李征宇， 程 琨

（南通科技職業(yè)學院， 江蘇 南通 226007）

近幾年， 隨著新能源汽車技術的日益完善， 加之國家也對新能源汽車相關產業(yè)加大扶持力度， 新能源汽車越來越成為大眾生活出行的選擇， 也因此對相關專業(yè)的人才需求更加緊迫。 為了更好培養(yǎng)新能源汽車專業(yè)人才， 我院制定了一系列的新能源汽車專業(yè)人才培養(yǎng)方案， 其中新能源汽車的檢測與維修是所有課程中的重中之重。 新能源汽車常見的故障有： 低壓供電不正常、 車輛無法充電、 高壓供電不正常、 車輛無法正常行駛等， 為此我院購入吉利EV450純電動汽車以培養(yǎng)學生的動手能力， 使學生掌握維修手冊的查閱與應用能力， 并熟練使用專用診斷設備和相關工具， 更直觀地讓學生掌握新能源汽車結構原理， 培養(yǎng)新能源汽車故障診斷與維修思路， 并制定相應的實驗方案。

1 吉利EV450高壓系統(tǒng)組成及原理

吉利EV450高壓系統(tǒng)主要有： 整車控制器 （VCU）、 電池管理系統(tǒng) （BMS）、 空調壓縮機 （AC）、 暖風加熱系統(tǒng)（PTC）、 高壓配電箱 （PDU）、 車載充電機 （OBC）、 電機控制器 （PEU） 和DC/DC控制器。 其中， 車載充電機與高壓配電箱集成在一起， 電機控制器與DC/DC控制器集成在一起。起動前， 駕駛人必須攜帶本車鑰匙進入車輛， 車身控制模塊 （BCM） 會驗證鑰匙的合法性， 只有鑰匙匹配才能起動車輛。 起動車輛時， 駕駛人踩下制動踏板 （F）， 車身控制單元 （BCM） 控制室內繼電器ACC、 IG1和IG2相應吸合，各模塊自檢正常且滿足上電需求， 電池管理系統(tǒng) （BMS）控制電池包內的主負繼電器和預充繼電器吸合， 當車內大電容電壓接近電池包電壓時， 主正繼電器吸合， 0.5ms后預充繼電器斷開， 整車高壓上電成功， 儀表READY燈點亮。

車輛行駛時， 整車控制器 （VCU） 對整車進行實時監(jiān)控。 電機控制器 （PEU） 利用PTCAN將三相交流永磁同步電機的旋轉變壓器信號反饋給整車控制器 （VCU）， 確認電機的工作狀態(tài)。 同時， 整車控制器 （VCU） 采集選擋桿擋位信號、 加速踏板信號和制動開關等信號， 控制電池管理系統(tǒng) （BMS） 輸出相應的電量。 電機控制器 （PEU） 接受高壓配電箱 （PDU） 輸送過來的高壓直流電， 通過逆變器（IGBT） 逆變升壓后， 為電機提供三相交流電， 以此來控制電機的正向轉動與反向轉動。 當車輛加速或制動時， 電機控制器 （PEU） 通過內部的變頻器來改變輸出交流電的頻率， 從而實現(xiàn)加速與減速的目的。

2 吉利EV450上電失敗案例分析

吉利EV450純電動汽車上電失敗主要分為兩種現(xiàn)象：一種是低壓上電失敗， 指的是按下一鍵啟動按鈕至點火擋（IG1擋）， 整車低壓系統(tǒng)沒有電， 導致無法啟動， 主要表現(xiàn)為整車儀表不亮， 各低壓模塊無法通信； 另一種是高壓上電失敗， 指的是按下一鍵啟動按鈕可以進行低壓上電， 但是至啟動擋 （ST擋） 時， 電池包無法給整車高壓系統(tǒng)供高壓電， 主要表現(xiàn)為： 儀表上READY燈無法點亮， 整車故障指示燈點亮， 同時也會伴隨一些其他故障燈點亮， 整車無法起動。

2.1 低壓電路故障

故障現(xiàn)象： 一輛2019款吉利帝豪EV450轎車， 按下一鍵啟動開關， 儀表黑屏， 無任何顯示， 整車無法起動。 由于儀表呈黑屏狀態(tài)， 因此判斷可能是低壓供電系統(tǒng)出問題導致整車無法上電。

故障排除： 連接吉利汽車專用診斷儀， 讀取故障碼。診斷儀顯示整車控制器 （VCU） 模塊不通信、 車身電子穩(wěn)定控制系統(tǒng) （ESC） 模塊不通信、 電子助力轉向系統(tǒng)（EPS） 模塊不通信； 車身控制模塊 （BCM） 通信并報出故障碼： B128329 （IG1繼電器控制輸出無效）。 為了確保維修準確， 清除故障碼后再次讀取故障碼， 仍然顯示B128329（IG1 繼電器控制輸出無效） 故障碼。 根據圖1 （從吉利EV450維修手冊電路圖截取的部分IG1電路圖） 所示， 此車低壓上電邏輯為低壓蓄電池將12V電通過熔斷絲AM02輸送至 熔 斷 絲SF12 至 端 子CA13/1 至 熔 斷 絲IF01 至BCM 端 子IP22A/3至BCM內部。 BCM利用12V電通過端子IP23/15給室內 繼 電 器IG1 （IR02） 線 圈 （85 和86 端） 供 電， IG1 觸 點（30和87端） 吸合， 低壓蓄電池將12V電通過熔斷絲SF01輸送至端子CA13/2至IG1銜鐵， 然后一路至熔斷絲IF28至BCM端子IP20A/8至BCM內部， 另一路至熔斷絲IF26 至熔斷絲EF19至VCU端子CA66/50至VCU內部， VCU被喚醒。 可見，IG1繼電器由BCM控制， 且是整車低壓上電的關鍵， IG1吸合的標志是儀表點亮， 再結合B128329 （IG1繼電器控制輸出無效） 故障碼， 筆者認為應該檢查IG1控制電路、 工作電路和BCM相關電路， 具體步驟如下。

圖1 吉利EV450的IG1繼電器部分電路圖

1） 用萬用表電壓擋測量BCM端子IP22A/3搭鐵電壓，應有兩種現(xiàn)象， 一種是電壓顯示為12V左右， 另一種是電壓顯示為0V左右。 ①如果是12V左右電壓， 說明端子IP22A/3上游電路完好， BCM供電正常， 考慮端子IP22A/3下游故障。 ②如果是0V左右電壓， 說明端子IP22A/3上游電路有問題， 需要對上游熔斷絲AM02、 SF12、 IF01， 端子CA13/1及相關線路進行檢查， 檢查完畢試車驗證后再考慮其他故障。通過檢測得到端子IP22A/3搭鐵有12V電壓， 進行下一步。

2） 拔下IG1 （IR02） 繼電器， 接通點火開關， 用萬用表電壓擋測量IG1 （IR02） 85端搭鐵電壓， 應有兩種現(xiàn)象，一種是電壓顯示為12V左右， 另一種是電壓顯示為0V左右。①如果是12V左右電壓， 說明BCM內部無問題， 考慮IG1及其下游故障。 ②如果是0V左右電壓， 說明BCM內部故障，進行更換并試車驗證后再考慮其他故障。 通過檢測得到IG1（IR02） 86端搭鐵有12V電壓， 斷開點火開關， 進行下一步。

3） 用萬用表電阻擋測量IG1 （IR02） 繼電器85和86端子之間的電阻值， 正常應在80Ω左右， 大于80Ω說明線圈內串了電阻或者斷路， 應更換新的繼電器。 如果測得的線圈電阻為80Ω左右， 說明線圈良好， 接著應檢測繼電器觸點即30和87端的接觸情況， 在IG1 （IR02） 的85和86端加上一個12V電壓， 用萬用表電阻擋測量30和87端子間的電阻值應小于1Ω， 否則為觸點接觸不良， 更換繼電器。 通過檢測發(fā)現(xiàn)IG1 （IR02） 繼電器完好， 進行下一步。

4） 由于以上3步均未發(fā)現(xiàn)故障， 結合B128329 （IG1繼電器控制輸出無效） 故障碼， 筆者認為故障應該存在于端子IP20A/8和其上游電路中。 插回IG1 （IR02） 繼電器， 接通點火開關， 用萬用表電壓擋測量端子IP20A/8搭鐵電壓，發(fā)現(xiàn)電壓為0V左右， 驗證了猜想。 遵循從簡到繁的思路，斷開點火開關， 先檢查了SF01和IF28熔斷絲的完好情況，沒有發(fā)現(xiàn)問題， 再找到車身搭鐵點G24也沒問題， 最后分別檢測了SF01下游至端子CA13/2、 端子CA13/2至IG1的30端、 IF28至端子IP20A/8、 IG1的86端至車身搭鐵點G24的電阻， 發(fā)現(xiàn)IF28至端子IP20A/8的線路電阻無窮大， 找到該線路發(fā)現(xiàn)線路已經斷掉， 修復后起動車輛， 車輛上電成功，故障修復結束。

2.2 高壓電路故障

故障現(xiàn)象： 一輛2019款吉利帝豪EV450轎車， 按下一鍵啟動開關， 儀表點亮， 但儀表的READY燈無法點亮， 整車故障指示燈和動力電池故障燈點亮， 整車無法上高壓電。

故障排查： 連接吉利汽車專用診斷儀， 讀取故障碼。診斷儀顯示整車控制器 （VCU） 模塊報出故障碼： P1C0852（主繼電器故障）。 為了確保維修準確， 清除故障碼后再次讀取故障碼， 仍然顯示P1C0852 （主繼電器故障） 故障碼。根據圖2 （從吉利EV450維修手冊電路圖截取的部分主繼電器電路圖）所示， VCU被IG1通過熔斷 絲IF26 和EF19 喚 醒后， 通過端子CA66/51給主繼電器 （ER05） 86端內部搭鐵， 主繼電器85和86端線圈通電控制30和87端觸電吸合， 低壓蓄電池把12V 電輸送至30 和87 端至熔斷絲EF10至VCU內部， 主繼電器開始工作。 可見， 主繼電器由VCU控制， 而主繼電器影響著此車的高壓上電。 再結合P1C0852 （主繼電器故障） 故障碼， 筆者認為應該檢查主繼電器控制電路、 工作電路和VCU相關電路， 且此車儀表能點亮， 低壓上電無故障， 因此IG1沒有問題， 具體步驟如下。

圖2 EV540主繼電器部分電路圖

1） 拔下主繼電器 （ER05）， 用萬用表電阻擋測量主繼電器 （ER05） 85和86端子之間的電阻值， 正常應在80Ω左右， 大于80Ω說明線圈內串了電阻或者斷路， 應更換新的繼電器。 如果測得的線圈電阻為80Ω左右， 說明線圈良好，接著應檢測繼電器觸點即30和87端的接觸情況， 在主繼電器（ER05） 的85和86端加上一個12V電壓， 用萬用表電阻擋測量30和87端子間的電阻值應小于1Ω， 否則為觸點接觸不良， 更換繼電器。 通過檢測發(fā)現(xiàn)主繼電器 （ER05） 繼電器完好， 進行下一步。

2） 接通點火開關， 用萬用表電壓擋測量端子CA66/50搭鐵電壓， 應有兩種現(xiàn)象， 一種是電壓顯示為12V左右，另一種是電壓顯示為0V左右。 ①如果是12V左右電壓， 說明端子CA66/50上游沒有問題， VCU的點火電源 （IG1電路）沒問題， 考慮端子CA66/50下游問題。 ②如果是0V左右電壓， 說明端子CA66/50上游電路有問題， 需要對上游熔斷絲IF26、 EF19及相關線路進行檢查， 檢查完畢試車驗證后再考慮其他故障。 通過檢測得到端子CA66/50搭鐵有12V電壓， 進行下一步。

3） 用萬用表電壓擋測量主繼電器 （ER05） 86端搭鐵電壓， 測得12V， 說明VCU內部和端子CA66/51至主繼電器（ER05） 86 端線路都沒問題。 用萬用表測量主繼電器（ER05） 85和30端分別搭鐵電壓， 測得12V， 說明蓄電池至主繼電器 （ER05） 85和30端的電源線路無故障。 斷開點火開關， 插回主繼電器 （ER05）， 進行下一步。

4） 由于以上3步均未發(fā)現(xiàn)故障， 結合P1C0852 （主繼電器故障） 故障碼， 筆者認為故障應該存在于主繼電器（ER05） 87端至VCU的電路中。 接通點火開關， 用萬用表電壓擋測量3個端子CA66/25、 CA66/52和CA66/39分別搭鐵電壓， 發(fā)現(xiàn)都為0V， 驗證了猜想。 遵循從簡到繁的思路，斷開點火開關， 檢查熔斷絲EF10發(fā)現(xiàn)熔斷絲斷路， 更換新件后起動車輛， 車輛上電成功， 故障修復結束。

3 吉利EV450無法行駛案例分析

故障現(xiàn)象： 一輛2019款吉利帝豪EV450轎車， 按下一鍵啟動開關READY擋， READY燈點亮， 整車可以上高壓電， 但是整車故障指示燈、 ESC故障指示燈點亮和P擋位故障指示燈點亮， 整車無法掛擋行駛。

故障排除： 連接吉利汽車專用診斷儀， 讀取故障碼。診斷儀顯示整車控制器 （VCU） 模塊報出故障碼： U012287（與ESC_ABS通信丟失）、 P1C4296 （車速信號警告故障），車身控制模塊 （BCM） 報出故障碼： U012287 （與ESC_ABS通信丟失）、 C161531 （未收到齒輪脈沖信號）、 電子駐車（EPB） 模 塊 報 出 故 障 碼： U012287 （與ESC_ABS 通 信 丟失）。 為了確保維修準確， 清除故障碼后再次讀取故障碼，仍然顯示以上故障碼。 根據圖3 （從吉利EV450維修手冊電路圖截取的部分ESC 電路圖）， 車身電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESC） 與VCU、 EPB和BCM通過車身CAN線 （VCAN） 進行通信， 再結合上述故障碼， 筆者發(fā)現(xiàn)VCU、 BCM和EPB3個模塊均與ESC通信丟失， 而ABS信號、 車速信號與齒輪脈沖信號均由ESC進行檢測反饋， 因此認為應該檢查ESC電源電路、 控制電路和ESC本體， 由于此車能夠高壓上電， 因此IG1沒有問題， 具體步驟如下。

圖3 EV540的ESC部分電路圖

1） 熔斷絲SF02和SF03分別是ABS泵熔斷絲盒ABS電機熔斷絲， 用萬用表電壓擋測量端子CA20/25和CA20/1搭鐵的電壓， 應有兩種現(xiàn)象， 一種是電壓顯示為12V左右， 另一種是電壓顯示為0V左右。 ①如果是12V左右電壓，說明端子CA20/25和CA20/1上游沒有問題， 考慮兩個端子的下游問題。 ②如果是0V左右電壓， 說明端子CA20/25和CA20/1上游有問題， 需要檢測SF02、 SF03 和2個熔斷絲各自的供電電路。 通過檢測發(fā)現(xiàn)2端子搭鐵電壓都為12V， 進行下一步。

2） 接通點火開關IG1擋， 用萬用表電壓擋測量端子CA20/28搭鐵電壓， 應有兩種現(xiàn)象， 一種是電壓顯示為12V左右， 另一種是電壓顯示為0V左右。 ①如果是12V左右電壓， 說明端子CA20/28上游沒有問題， 即ESC控制電路沒問題， 考慮ESC本體故障。 ②如果是0V左右電壓， 說明端子CA20/28上游有問題， 需檢查熔斷絲IF26、 EF18和對應電路問題。 通過檢測發(fā)現(xiàn)端子CA20/28搭鐵電壓為0V左右， 但用萬用表電阻擋檢測2個熔斷絲和IG1至IF26、 IF26至EF18、EF18至端子CA20/28線路電阻均小于1Ω， 不存在斷路現(xiàn)象。此時筆者考慮是否可能是短路故障， 仔細檢查發(fā)現(xiàn)EF18至端子CA20/28線路中間有一段已經破損， 導致里面銅線與車身接觸引起了短路現(xiàn)象。 修復后起動車輛， 儀表故障燈全部消失， 車輛能夠正常掛擋行駛， 故障修復結束。

4 總結

該車為學校實訓車輛， 上述3個故障案例均為教師在理解此車維修手冊電路圖的基礎上結合生活實際情況設置出的模擬故障。 教師在指導學生排故過程中， 讓學生學會了如何根據故障現(xiàn)象結合診斷儀和電路圖鎖定基本故障點，同時掌握了從下游往上游、 從簡到繁、 逐一排查的排故思路。 同時， 學生舉一反三， 可以自行進行一些故障排除。因此本文對教學具有非常深刻的指導意義。