 CAN 总线为封闭型,终端电阻为 120 Ω
作用是避免数据传输终了的反射,产生反射波使数据遭到破坏
4)CAN 总线
用以传输数据的双向传输数据线,分为 CAN 高(CAN_High)和 CAN 低(CAN_Low)数据线
没有指定接收器,发给每个控制单元,各控制单元接收后进行计算
3. CAN 的工作原理
1)CAN 的特点
CAN 总线控制系统的组成
多主方式工作、高优先级的信息优先传递
有效避免了总线冲突,提高信息传输效率
安全方面的信息比舒适方面的信息优先
2)CAN 的数据传递过程
CAN 数据的接收流程
监控层检查传输数据的信息是否正确
接收层检查数据信息是否可用
接收层检查信息无传递错误,系统有反馈,到达接收区
接收层决定这个信息是否能完成控制单元的控制功能,如果可以则接收数据,如果不行则拒绝该数据
3)CAN 总线的差分电压与逻辑值
CAN 总线的差分电压
双 绞 线 分 为 CAN 高 位(CAN-H) 和 低 位(CAN-L)数据线
对地电压分别用 V CAN-H 和 V CAN-L 表示
它们之间的差值称为差分电压
电位差就是总线电平
显性电平用逻辑值“0”表示
隐性电平用逻辑值“1”表示
4. CAN 总线的数据传输
物理电平在数据总线上的传递过程
发送时,控制单元将信息转换为二进制,用电平来模拟二进制数据
接收时,控制单元将电平转换成二进制,再将二进制数据转为正常数据
5. CAN 数据帧
主要区别在于仲裁段和控制段
标准帧
扩展帧
CAN 以文为单位进行信息的传输,一帧为 CAN 中的一个报文
车载网络功能
1)多路传输功能
多路传输通信系统可使部分数字信号通过共用传输线路进行传输
信号通过中央处理器(CPU)转换成数字信号以串行信号方式从传感器传输给接收装置,在接收装置处被转开关信号对有关元件进行控制。
2)“唤醒”和“休眠”功能
用于减少在关闭点火开关时蓄电池的额外能量消耗
休眠时通信系统停止,节约蓄电池的电能
人为操作时,休眠状态的有关控制装置立即开始工作,同时唤醒信号通过传输线路发送给其他控制装置
3)失效保护功能
软件失效保护功能
系统某控制装置发生故障时
不受来自有故障的控制装置的信号影响,以保证系统能继续工作
4)故障自诊断功能
既能对自身的故障进行自诊断,又能对其他系统进行故障诊断
比亚迪E5整车网络拓扑结构
1)高速传输网
比亚迪 E5 的 ESC 网
采用 C 类总线协议
主要应用在一些要求高速、实时闭环控制的多路传输
主要用于发动机 ABS/ESP、EPB 等控制
网络协议种类主要有 ISO 11898-1、TTP/C、FlexRay 等
2)中速传输网
比亚迪 E5 动力网
采用 B 类总线协议标准
主要面向独立电控单元之间数据共享的中速网络
主要应用在一些要求实时性适中的系统中(电子信息中心、故障诊断口、组合仪表等)
用来减少冗余的传感器和电子部件
3)低速传输网
比亚迪 E5 的起动网、舒适网
采用 A 类总线协议标准
主要用于传感器、执行器控制的低速网络
主要应用在一些对实时性要求不高的系统中
为了节省成本,E5应用于信息、多媒体、空调系统和早期的故障诊断口
其他车型中汽车的多媒体系统采用的是实时性更高的 D 类总线协议标准
CAN总线典型故障判断
1)CAN-L 断路波形
表现为只有 CAN-H 的波形,CAN-L 为一条直线(电压一直为基准电压)
表现为 ×× 节点失去通信
在解码仪中找不到此节点
2)CAN-H 断路波形
表现为只有 CAN-L 的波形,CAN-H 为一条直线(电压一直为基准电压)
表现为 ×× 节点失去通信
在解码仪中找不到此节点
3) CAN-L 线对搭铁(地)短接
整个系统无法工作
表现为 ×× 系统失去通信或者在解码仪中找不到此系统
只有 CAN-H 的波形,CAN-L 为一条直线(电压一直为 0)
可以通过插拔高速 CAN 总线上的控制单元来判断是否由此单元引起的短路。当故障单元被拔下后,波形恢复正常,说明就是此单元故障。
4)CAN-H 与 CAN-L 之间短接
两条数据线短接,整个 CAN 总线网络失效
CAN-H 与 CAN-L 的波形相同,差分电压一直为 0,整个 CAN 网络瘫痪
LIN总线技术
1.LIN 总线技术
LIN 协议规范部分(说明 LIN 的物理层和数据链路层)
LIN配置语言部分(说明 LIN 配置文件的格式)
LIN API(网络与应用程序间的接口)
LIN 协议的通信机制和帧结构
LIN 网络中的每个节点都有一个从任务模块,主节点还包含一个主任务模块
报文头由主任务发出,包括同步间隙、同步场和信息标识符
所有节点中的从任务(包括主节点)对信息标识符进行滤波,并发回数据场和校验场
2. LIN 总线技术在汽车中的应用
(1)大灯控制系统
操作大灯开关控制远、近、雾等灯光
大灯开关设计为 LIN 网络的一个从节点,车身控制器为主节点
(2)车门控制系统
车窗升降电机
后视镜控制部件
上下、进出移动电机
转向灯控制
除雾除霜加热器控制等
(3)座椅控制系统
(4)方向盘控制系统
车载娱乐系统
与变速箱控制器的通信进行挡位变换
(5)车顶控制系统
湿度、光敏传感器
信号灯控制
天窗移动电机等
测量CAN终端电阻及总线电压
比亚迪 E5 的网关控制器位于副驾驶室,比较容易测量 能测所有的主要网络
网关控制器端子主要引脚标号
网关控制器电路连接
1. CAN 网络终端电阻的测量
拔网关控制器插头,,测的是单个终端电阻的阻值
不拔网关控制器插头,通过扎针和万用表测量 CAN 总线电阻时,测得为等效电阻
2. CAN 总线电压的测量
输入电路故障诊断与检修
整车控制系统输入信号及电路
1. 整车控制系统输入信号
直接输入信号
开关信号
模拟信号
频率信号
间接输入信号
通过 CAN 等交互的信号
电机控制器
车载充电机
制动系统 ECU 等
2. 整车控制系统的输入电路
指为整车控制系统提供车辆状态信息的传感器和控制开关
传感器能够将整车状态信息、驾驶员操作转换为电信号并通过整车控制器输入电路传送至整车控制器
整车控制器实时监控整车状态,对驾驶员操作进行解读,及时满足驾驶员对车辆的操控需求
也指与整车控制器之间的电气连接线路
主要作用是传递传感器产生信号和开关信号
整车控制系统主要输入信号及电路
1. 加速踏板信号(线性信号)
将加速踏板位置及变换速率信号传递给整车控制器
加速踏板位置传感器 a电位计式 b霍尔式
电位计式
接触式传感器,采用可变电阻分压原理
直接输出线性信号给整车控制器
霍尔式
非接触式传感器,采用霍尔效应原理
无接触磨损,工作可靠
霍尔传感器输出信号通过信号转换电路转换为线性信号
比亚迪 E5 加速踏板位置传感器输入电路
采用双路冗余设计
信号直接给高压电控总成内部的 VTOG用于驱动控制
2. 制动踏板信号
采集踏板深度及变化率,计算制动力大小并用于制动力分配信号
比亚迪 E5 制动信号
比亚迪 E5 制动开关信号和制动踏板信号都给到 VTOG
制动开关信号还要传输给主控制器,用于控制真空泵
3. 充电连接信号
交流慢充
车载充电机根据 CC 连接确认枪插好,连接、唤醒信号给 VCU、 RMS 和 ICM。符合充电条件,VCU 控制动力电池内部总负继电器闭合,BMS 控制动力电池内部总正继电器闭合,车载充电机开始向动力电池充电,同时 DC/DC 向低压蓄电池充电。
直流快充
快充连接确认、唤醒信号给 VCU、 RMS 和ICM。若符合充电条件,VCU 控制动力电池内部总负继电器闭合,BMS 控制动力电池内部总正继电器闭合,VCU 同时控制高压控制盒中的快充正继电器和快充负继电器闭合,外部充电机开始向动力电池充电,同时 DC/DC 向低压蓄电池充电。
充电过程中,VCU 实时监控充电过程,若有异常情况便紧急停止充电
比亚迪 E5 的交流充电信号
交流充电连接信号(CC)
控制信号(CP)
VTOG 将充电连接信号给 BMS 和 BCM
VTOG 再将充电连接信号给 BMS 和BCM
VTOG 和 BMS 共同控制交流充电,BCM 用于仪表显示充电信息
充电枪温度信号给高压电控总成内部的 VTOG
比亚迪 E5 的直流充电信号
直流充电感应信号(CC2)
充电枪温度信号直接给 BMS
其他充电信息通过 CAN 充电网给 BMS
BMS 控制直流充电或断开充电
4. 挡位信号
比亚迪 E5 的挡位信号电路
挡位操作后,挡位信息通过转接头Ⅲ - 动力网 CAN 总线传递给各控制单元
VTOG 和 BMS 根据自身数据通过 CAN 总线获得的当前挡位进行相应行驶模式切换并确定输出功率,同时将当前挡位信息在组合仪表上显示
比亚迪 E5 的驾驶模式选择电路
经济模式(ECO)
经济模式信号直接传递给高压电控总成中的 VTOG,VTOG 根据信号来选择相应的控制策略(选择驱动电机的输出转矩与加速踏板的变化关系),控制驱动电机转矩
运动模式(SPORT)
5. 真空压力信号
比亚迪 E5 真空泵信号
纯电动汽车的制动系统多采用真空助力系统进行制动助力,需要真空泵来制造真空
需要真空度大小来控制真空泵的工作与否
比亚迪 E5 没有整车控制器,真空泵压力信号直接给主控制器,用于控制真空泵工作
6. 温度信号
比亚迪 E5 驱动系统冷却液温度信号电路
冷却液温度信号直接给主控制器
主控制器控制冷却风扇工作
整车控制输入信号异常的诊断方法
1. 蓄电池状态检测方法
蓄电池壳体是否损坏
损坏会导致酸液流出
蓄电池酸液会对车辆造成严重损坏
需迅速用电解液稀释剂或肥皂液处理被电解液所接触的汽车零件
蓄电池电极(蓄电池导线接头)是否受损
损坏将无法保证蓄电池接线端子接触良好
蓄电池固定是否牢固
不牢固车运行过程中对蓄电池产生震荡,将会缩短蓄电池的使用寿命
蓄电池震荡会导致栅格损坏,固定卡子会损坏蓄电池壳体
蓄电池电量状态
电量充足是整车低压供电系统正常工作的保证
2. 输入电路测试方法
信号线路故障
指传感器或开关信号传输线故障
信号线路断路
插接件松动
传感器供电故障
指传感器供电回路故障,传感器一般为低压供电
测试低压供电电源电压是否正常
正常:测试供电回路通断及插接件安装是否牢固
传感器功能故障
车辆运行过程中的颠簸和振动导致的传感器损坏
测试传感器信号输出端是否有信号输出、输出信号是否正常
(1)首先使用诊断仪读取故障码,初步确定故障点,指明排查方向
(2)检查供电电路和搭铁电路是否正常
(3)检查信号线路是否有短路、断路或虚接情况
(4)如上述步骤无故障,则更换传感器
充电功率小故障诊断与修复
1. 故障现象
比亚迪 E5 40 kW 壁挂式充电盒充电显示充电电流只有 31A,仪表显示充电功率为 6 kW远小于 40 kW 的充电功率,导致充电时间长。
a.充电显示盒 b.仪表显示
2. 故障原因分析
现象分析:能进行充电,说明整个交流充电控制及充电流程都正常
实际充电功率(6 kW)达不到正常功率(40 kW),说明充电功率被限制了
找到限制充电功率的因素
(1)40 kW 壁挂式充电盒故障
(2)BMS 限制功率:动力电池温度过低、SOC 过高等
(3)动力电池故障:动力电池单体温度过高、动力电池单体电压过高等
(4)VTOG 限制功率或故障:IGBT 温度过高、线圈温度过高、交流充电口温度过高
3. 故障诊断与排除
(1)检查40 kW 壁挂式充电盒
用此 40 kW 壁挂式充电盒给其他车辆充电,检查是否能达到正常充电功率
功率正常,充电盒好
用另一个 40 kW 壁挂式充电盒给此车辆充电,检查是否能达到正常充电功率
功率不正常,故障点在车上
(2)使用解码仪读取BMS数据流
最大允许充电功率:76.3kW
动力电池温度
SOC:27%
最大 单 体 电 压
数据正常即BMS 未限制充电功率
(4)读取 VTOG 数据流
IGBT 最高温度35℃
电感最高温度26℃
可排除 IGBT 或电感温度过高导致IGBT 进行充电功率限制
充电口温度 40℃
超过了温度范围
无法换挡故障诊断与修复
1. 故障现象
上电后,仪表盘显示“请检查挡位系统
换挡操作无相应显示(总是显示为 P 挡)
2. 故障原因分析
该故障说明挡位传感器未发送换挡信息到CAN 网
挡位系统供电故障
挡位系统 CAN 线故障
换挡操纵机构本身故障
3. 故障诊断与排除
1)故障现象确认
踩刹车换挡、踩油门,电机无加速动作,则说明挡位传感器未发送换挡信息到 CAN 网
2)用解码仪读取故障码
连接解码仪对整车模块扫描,发现无法扫描到换挡机构模块,或进入动力模块未找到“挡位控制器”
3)检查挡位传感器
检查挡位传感器供电
(1)断开蓄电池负极
(2)断开挡位传感器插接器 G39
(3)测量插头端 1、8 号端子与车身地的电阻
结果为 0,即接地线路正常
(4)连接蓄电池负极
(5)测量插头端 5 号端子与车身地之间电压
结果为 0 V,即电源线路断路
(6)检查 F2/10 保险,测量保险两端与车身地之间电压
均为13.5 V,即保险正常
说明故障出现在线束上,更换挡位传感器线束后故障消失
检查挡位传感器 CAN 网络
挡位传感器供电正常要检查
CAN-H/CAN-L 对地、对电源短路或互相短路则整个 CAN 网络不能工作
CAN 主网络正常检查
(1)挡位传感器本身故障
(2)挡位传感器 CAN-H 或 CAN-L断路
断开 G39 插头,测量插头测 3、4 号端子之间的电阻
正常值在 60 Ω 左右
电阻正常,则说明故障发生在挡位传感器内部,此时需要更换挡位传感器
输出信号故障诊断与检修
整车控制系统输出信号及电路
直接指令信号
高压接触器吸合 / 断开信号
真空泵工作信号
驱动冷却系统水泵开关信号
冷却风扇信号
部分指示灯控制等
通过 CAN输出的指令信号
通过 CAN 输出给 BMS 的指令
充电指令:充电连接确认后整车处于禁止行车状态,VCU 交出控制权。整个充电过程由电池管理系统(BMS)和车载充电机共同完成,直至充电中断或完成控制权回到 VCU 手中
放电指令:通过VCU 进行信息沟通
开关指令:在充放电开始之前,VCU 控制整车强电系统是否上电,通过控制电池包的主回路接触器实现。运行中有突发状况,VCU 酌情判断是否闭合或者断开主回路接触器
VCU 向电机控制器发送的指令
电机使能信息
电机模式信息(再生制动、正向驱动、反向驱动)
相应模式下的电机转矩
VCU 向车载充电机发送的指令
充电使能
充电终断指令
也有些车充电过程信息互换都在电池管理系统和充电机之间进行,不再通过 VCU。
根据制动踏板的开度和开度变化的速度,VCU 计算出车辆的制动需求力矩,传递给制动管理系统(BCU)。BCU 根据车辆的具体状态做出具体力矩分配
整车控制系统主要输出信号及电路
1. 接触器控制
比亚迪 E5 高压系统的接触器分别位于动力电池内部和高压电控总成内部
高压系统接触器控制电路
动力电池内部有动力电池正、负极接触器
高压电控总成内部有主接触器和直流快充正、负极接触器
比亚迪 E5 的高压系统接触器全都由 BMS 控制
2. 真空泵控制
比亚迪 E5 的真空助力系统采用了冗余设计
比亚迪 E5 真空助力系统控制电路
当主控制器接收到超出正常限值时,主控制器 2 号或者 12 号引脚控制真空泵继电器接地,电动真空泵工作,提供真空,保证助力系统的正常工作
冗余设计的目的是提高工作的可靠性
3. 冷却风扇控制
a带无级 b不带无级 比亚迪 E5 冷却风扇控制电路
带无级风扇
无级风扇调速模块控制电路
主控制器(主控 ECU)通过控制无级风扇调速模块来控制风扇转速
不带无级风扇
主控制器(主控 ECU)通过控制高低速风扇继电器的通 / 断来控制风扇转速
4. 冷却水泵控制
纯电动汽车的主要发热部件有驱动电机、电机控制器、车载充电机、DC/DC、动力电池等
风冷
水冷
比亚迪 E5 中采用强制水冷的部件有驱动电机、高压电控总成(内部集成电机控制器、车载充电机、DC/DC 等)和动力电池
驱动冷却系统
水泵是常转的
比亚迪 E5 动力驱动冷却水泵电路
上 OK 电或充电时都一直在工作,给高压电控总成和驱动电机散热
电池冷却系统
由动力电池热管理控制器控制
比亚迪 E5 动力电池冷却水泵电路
动力电池需要冷却时, 11 号端子输出,继电器吸合,冷却水泵开始工作
案例分析
1. 故障现象
比亚迪 E5 车上电时 OK 灯不能点亮,车辆无法行驶,仪表显示“请检查动力系统”
比亚迪 E5 仪表显示
2. 故障原因分析
OK 灯不能点亮,表明高压预充没有成功
(1)电池包内部高压不能输出:动力电池正负极接触器不能吸合、动力电池内部保险烧断
(2)高压电控总成高压故障:预充接触器不能吸合、预充电阻断路、主接触器不能吸合
(3)信号故障:VTOG 母线电压监测故障等
3. 故障检查与修复
1)用解码仪诊断
连接诊断设备,扫描到 BMS 报预充失败故障
解码仪扫描到预充失败 BMS 数据流
确定因预充失败导致无法上电
数据流显示:SOC 25%、总电压 621 V、允许充放电功率正常(最大允许充电功率 80.7 kW,最大允许放电功率 108.6 kW)
BMS 没有限制电池包对外放电
上电瞬间观察各接触器的动态数据
上电瞬间接触器状态及预充状态
发现相关接触器都先吸合后断开,预充状态也由“正在预充”变为“预充失败
说明 BMS 控制没有异常
读取上电 VTOG 中“动力电机母线电压”(VTOG_DSP2)数据流
VTOG_DSP2 数据流
显示电压只有 18 V,说明预充时 VTOG 未检测到动力电池电压
电池包电压没有输出到高压电控总成(VTOG)
高压电控总成中 VTOG 母线电压监测存在问题
2)检查动力电池输出电压
检测上电瞬间正负极母线直接电压
整车退电后等待 5 min
断开蓄电池负极
将高压电控总成的直流母线输入断开
连接蓄电池负极
戴好绝缘手套,用万用表测量上电瞬间正负母线之间的电压
读数为 0 V,即动力电池没有对外输出高压
3)检查动力电池连接线束
动力电池母线
拆下动力电池母线
测量正负母线的电阻
也可以拔下动力电池母线两端插头,由两个维修工配合测量
阻值均小于 0.1 Ω,正常
动力电池采样通信线束
用同样的方法检查动力电池采样通信线束,未见异常
4)检查高压接触器
(1)整车退电后等待 5 min,断开蓄电池负极
将 BMS 控制器上低压插接器 3 拔下
连接蓄电池负极
动力电池内部低压线路各端子连接
(2)上电,用万用表测量 BMS- 低压插接件 3 上 20 端子(动力电池负极接触器供电)与车身地之间的电压,测量结果为 12 V
测量 21 端子(动力电池正极接触器供电)与车身地之间的电压,测量结果为 12 V,正常
(3)进行上电操作,测量上电瞬间 BMS 上 10 端子(动力电池负极接触器控制)与车身地之间的电压
测量上电瞬间 BMS 上 11端子(动力电池正极接触器控制)与车身地之间电压
结果为上电瞬间能检测到 10 号端子电压下降 0 ,正常
说明 BMS 控制正常,故障可能是内部接触器故障
5)检查接触器线圈电阻
测量低压插接件 3 插头侧 10 号端子与 20 号端子之间的电阻,结果为 101 Ω,正常
测量11 号端子与 21 号端子之间的电阻,结果为无穷大,说明接触器线圈断路
6)故障排除
更换动力电池并进行容量及 SOC 标定后上电试车,故障排除
硬件失效保护功能
系统的 CPU 发生故障
以固定的信号进行输出,以确保车辆能继续行驶