新能源汽車技術 課件 項目四任務6 熟知純電動汽車的其他輔助電器系統(tǒng)

熟知純電動汽車其他輔助系統(tǒng)重慶電子科技職業(yè)大學CONTENTS整車控制器基礎1整車控制器與其他子系統(tǒng)連接故障2整車供斷電控制故障3一、整車控制器基礎

整車控制器的主要功能包括：整車控制模式判斷和驅(qū)動控制、整車能量優(yōu)化管理、整車通信網(wǎng)絡管理、制動能量回饋控制、故障診斷和處理、車輛狀態(tài)監(jiān)測與顯示等。

整車控制器原理如下圖所示。其根據(jù)自己的功能模塊將輸入信號處理后輸出給其他子系統(tǒng)，從而控制整車的運行。VCU控制原理制動開關加速踏板傳感器換檔手柄點火開關安全氣囊手剎開關倒車繼電器儀表HVACOBC高壓互鎖CAN繼電器VCU充電鎖止真空泵IPUBMSRMU真空壓力預約充電開關低速報警開關直流充電口溫度CAN（一）整車控制模式判斷和驅(qū)動控制

整車控制器通過各種狀態(tài)信息（啟動鑰匙、充電信號、加速/制動踏板位置、當前車速和整車是否有故障信息等）來判斷當前需要的整車工作模式（充電模式和行駛模式）。然后根據(jù)當前的參數(shù)和狀態(tài)及前一段時間的參數(shù)及狀態(tài)，算出當前車輛的扭矩能力，按當前車輛需要的扭矩，計算出合理的最終實際輸出的扭矩。例如，當駕駛員踩下加速踏板時，整車控制器向電機控制單元發(fā)送電機輸出扭矩信號，電機控制系統(tǒng)控制電機按照駕駛員的意圖輸出扭矩。

整車控制器根據(jù)加速踏板、制動踏板、檔位等信號通過CAN網(wǎng)絡向電機控制器發(fā)送指令，實時調(diào)節(jié)驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)矩輸出，以實現(xiàn)整車的怠速、加速、停車、能量回收等功能。電機控制器能對自身溫度、電機運行溫度、轉(zhuǎn)子位置進行實時監(jiān)測，并把相關信息傳遞給整車控制器，進而調(diào)節(jié)水泵和冷卻電子風扇工作，使電機保持理想狀態(tài)下工作。（二）整車能量優(yōu)化管理

純電動汽車有很多用電設備，包括電機和空調(diào)設備等。整車控制器可以對能量進行合理優(yōu)化來提高純電動汽車的續(xù)駛里程。例如當動力電池組電量較低時，整車控制器發(fā)送控制指令關閉部分起輔助作用的電氣設備，將電能優(yōu)先保證車輛的安全行駛。（三）整車通信網(wǎng)絡管理

在整車的網(wǎng)絡管理中，整車控制器是信息控制的中心，負責信息的組織與傳輸，網(wǎng)絡狀態(tài)的監(jiān)控，網(wǎng)絡節(jié)點的管理,信息優(yōu)先權(quán)的動態(tài)分配以及網(wǎng)絡故障的診斷與處理等功能。通過CAN(EVBUS)線協(xié)調(diào)電池管理系統(tǒng)、電機控制器、空調(diào)系統(tǒng)等模塊相互通信。（四）制動能量回饋控制

純電動汽車的電機可以工作在再生制動狀態(tài)，對制動能量進行回收利用是電動汽車和傳統(tǒng)能源汽車的重要區(qū)別。整車控制器根據(jù)行駛速度、駕駛員制動意圖和動力電池組狀態(tài)(如電池荷電狀態(tài)SOC值)進行綜合判斷后，對制動能量回饋進行控制。如果達到回收制動能量的條件，整車控制器向電機控制單元發(fā)送控制指令，使電機工作在發(fā)電狀態(tài)，將部分制動能量儲存在動力電池組中，提高車輛能量利用效率。（五）故障診斷和處理

連續(xù)監(jiān)視整車電控系統(tǒng)，進行故障診斷，并及時進行相應安全保護處理。根據(jù)傳感器的輸入及其他通過CAN總線通信得到的電機、電池、充電機等的信息，對各種故障進行判斷、等級分類、報警顯示；存儲故障碼，供維修時查看。故障指示燈指示出故障類型和部分故障碼。對于不太嚴重的故障，能做到“跛行回家”。當驅(qū)動電機系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，驅(qū)動電機控制器（MCU）將故障信息發(fā)送給整車控制器（VCU）。整車控制器根據(jù)電機、電池、DC/DC等零部件故障和整車CAN網(wǎng)絡故障及VCU硬件故障進行綜合判斷，確定整車的故障等級，并進行相應的控制處理。整車故障的4級劃分等級名稱故障后處理4級致命故障電機零扭矩，1S緊急斷開高壓，系統(tǒng)故障燈亮3級嚴重故障2級電機故障，電機零扭矩；2級電池故障，系統(tǒng)故障燈亮2級一般故障進入如跛行工況/降功率，系統(tǒng)故障燈亮1級輕微故障4級故障屬于維修提示，但VCU不對整車進行限制，只儀表顯示。4級能量回收故障，僅停止能量回收，行駛不受影響。逸動460整車控制器低壓接插件如圖所示：管腳功能縮寫額定電流輸入/輸出功能說明1GearP/Nposn0.3A數(shù)字輸出與PEPS交互信號：

當前為P/N的時候，將端口拉低；非P/N狀態(tài)，端口為高阻狀態(tài)4WakeUpCtrl0.3A數(shù)字輸出

5ChrgConnectLampCtrl0.3A數(shù)字輸出Highside驅(qū)動輸出，驅(qū)動部件為LED指示燈6VcuPwrHldCtrl0.3A數(shù)字輸出Lowside驅(qū)動輸出，驅(qū)動部件為繼電器7ChrgReadyLampCtrl

數(shù)字輸出Lowside驅(qū)動輸出，驅(qū)動部件為繼電器8ChrgLockLockCtrl

數(shù)字輸出Lowside驅(qū)動輸出，驅(qū)動部件為繼電器10ChrgnLamp1Ctrl

數(shù)字輸出Lowside驅(qū)動輸出，驅(qū)動部件為LED指示燈14VacPSnsrGnd

傳感器電源輸出傳感器地215VcuPwrHldSply

電源輸入受控電源供電16VacPSnsrPwrSply50mA±0.5%電源輸出傳感器電源218VacPmpCtrlHi0.3A數(shù)字輸出Highside驅(qū)動輸出，驅(qū)動部件為繼電器19EdsWakeup

數(shù)字輸出Highside驅(qū)動輸出，硬線喚醒EDS20ChrgnLamp2Ctrl

數(shù)字輸出Lowside驅(qū)動輸出，驅(qū)動部件為LED指示燈21ChrgLockUnlLockCtrl0.3A數(shù)字輸出Lowside驅(qū)動輸出，驅(qū)動部件為繼電器管腳功能縮寫額定電流輸入/輸出功能說明22LowSpdWrmCtrl

數(shù)字輸出Highside驅(qū)動輸出，驅(qū)動部件為繼電器23GearRPosn0.3A數(shù)字輸出Lowside驅(qū)動輸出，驅(qū)動部件為繼電器24VacPmpCtrlLo0.3A數(shù)字輸出Lowside驅(qū)動輸出，驅(qū)動部件為繼電器25ChrgnLamp3Ctrl

數(shù)字輸出Lowside驅(qū)動輸出，驅(qū)動部件為LED指示燈26ChrgStsLampCtrl0.3A數(shù)字輸出Lowside驅(qū)動輸出，驅(qū)動部件為LED指示燈28AccrPedlSnsr1Gnd

地傳感器地129AccrPedlSnsr1PwrSply100mA±0.5%傳感器電源輸出傳感器電源130EmiGnd

地車身地31Agnd

地車身地32VcuPwrSply

電源輸入常電電源供電33CrsSwtPosn

模擬輸入電壓信號34Vacp

模擬輸入電壓信號35AcChrgSocketT

模擬輸入電壓信號36AccrPedlPosn1模擬輸入加速踏板開度137NewPowerCanHiHS-NewPowerCANHCAN1高管腳功能縮寫額定電流輸入/輸出功能說明38PtCanHi

HS-PTCANHCAN2高39CalCanHi

標定CANHCAN3高42BrkPedlPosn1

數(shù)字輸入制動踏板第一路開關狀態(tài)，該開關與制動燈相關聯(lián)43ChrglockPosn1

數(shù)字輸入電子鎖狀態(tài)的第一路反饋44VacPumpPwrDiag

數(shù)字輸入用于診斷真空泵的電源是否正常45KeyOnPosn

數(shù)字輸入鑰匙ON檔喚醒信號46DcChrgWakeup

數(shù)字輸入直流充電喚醒信號47ChrglockPosn2

數(shù)字輸入電子鎖狀態(tài)的第二路反饋48AccrPedlSnsr2PwrSply250mA±0.5%傳感器電源輸出傳感器電源349BrkPedlPosn2

數(shù)字輸入制動踏板第二路開關狀態(tài)50CrashSig

PWM輸入碰撞信號51AcChrgWakeup硬線喚醒交流充電喚醒信號52HvilOut高壓互鎖輸出口高壓互鎖輸出口54AbsltP模擬輸入大氣絕對壓力值55AccrPedlPosn2模擬輸入加速踏板開度2管腳功能縮寫額定電流輸入/輸出功能說明56DcChrgSocketT

模擬輸入直流充電插座溫度57NewPowerCanLo

CANCAN1低58PtCanLo

CANCAN2低59CalCanLo

CANCAN3低62RgnSwtPosn

數(shù)字輸入能量回收強度選擇開關狀態(tài)63KeyStrPosn

數(shù)字輸入鑰匙Start信號67DrvModSwtPosn

數(shù)字輸入駕駛模式開關68AccrPedlSnsr2Gnd

傳感器電源輸出傳感器地372HvilIn250mA±0.5%高壓互鎖輸入口高壓互鎖輸入口73DGnd

地車身地二、整車控制器與其他子系統(tǒng)的連接故障（一）整車控制器與各系統(tǒng)控制邏輯介紹（一）整車控制器與電子換檔器換擋操縱總成為手柄式電子換擋器，采用霍爾傳感元件，換擋桿運動至不同位置時，實現(xiàn)不同位置霍爾傳感信號，然后由單片機根據(jù)對應信號判斷出換擋桿的當前位置，最終轉(zhuǎn)化為CAN信號，輸入整車控制器（VCU），VCU根據(jù)車輛當前狀態(tài)進行邏輯判斷，實現(xiàn)換擋。（二）整車控制器與加速踏板位置傳感器（三）整車控制器與電源補給系統(tǒng)（四）整車控制器與電機控制器（五）整車控制器與動力電池管理系統(tǒng)（六）整車控制器與交流充電座（七）車載網(wǎng)絡CS15EV及逸動460CAN網(wǎng)絡動力CAN車身CANNewPowerCANCS15EVCAN網(wǎng)絡動力CAN動力CAN是高速傳輸?shù)腃AN網(wǎng)絡，CAN總線終端的120Ω的電阻布置在整車控制器（VCU）和網(wǎng)關內(nèi)（GW）網(wǎng)關（GW）診斷接口RMUVCU整車控制器ABS/ESCEPSSRSSAS2#12#6#14#LHLH逸動460EVCAN網(wǎng)絡動力CAN動力CAN是高速傳輸?shù)腃AN網(wǎng)絡，CAN總線終端的120Ω的電阻布置在整車控制器（VCU）和網(wǎng)關內(nèi)（GW）網(wǎng)關（GW）診斷接口RMUVCU整車控制器ABS/ESCEPSSRSSAS2#12#6#14#LHLHESLCS15EVCAN網(wǎng)絡車身CAN低速CAN上具有診斷功能節(jié)點，包括儀表系統(tǒng)（IP）、車身控制模塊（BCM）、壓縮機控制器（ACCM）、DVD、熱管理系統(tǒng)（HVAC）、網(wǎng)關系統(tǒng)（GW）。網(wǎng)關（GW）診斷接口A/C儀表BCMDVDHAVCACCM6#16#3#11#LHLH逸動460EVCAN網(wǎng)絡車身CAN低速CAN上具有診斷功能節(jié)點，包括儀表系統(tǒng)（IP）、車身控制模塊（BCM）、壓縮機控制器（ACCM）、DVD、熱管理系統(tǒng)（HVAC）、網(wǎng)關系統(tǒng)（GW）。網(wǎng)關（GW）診斷接口A/C儀表BCMDVDHAVCACCM6#16#6#14#LHLHCS15EVCAN網(wǎng)絡NewPowerCAN

NewPowerCAN具有診斷功能的節(jié)點，包括電池管理單元（BMS）、整車控制器（VCU）、電機控制器（IPU）、車載充電機（OBC）、網(wǎng)關（GW）網(wǎng)關（GW）診斷接口VCUBMSIPUDCDCOBCRMU13#3#9#1#LHHL逸動460EVCAN網(wǎng)絡NewPowerCAN

NewPowerCAN具有診斷功能的節(jié)點，包括電池管理單元（BMS）、整車控制器（VCU）、電驅(qū)動控制器（EDS）、電源補給系統(tǒng)（PDU）、網(wǎng)關（GW）網(wǎng)關（GW）診斷接口VCUBMSEDSPDURMU14#4#14#6#LHHL三、整車供斷電控制故障整車上下電包括低壓供電與斷電、喚醒與取消喚醒；高壓上電與下電。其控制功能涉及到整車所有控制單元，包括整車控制器VCU、電機控制器INV/MCU、動力電池內(nèi)的高壓板BCU、空調(diào)AC、DC/DC、儀表ICM、遠程終端控制器RMS、充電機CHG等。（一）低壓供電及喚醒原理由蓄電池直接供電，主要有整車控制器VCU（32號腳）、EDS(5號腳)、PDU（1、2、3號腳）、BMS（1號腳）、組合儀表ICM、數(shù)據(jù)采集終端RMS、電池管理系統(tǒng)BMS；?由VCU控制低壓繼電器供電，當VCU有蓄電池直接供電電壓后，內(nèi)部部分電路工作，從而控制低速報警繼電器、真空泵繼電器、充電槍閉鎖解鎖繼電器、倒車燈繼電器接通供電（由綠色線所連接）的控制器。1.整車低壓供電原理2.非充電模式下各控制器喚醒原理非充電模式下控制器喚醒主要有ON檔繼電器喚醒和VCU喚醒a.由ON檔（IG1）繼電器喚醒的控制器有：整車控制器VCU（45號腳）、空調(diào)控制器（B6號腳）、組合儀表ICM和數(shù)據(jù)采集終端（由黃色線所連接）；b.由VCU喚醒，當VCU被喚醒后將送出喚醒信號電壓給電池管理系統(tǒng)BMS（VCU4號腳到2號腳）、EDS（VCU19號腳到EDS2號腳）。3.慢充模式下各控制器喚醒原理慢充電模式下控制器喚醒主要有慢充喚醒和VCU喚醒，如圖2-40：a.慢充（12V）喚醒信號是當充電樁與車載充電機建立充電關系（CP信號）后，車載充電機控制內(nèi)部繼電器接通后送出，送給整車控制器VCU（PDU8號腳到VCU51號腳）；b.由VCU喚醒，當VCU被喚醒后將送出喚醒信號電壓給電池管理系統(tǒng)BMS（VCU4號腳到BMS2號腳）和RMU（VCU4號腳到RMU6號腳）。4.快充模式下各控制器喚醒原理快充電模式下控制器喚醒主要有快充喚醒（直流充電樁直接輸出）和VCU喚醒a.快充喚醒信號是當快充樁與車輛建立充電關系后，快充樁送出快充喚醒信號給整車控制器VCU（充電接口A+到VCU46號腳）；b.由VCU喚醒，當VCU被喚醒后將送出喚醒信號電壓給電池管理系統(tǒng)BMS（VCU4號腳到BMS2號腳）和RMU（VCU4號腳到RMU6號腳）。（二）高壓供電原理預充電電路模塊的作用是為了防止在高壓接觸器閉合瞬間形成的強電流和高電壓對動力電機驅(qū)動系統(tǒng)高壓器件形成沖擊，導致接通高壓電路瞬間造成器件損毀。預充電電路模塊通過VCU在上電過程中控制相應高壓接觸器通斷時序，達到高壓系統(tǒng)安全上電的目的。1.預充電電路模塊的作用首先是整車控制器VCU控制負極接觸器接通后，再由電池管理系統(tǒng)BMS控制預充接觸器閉合，當預充結(jié)束后，再由BMS控制正極接觸器閉合同時預充接觸器斷開。這樣完成動力電池高壓供電。2.高壓接觸器的控制順序3.整車上電流程整車控制器VCU有4種喚醒方式，即點火開關喚醒、快充喚醒、慢充喚醒、遠程APP喚醒，在喚醒之后的控制過程近似，下面僅以點火鑰匙喚醒整車控制器VCU的方式來介紹整車上下電流程。（三）車輛無法上電的診斷與排除1、首先判斷VCU是否在正常工作，方法是：首先查VCU供電和喚醒、VCU接地、VCU的供電線束及插件是否正常。具體如下：1）通過讀圖知VCU的供電和鑰匙喚醒電壓分別通過保險EF19（VCU32號腳）、EF35（VCU45號腳）送入，首先打開低壓保險盒檢查VCU電源保險（EF19、EF35）10A保