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比亞迪E6純電動汽車動力系統的結構及檢修

比亞迪E6是比亞迪股份有限公司自主研發的一款環保、無污染、無廢氣排放、行駛噪音低的純電動汽車, 它相容了SUV和MPV的設計理念, 是一款性能良好的跨界車。

比亞迪E6純電動汽車使用磷酸鋰鈷鐵電池, 200Ah的超大電池容量使車輛在綜合工況下續駛里程超過300km, 每100km的能耗在21度(1度=1kWh)以內, 每100km的加速時間為10s, 最高車速可達160km/h以上。 車輛充電比較方便, 快充可以使用充電站的380V充電樁充電, 慢充可需220V民用交流電源, 慢充6~8小時可充滿電池。

一、比亞迪E6純電動汽車動力系統的結構

1.比亞迪E6純電動汽車動力系統

比亞迪E6純電動汽車動力系統結構及原理如圖1所示,

其主要由三大模組組成。

(1)電動車的控制模組可分為:電機控制器、DC-DC、動力配電箱、主控ECU、擋位元控制器、加速踏板、電池管理單元。

(2)電動車的動力模組有:電動機總成、電池包體總成。

(3)電動車高壓輔助模組有:車載慢充、漏電保護器、車載充電口、應急開關。

圖1 比亞迪E6純電動汽車動力系統結構及原理

2.動力控制系統的工作原理

(1)充電過程

充電站的380V高壓充電樁通過車輛上的充電口, 或者220V 市用電源通過車載充電器升壓後輸電給車上的配電箱, 配電箱直 接途徑應急開關後對HV電池組充電。 在充電過程當中, 電源管理 器一直監控著HV電池組的溫度和電壓, 如果發現HV電池組內部 某單體溫度或電壓過高,

就會切斷配電箱給HV電池組的供電。

(2)放電過程

HV電池組在電源管理器和漏電保護器的監控下, 通過應急開 關輸電給配電箱, 配電箱根據車輛的實際用電情況分配電量。 一 部分電量流向電機控制器, 另一部分電量流向DC-DC交換器。 主 控ECU根據駕駛員操作資訊(接收加速踏板角度感測器和擋位控 制器的信號)控制著電機控制器的工作, 電機控制器主要控制流向 電機的電量大小, 以及控制電機正反轉來驅動車輛前進或後退。 另一部分從配電箱流向DC-DC交換器的電量, 經過DC-DC交換 器將高壓直流電轉化為低壓直流電, 為車輛電動液壓助力轉向系 統提供42V的電源, 同時還為整車用電設備提供12V的電源。

3.動力系統各部件的作用

(1)電機控制器:負責控制電機的前進、倒退、維持電動車的正 常運轉,

關鍵零部件為IGBT。 IGBT實際為大電容, 目的是為了控 制電流的工作, 保證能夠按照我們的意願輸出合適的電流參數。

(2)DC-DC:負責將330V高壓直流轉低壓提供給車載低壓 用電設備, 如蓄電池、EPS等。

(3)動力配電箱:通過配電箱對電池包體中巨大的能量進行控 制, 相當於一個大型的電閘, 通過繼電器的吸合來控制電流通斷, 將電流進行分流等。 關鍵零部件為繼電器, 為了控制如此大的電流 通過整車, 需要通過幾個繼電器的並聯工作, 這也為繼電器工作一 致性和可靠性提出了苛刻的要求。

( 4 ) 電池管理單元:也稱為電源管理器系統( B a t t e r y Management System, 簡稱BMS)是電動汽車電池系統的參數 測試及控制裝置,

具有安全預警與控制、剩餘電量估算與指示、充放電能量管理與程序控制、資訊處理與通訊等主要功能。

(5)動力電機:動力電機根據冷卻形式分風冷和水冷, 根據結構分為直流有刷電機和直流無刷電機以及交流電機。 該車使用的電機為交流無刷電機, 通過採集電機旋變信號進行工作。

(6)動力總成(電池包):動力總成做為提供整車動力能源的設備;根據電池種類的不同可分為鋰電池、鎳氫電池和鉛酸類電池。

(7)車載慢充:車載慢充系統需要提升低壓轉高壓的轉化效率。 需要注意的是使用家用插座為電動車充電時, 也需要考慮插座及線路的承受能力, 需要額定電流10A的單項220V插座, 如果採用一些偽劣產品的插座, 也可能導致充電插座燒毀、線路燒熔等安全隱患。

(8)漏電保護器:通過將一端和負極相連, 一端對車身連接, 檢測電流和電壓值, 一旦發現有超出限制的電流和電壓, 則發出報警, 並切斷控制模組, 保證用電安全動力蓄電池系統洩露電流量不超過2mA(E6車型);整車絕緣電阻值應大於100Ω/V(E6車型)。

(9)擋位控制器:用來控制電動車前進、後退、停車等動作的部件, 由於電動車與傳統燃油車的控制方式不同, 故擋位元控制類似自動擋。

(10)主控ECU:接受各高壓監控系統發出的信號, 並加以判斷, 控制冷卻系統、制動系統、車速里程等。

(11)加速踏板:通過控制電流大小, 從而控制電機轉速。

(12)車載充電口:車載充電可分為快充和慢充, 為了保證充電迅速高效, 使用特定的充電口進行充電, 充電時需要保證整車防水密封性要求,並且能夠保證車載充電口能夠承受暫態大電流的充電過程。

(13)應急開關:通常設計為人工作業的安全開關,一般設計在電池的正負極近端,保證通過人工作業應急開關能夠在緊急情況下將電池電壓封閉。

二、比亞迪E6純電動汽車動力系統的檢修

筆者在修理廠涉及到一輛比亞迪E6純電動汽車HV電池組電量充足,為用電設備提供12V電源的電量也充足的情況下,在原地起步時踩下制動踏板無法掛前進擋。觀察儀錶板,其中OK指示燈亮表示啟動正常,但是踩下制動踏板,撥動自動變速操縱杆,儀錶板上的D擋位元顯示燈不亮。

使用比亞迪汽車專用ED400型電腦檢測儀檢測故障碼和讀取擋位控制器的資料流程。所檢測結果是系統無故障碼,如圖2所示。掛上D擋時,擋位感測器資料流程無變化,如圖3所示。由此看來該故障點比較隱蔽,技術人員無法從電腦檢測儀獲取準確的故障資訊。

圖2 ED400型電腦檢測儀 檢測故障碼

圖3 ED400型電腦檢測儀 讀取資料流程

我們首先排除制動深度感測器是否存在故障,制動深度感測器安裝在制動踏板上,其連接電機控制器電路圖如圖4所示。電機控制器為制動深度感測器提供2條5V的電源線,即連接制動深度感測器的連接器B05的2號和7號端子均為5V。制動深度感測器的2條負極線通過電機控制器內部搭鐵,即連接器B05的9號和10號端子與車身之間電阻應小於1Ω,與車身之間電壓接近0。2條位置信號線分別輸出與制動踏板深度變化成正、反比的電壓,而兩者電壓之和近似是5V。制動深度感測器的電路分析如表1所示,經過萬用表檢測,制動深度感測器電路檢測值與正常理論值非常接近,不存在故障。

圖4 制動深度感測器與電機控制器之間電路圖

從中獲知擋位控制器或擋位感測器出現問題。擋位感測器安裝在擋位執行器上,擋位執行器上還裝有換擋手柄,是人機對話的視窗。查閱維修手冊電路如圖5所示,擋位控制器分別與擋位感測器A和擋位感測器B連接,其中擋位元感測器A在人工操縱換擋手柄N擋或P擋時產生信號,並傳遞給擋位控制器。擋位元感測器B在人工操縱換擋手柄R擋或D擋時產生信號,並傳遞給擋位控制器。

圖5 擋位控制器或擋位感測器接線圖

首先分析擋位感測器A與擋位元控制器之間的電路,如表2所示。其中與擋位感測器A相連的連接器G54的1號端子作用是擋位控制器為擋位感測器A提供5V電源。G54的3號端子與車身接地,兩者之間電阻應小於1Ω。操縱換擋手柄打到P擋位置時,G54的2號端子正常情況下相對于車身應輸出電壓約5V。操縱換擋手柄打到N擋位置時,G54的4號端子正常情況下相對于車身應輸出電壓約5V。

使用萬用表檢測擋位感測器A,在儀錶板上OK指示燈亮情況下,測量G54的1號端子與車身之間的電壓,正常顯示4.88V。使用歐姆檔測量連接器3號端子電阻值,顯示0.2Ω,再檢測該端子的電壓只有0.02V,表示該3號端子接地良好。撥動換擋手柄到P擋位置,同時檢測連接器G54的2號端子輸出電壓顯示4.87V,再檢測與擋位控制器相連接的連接器G56的3號端子的電壓,也顯示為4.87V,說明傳遞P擋資訊的該線路不存在故障。同理檢測傳遞N擋資訊的線路,即撥動換擋手柄到N擋位置,同時檢測連接器G54的4號端子輸出電壓與連接擋位元控制器的連接器G56的5號端子的電壓是否一致,實際測量均為4.86V,說明傳遞N擋資訊的線路也不存在故障。

再來分析擋位感測器B與擋位元控制器之間的電路,如表3所示。其中與擋位感測器B相連的連接器G55的4號端子作用是擋位控制器為擋位感測器B提供5V電源。G55的3號端子與車身接地,兩者之間電阻應小於1Ω。操縱換擋手柄打到R擋位置時,G55的1號端子正常情況下相對于車身應輸出電壓約5V。操縱換擋手柄打到D擋位置時,G55的2號端子正常情況下相對于車身應輸出電壓約5V。

使用萬用表檢測擋位感測器B,按下啟動按鈕,儀錶板上OK指示燈亮,測量G55的4號端子與車身之間的電壓,其顯示4.88V,該線路正常。使用歐姆檔測量連接器G55的3號端子電阻值,顯示0.14Ω,再檢測該端子與車身之間的電壓只有0.02V,表示該3號端子與車身接地良好。撥動換擋手柄到R擋位置,同時檢測連接器G55的1號端子輸出電壓顯示4.86V,再檢測導線另一端的連接器G56的4號端子的電壓,也顯示為4.86V,說明傳遞R擋資訊的該線路正常。但是檢測傳遞D擋資訊的線路發現異常,即撥動換擋手柄到D擋位置,同時檢測連接器G55的2號端子相對於車身輸出電壓是4.88V,再檢測與擋位控制器相連的連接器G56的6號端子輸出電壓卻是0.9V,一條導線的兩端電壓不一樣,懷疑傳遞D擋資訊的線路存在故障。

維修人員拆下中控飾板,檢查擋位感測器到擋位控制器之間的D擋線路,發現該導線某一處被中控飾板夾住,已破損造成該導線搭鐵,掛D擋時,D擋信號沒有傳遞給擋位元控制器,車輛無法前進。使用電工膠布包紮破損地方,恢復電路原本的功能,啟動車輛,掛上D擋,車輛可以行使,故障完全排除。

充電時需要保證整車防水密封性要求,並且能夠保證車載充電口能夠承受暫態大電流的充電過程。

(13)應急開關:通常設計為人工作業的安全開關,一般設計在電池的正負極近端,保證通過人工作業應急開關能夠在緊急情況下將電池電壓封閉。

二、比亞迪E6純電動汽車動力系統的檢修

筆者在修理廠涉及到一輛比亞迪E6純電動汽車HV電池組電量充足,為用電設備提供12V電源的電量也充足的情況下,在原地起步時踩下制動踏板無法掛前進擋。觀察儀錶板,其中OK指示燈亮表示啟動正常,但是踩下制動踏板,撥動自動變速操縱杆,儀錶板上的D擋位元顯示燈不亮。

使用比亞迪汽車專用ED400型電腦檢測儀檢測故障碼和讀取擋位控制器的資料流程。所檢測結果是系統無故障碼,如圖2所示。掛上D擋時,擋位感測器資料流程無變化,如圖3所示。由此看來該故障點比較隱蔽,技術人員無法從電腦檢測儀獲取準確的故障資訊。

圖2 ED400型電腦檢測儀 檢測故障碼

圖3 ED400型電腦檢測儀 讀取資料流程

我們首先排除制動深度感測器是否存在故障,制動深度感測器安裝在制動踏板上,其連接電機控制器電路圖如圖4所示。電機控制器為制動深度感測器提供2條5V的電源線,即連接制動深度感測器的連接器B05的2號和7號端子均為5V。制動深度感測器的2條負極線通過電機控制器內部搭鐵,即連接器B05的9號和10號端子與車身之間電阻應小於1Ω,與車身之間電壓接近0。2條位置信號線分別輸出與制動踏板深度變化成正、反比的電壓,而兩者電壓之和近似是5V。制動深度感測器的電路分析如表1所示,經過萬用表檢測,制動深度感測器電路檢測值與正常理論值非常接近,不存在故障。

圖4 制動深度感測器與電機控制器之間電路圖

從中獲知擋位控制器或擋位感測器出現問題。擋位感測器安裝在擋位執行器上,擋位執行器上還裝有換擋手柄,是人機對話的視窗。查閱維修手冊電路如圖5所示,擋位控制器分別與擋位感測器A和擋位感測器B連接,其中擋位元感測器A在人工操縱換擋手柄N擋或P擋時產生信號,並傳遞給擋位控制器。擋位元感測器B在人工操縱換擋手柄R擋或D擋時產生信號,並傳遞給擋位控制器。

圖5 擋位控制器或擋位感測器接線圖

首先分析擋位感測器A與擋位元控制器之間的電路,如表2所示。其中與擋位感測器A相連的連接器G54的1號端子作用是擋位控制器為擋位感測器A提供5V電源。G54的3號端子與車身接地,兩者之間電阻應小於1Ω。操縱換擋手柄打到P擋位置時,G54的2號端子正常情況下相對于車身應輸出電壓約5V。操縱換擋手柄打到N擋位置時,G54的4號端子正常情況下相對于車身應輸出電壓約5V。

使用萬用表檢測擋位感測器A,在儀錶板上OK指示燈亮情況下,測量G54的1號端子與車身之間的電壓,正常顯示4.88V。使用歐姆檔測量連接器3號端子電阻值,顯示0.2Ω,再檢測該端子的電壓只有0.02V,表示該3號端子接地良好。撥動換擋手柄到P擋位置,同時檢測連接器G54的2號端子輸出電壓顯示4.87V,再檢測與擋位控制器相連接的連接器G56的3號端子的電壓,也顯示為4.87V,說明傳遞P擋資訊的該線路不存在故障。同理檢測傳遞N擋資訊的線路,即撥動換擋手柄到N擋位置,同時檢測連接器G54的4號端子輸出電壓與連接擋位元控制器的連接器G56的5號端子的電壓是否一致,實際測量均為4.86V,說明傳遞N擋資訊的線路也不存在故障。

再來分析擋位感測器B與擋位元控制器之間的電路,如表3所示。其中與擋位感測器B相連的連接器G55的4號端子作用是擋位控制器為擋位感測器B提供5V電源。G55的3號端子與車身接地,兩者之間電阻應小於1Ω。操縱換擋手柄打到R擋位置時,G55的1號端子正常情況下相對于車身應輸出電壓約5V。操縱換擋手柄打到D擋位置時,G55的2號端子正常情況下相對于車身應輸出電壓約5V。

使用萬用表檢測擋位感測器B,按下啟動按鈕,儀錶板上OK指示燈亮,測量G55的4號端子與車身之間的電壓,其顯示4.88V,該線路正常。使用歐姆檔測量連接器G55的3號端子電阻值,顯示0.14Ω,再檢測該端子與車身之間的電壓只有0.02V,表示該3號端子與車身接地良好。撥動換擋手柄到R擋位置,同時檢測連接器G55的1號端子輸出電壓顯示4.86V,再檢測導線另一端的連接器G56的4號端子的電壓,也顯示為4.86V,說明傳遞R擋資訊的該線路正常。但是檢測傳遞D擋資訊的線路發現異常,即撥動換擋手柄到D擋位置,同時檢測連接器G55的2號端子相對於車身輸出電壓是4.88V,再檢測與擋位控制器相連的連接器G56的6號端子輸出電壓卻是0.9V,一條導線的兩端電壓不一樣,懷疑傳遞D擋資訊的線路存在故障。

維修人員拆下中控飾板,檢查擋位感測器到擋位控制器之間的D擋線路,發現該導線某一處被中控飾板夾住,已破損造成該導線搭鐵,掛D擋時,D擋信號沒有傳遞給擋位元控制器,車輛無法前進。使用電工膠布包紮破損地方,恢復電路原本的功能,啟動車輛,掛上D擋,車輛可以行使,故障完全排除。

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