《電動(dòng)汽車維護(hù)與檢修》項(xiàng)目十-檢修整車控制系統(tǒng)

項(xiàng)目十

檢修整車控制系統(tǒng)《電動(dòng)汽車維護(hù)與檢修》檢修篇--電動(dòng)汽車維護(hù)?項(xiàng)目引入李先生的北汽新能源EV160電動(dòng)汽車在家中放置多日，今天李先生想駕車出去購(gòu)物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)車輛無法啟動(dòng)，儀表盤整車系統(tǒng)故障指示燈點(diǎn)亮，儀表顯示電池電量為零。于是李先生對(duì)車輛進(jìn)行報(bào)修，廠家將車輛送入了維修中心進(jìn)行檢修，維修人員用診斷儀連接診斷接口，發(fā)現(xiàn)診斷儀無法與車輛通信。思考：導(dǎo)致診斷儀無法與車輛通信的因素有哪些？對(duì)于此類故障，應(yīng)如何檢修呢？CONTENTS整車控制系統(tǒng)概述01.整車控制系統(tǒng)故障分級(jí)02.整車控制系統(tǒng)常見故障分析03.PART01整車控制系統(tǒng)概述1.1整車控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)整車控制系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的“大腦”，負(fù)責(zé)整車信息的采集、處理和傳遞，對(duì)電動(dòng)汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性和舒適性等均有影響。電動(dòng)汽車整車控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖10-1所示，其主要由低壓電氣控制系統(tǒng)、高壓電氣控制系統(tǒng)、整車網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)三部分組成。

低壓電氣控制系統(tǒng)：用于控制低壓電氣設(shè)備或電路，如低壓蓄電池的充電控制，燈光、刮水器等低壓電氣設(shè)備的電源控制，VCU（整車控制器）和高壓電氣設(shè)備控制電路的電源控制。

高壓電氣控制系統(tǒng)：用于控制高壓電氣設(shè)備，如動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和DC/DC變換器等。整車控制系統(tǒng)可根據(jù)車輛行駛的功率需求，實(shí)現(xiàn)從動(dòng)力電池到驅(qū)動(dòng)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換與傳輸。

整車網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)：用于VCU與MCU、BMS（動(dòng)力電池管理系統(tǒng)）、車身控制管理系統(tǒng)、信息顯示系統(tǒng)等子系統(tǒng)的通信與管理。VCU一般通過CAN總線與各子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通信與管理。1.1整車控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖10-1電動(dòng)汽車整車控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.2整車控制系統(tǒng)的主要功能（1）整車控制模式的判斷和驅(qū)動(dòng)控制。（4）制動(dòng)能量回收控制。（2）整車能量?jī)?yōu)化管理。（5）故障診斷和處理。（3）整車通信網(wǎng)絡(luò)管理。（6）車輛狀態(tài)監(jiān)測(cè)與顯示。PART02整車控制系統(tǒng)故障分級(jí)2.0整車控制系統(tǒng)故障分級(jí)整車控制系統(tǒng)根據(jù)VCU、動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、DC/DC變換器、整車CAN網(wǎng)絡(luò)等的狀態(tài)，判斷故障對(duì)整車的影響，以此判斷故障的等級(jí)，從而采取對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)響應(yīng)。整車控制系統(tǒng)故障按照對(duì)整車影響程度的不同一般分為四個(gè)等級(jí)，如表10-1所示。表10-1整車控制系統(tǒng)故障分級(jí)2.0整車控制系統(tǒng)故障分級(jí)表10-1整車控制系統(tǒng)故障分級(jí)（續(xù)）PART03整車控制系統(tǒng)常見故障分析3.1VCU故障當(dāng)VCU出現(xiàn)燒損、連接故障或電源供電故障時(shí)，整車控制系統(tǒng)將無法工作。此時(shí)車輛無法啟動(dòng)，用診斷儀連接OBD診斷接口時(shí)，診斷儀無法與車輛通信。

對(duì)于此類故障，應(yīng)先檢查OBD診斷接口是否正常；然后檢查VCU的電源電路，查看其供電是否正常；最后檢查CAN總線通信是否正常。如以上檢查均正常，則說明VCU故障，應(yīng)更換VCU。3.2VCU與其他裝置的連接故障

1．VCU與擋位傳感器的連接故障VCU與擋位傳感器連接以獲取擋位信息，并據(jù)此調(diào)節(jié)減速器的擋位。當(dāng)兩者出現(xiàn)連接故障時(shí)，電動(dòng)汽車的擋位控制功能失效，將導(dǎo)致車輛無法啟動(dòng)或行駛中的車輛無法正常換擋。對(duì)于此類故障，應(yīng)檢查擋位傳感器輸出信號(hào)（其參考值見表10-2）及信號(hào)傳輸電路（見圖10-2中紅線）是否正常；然后檢查擋位傳感器電源電路（見圖10-2中黑線）是否正常。圖10-2擋位傳感器信號(hào)傳輸及電源電路3.2VCU與其他裝置的連接故障表10-2擋位傳感器輸出信號(hào)參考值3.2VCU與其他裝置的連接故障

2．VCU與加速踏板位置傳感器的連接故障VCU通過加速踏板位置傳感器獲取加減速信息，并通過MCU調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)車速控制。如果VCU與加速踏板位置傳感器出現(xiàn)連接故障，將導(dǎo)致駕駛員無法通過加速踏板控制車速，車輛進(jìn)入跛行模式。對(duì)于此類故障，應(yīng)先檢查加速踏板位置傳感器的輸出信號(hào)（其參考值見表10-3）及信號(hào)傳輸電路（見圖10-3中黑線，即6-4，25-6）是否正常；然后檢查加速踏板位置傳感器電源電路（見圖10-3中紅線）是否正常。圖10-3加速踏板位置傳感器信號(hào)傳輸及電源電路3.2VCU與其他裝置的連接故障表10-3加速踏板位置傳感器輸出信號(hào)參考值3.2VCU與其他裝置的連接故障

3．VCU與車載充電機(jī)的連接故障當(dāng)車輛充電時(shí)，車載充電機(jī)與VCU保持通信，原理如圖10-4所示。當(dāng)VCU與車載充電機(jī)出現(xiàn)連接故障時(shí)，車輛無法獲取連接確認(rèn)信號(hào)和充電喚醒信號(hào)，充電指示燈不亮，車輛無法充電。對(duì)于此類故障，應(yīng)先檢查CC和PE電路是否正常；然后檢查車載充電機(jī)的信號(hào)輸出、信號(hào)傳輸電路和通信線路是否正常。圖10-4車載充電機(jī)與VCU的通信原理3.2VCU與其他裝置的連接故障

4．VCU與DC/DC變換器的連接故障如圖10-5所示，當(dāng)需要?jiǎng)恿﹄姵貫榈蛪盒铍姵爻潆姇r(shí)，DC/DC變換器接收VCU發(fā)出的使能信號(hào)，將動(dòng)力電池的高壓直流電變壓后輸送給低壓蓄電池；同時(shí)，VCU對(duì)DC/DC變換器進(jìn)行監(jiān)控，DC/DC變換器在發(fā)生故障時(shí)會(huì)向VCU上報(bào)故障信息。當(dāng)VCU與DC/DC變換器出現(xiàn)連接故障時(shí)，動(dòng)力電池?zé)o法為低壓蓄電池充電，低壓蓄電池故障指示燈點(diǎn)亮。對(duì)于此類故障，應(yīng)檢查DC/DC變換器及其與VCU的連接電路是否正常。圖10-5VCU與DC/DC變換器的連接電路3.2VCU與其他裝置的連接故障

5．VCU與MCU的連接故障VCU向MCU發(fā)送轉(zhuǎn)矩需求信號(hào)，MCU向VCU反饋驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、溫度和MCU的溫度等信息。兩者之間通過CAN總線進(jìn)行通信，當(dāng)出現(xiàn)連接故障時(shí)，車輛無法行駛，儀表盤無驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、溫度等數(shù)據(jù)顯示。對(duì)于此類故障，應(yīng)檢查MCU及其與VCU的通信線路是否正常。

6．VCU與BMS的連接故障VCU向BMS發(fā)送電能需求信號(hào)，BMS向VCU反饋電池電量、溫度、電壓、電流等信息。兩者之間通過CAN總線進(jìn)行通信，當(dāng)出現(xiàn)連接故障時(shí)，車輛無法啟動(dòng)。對(duì)于此類故障，應(yīng)檢查BMS及其與VCU的通信線路是否正常。部分車型的總負(fù)繼電器是由VCU控制的，故還須檢查總負(fù)繼電器及其連接線路是否正常。3.2VCU與其他裝置的連接故障

7．VCU與高壓控制盒的連接故障如圖10-6所示，高壓控制盒內(nèi)部一般設(shè)置快充繼電器、PTC控制器以及相關(guān)電路的熔斷器等，當(dāng)這些部件發(fā)生故障或高壓控制盒與VCU出現(xiàn)連接故障時(shí)，車輛對(duì)應(yīng)的功能將會(huì)喪失。對(duì)于此類故障，應(yīng)先檢查相應(yīng)的繼電器、熔斷器是否正常，然后檢查高壓控制盒與VCU的連接電路是否正常。3.2VCU與其他裝置的連接故障圖10-6VCU與高壓控制盒的連接電路3.2VCU與其他裝置的連接故障

8．VCU與空調(diào)壓縮機(jī)控制器的連接故障如圖10-7所示，VCU接收來自空調(diào)系統(tǒng)的壓力開關(guān)信號(hào)、風(fēng)速控制擋位信號(hào)、A/C信號(hào)、蒸發(fā)器溫度信號(hào)、冷/暖模式選擇信號(hào)等，通過壓縮機(jī)控制器控制壓縮機(jī)的運(yùn)行。當(dāng)VCU與壓縮機(jī)控制器出現(xiàn)連接故障時(shí)，壓縮機(jī)無法啟動(dòng)，空調(diào)不制冷。對(duì)于此類故障，應(yīng)先檢查壓縮機(jī)控制器、壓縮機(jī)及其連接電路是否正常；然后檢查壓縮機(jī)控制器與VCU之間的CAN總線連接是否正常。3.2VCU與其他裝置的連接故障圖10-7VCU與壓縮機(jī)控制器的控制原理3.3整車供斷電控制故障

1．整車供斷電流程整車供斷電過程是由VCU協(xié)調(diào)各控制器，使各控制器按順序接通或斷開低壓控制信號(hào)，使動(dòng)力電池接通或斷開總正、總負(fù)繼電器，完成車輛的啟動(dòng)或熄火，同時(shí)進(jìn)行VCU與各控制器之間的信息交互和故障檢測(cè)。VCU一般具有多種喚醒方式，喚醒之后VCU將執(zhí)行供斷電動(dòng)作。下面以點(diǎn)火開關(guān)喚醒為例，介紹整車供斷電流程，如圖10-8所示。圖10-8整車供斷電流程3.3整車供斷電控制故障

1）整車供電流程整車供電流程如下。（1）當(dāng)車輛擋位處于N擋時(shí)，打開點(diǎn)火開關(guān)，整車開始高壓供電檢測(cè)，若高壓供電正常（Y），則進(jìn)入下一步；否則（N），結(jié)束高壓供電。（2）判斷當(dāng)前車輛的工作模式，VCU進(jìn)行初始化。（3）在運(yùn)行模式下，VCU接通MCU、低壓繼電器、空調(diào)控制面板、PTC低壓繼電器，喚醒動(dòng)力電池系統(tǒng)，開始低壓供電。（4）車輛進(jìn)行低壓自檢，同時(shí)BMS和MCU完成初始化和自檢。自檢完成（Y）后，自檢計(jì)數(shù)器由“0”置為“1”并發(fā)送至VCU，VCU閉合動(dòng)力電池總負(fù)繼電器；若無法完成自檢（N），則進(jìn)行高壓掉電檢測(cè)。3.3整車供斷電控制故障（5）若總負(fù)繼電器閉合（Y），BMS將進(jìn)行高壓檢測(cè)；若總負(fù)繼電器無法閉合（N），則進(jìn)行高壓掉電檢測(cè)。高壓掉電檢測(cè)成功則車輛重新開啟低壓自檢；否則，VCU在將部件存檔后做掉電處理。（6）若BMS高壓檢測(cè)完成（Y），自檢計(jì)數(shù)器置“2”并發(fā)送至VCU，高壓系統(tǒng)開始預(yù)充電；若BMS無法完成高壓檢測(cè)（N），VCU將斷開總負(fù)繼電器。（7）高壓系統(tǒng)開始預(yù)充電后，BMS閉合總正繼電器，進(jìn)行電池高壓分步檢測(cè)。若檢測(cè)完成（Y），自檢計(jì)數(shù)器置“3”并發(fā)送至VCU，預(yù)充電完成并進(jìn)入下一步；若無法完成檢測(cè)（N），自檢計(jì)數(shù)器置“2”并發(fā)送至VCU，BMS斷開總正繼電器。（8）MCU、空調(diào)控制器、PTC加熱器等高壓系統(tǒng)進(jìn)行高壓檢測(cè)。檢測(cè)完成（Y）后，車輛完成高壓供電，進(jìn)入待行車狀態(tài)，儀表盤READY指示燈點(diǎn)亮；如無法完成檢測(cè)，BMS將斷開總正繼電器。3.3整車供斷電控制故障

2）整車斷電流程當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到高壓總電流小于5A且持續(xù)600ms以上時(shí)，車輛將進(jìn)入整車斷電流程，具體如下。（1）BMS斷開總正繼電器，自檢計(jì)數(shù)器置“2”并發(fā)送至VCU，同時(shí)各高壓電器進(jìn)行高壓檢測(cè)，以零功率輸出，但不判斷故障。（2）總正繼電器斷開后，BMS進(jìn)行繼電器粘連檢測(cè)；各高壓電器以零功率輸出，進(jìn)行高壓回路放電。（3）當(dāng)MCU檢測(cè)到高壓回路電壓低于36V時(shí)，VCU斷開總負(fù)繼電器，各高壓控制器進(jìn)行高壓檢測(cè)并以零功率輸出。（4）BMS進(jìn)行高壓掉電檢測(cè)，檢測(cè)完成后自檢計(jì)數(shù)器置“1”并發(fā)送至VCU，進(jìn)行部件存檔。（5）存檔完成后，VCU依次對(duì)BMS、MCU、空調(diào)控制面板、PTC加熱器進(jìn)行低壓斷電，散熱系統(tǒng)延時(shí)斷電；然后VCU掉電，整車斷電完成。3.3整車供斷電控制故障

2．整車供電故障分析當(dāng)電動(dòng)汽車發(fā)生整車供電故障時(shí)，車輛將無法啟動(dòng)。對(duì)于此類故障，應(yīng)先判斷VCU是否正常工作，即檢查VCU的電源、搭鐵和喚醒電路是否正常，檢查CAN總線網(wǎng)絡(luò)是否正常。如VCU正常工作，即可用診斷儀讀取其存儲(chǔ)的故障碼，并據(jù)此進(jìn)行相應(yīng)的檢查；如果VCU不工作，應(yīng)檢查VCU電源電路是否正常，如正常則更換VCU后重新檢查。?項(xiàng)目實(shí)施

一、工作準(zhǔn)備

（1）學(xué)生以3～5人為一組進(jìn)行分組，各組準(zhǔn)備電動(dòng)汽車VCU電路圖、插接件接線端子分布圖、整車控制系統(tǒng)常見故障現(xiàn)象及檢修方法等資料。

（2）結(jié)合項(xiàng)目導(dǎo)入中北汽新能源EV160電動(dòng)汽車的故障現(xiàn)象，指導(dǎo)老師通過電動(dòng)汽車教學(xué)平臺(tái)或?qū)嵻嚻脚_(tái)設(shè)置“診斷儀無法與車輛通信”故障，各組學(xué)生針對(duì)該故障完成故障檢修作業(yè)。?項(xiàng)目實(shí)施

二、實(shí)施內(nèi)容診斷儀無法與車輛通信，可能是OBD診斷接口故障、OBD診斷接口與VCU之間的CAN總線通信故障、VCU自身故障等原因所致，故應(yīng)逐一檢查，確定故障位置，然后對(duì)故障部件進(jìn)行維修。相關(guān)檢修內(nèi)容如下。（1）檢查OBD診斷接口（見圖10-9）。將點(diǎn)火開關(guān)置于ON擋，用萬用表檢測(cè)端子16（+）與端子4（-）之間的電壓，正常應(yīng)為12V（低壓蓄電池電壓）。若檢測(cè)值與此值不符，則檢查對(duì)應(yīng)的熔斷器FB19、線束及插接件是否正常。若發(fā)現(xiàn)熔斷器熔斷，則更換熔斷器；若有線束或插接件連接異常，則重新連接或更換線束及插接件；若檢查均正常，則進(jìn)入下一步。