新能源汽車控制系統(tǒng)及檢修 課件 王會 項目3-5 電機控制系統(tǒng)認知與檢修-空調(diào)管理系統(tǒng)認知與檢修

新能源汽車控制系統(tǒng)及檢修項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修動力電池管理系統(tǒng)稱之為電池保姆或電池管家，主要是為了管理及維護各個電池單元，防止動力電池出現(xiàn)過充電、過放電及溫度異常，延長動力電池的使用壽命

，監(jiān)控動力電池的狀態(tài)。通過本項目的學習，主要達到以下目標：本項目的主要任務：任務1動力電池管理系統(tǒng)認知任務2動力電池管理系統(tǒng)常見故障分析與診斷任務3動力電池管理系統(tǒng)常見故障診斷與排除

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修任務1動力電池管理系統(tǒng)認知任務描述單位新來一批實習員工，需要對比亞迪（秦）EV電動汽車動力電池管理系統(tǒng)的結(jié)構與工作原理有一個清晰的認識。請你準備一下，結(jié)合實際車輛和相關資料，講解動力電池管理系統(tǒng)的結(jié)構與工作原理，并對學習效果進行考核。任務目標1)能夠清楚講述動力電池管理系統(tǒng)功能。2)能夠指明動力電池管理系統(tǒng)的主要部件，并講述其工作流程。

3)能夠清楚講述動力電池管理系統(tǒng)各模塊的通信過程。任務準備1)防護裝備：常規(guī)實訓著裝。2)車輛、臺架、總成：比亞迪（

秦）EV電動汽車整車或比亞迪（

秦）EV電動汽車整車解剖平臺。3)專用工具、設備：

高壓防護工具套裝。4)輔助材料：對應車型比亞迪（秦）EV電動汽車線路圖及維修手冊。

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修知識準備動力電池管理系統(tǒng)控制模式動力電池管理系統(tǒng)包括動力電池模組、動力電池組信息采集系統(tǒng)(BIC)、高壓繼電器、

高壓熔斷器、冷卻管路、動力電池管理系統(tǒng)(BMS)、動力輸出及控制接口、模組殼體等，如圖3-1所示。圖3-1動力電池組成結(jié)構圖

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修1.動力電池模組基本參數(shù)電芯：鎳鈷錳酸鋰電池容量：130(1C)A·h模組數(shù)量：10(4×16S+6×8S)電芯數(shù)量：112個充電截止電壓：4.3V額定電壓：408.8V電芯標稱電壓：3.65V放電截止電壓：2.8V額定功率：53.1kW2.動力電池管理系統(tǒng)控制模式為了確保整車上、下電的安全性和可靠性，必須嚴格定義各電氣部件的上、下電流程，且各電氣部件的上、下電狀態(tài)必須經(jīng)各控制器及時反饋給BMS,進行“握手”確認后才執(zhí)行下一步上、下電操作，否則會導致意外事故。(1)上電模式

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修(1)上電模式如圖3-2所示為整車高壓上電控制邏輯圖。當BCM同時監(jiān)測到點火開關的高壓上電信號(Key-ST信號）、制動開關信號后（即發(fā)出WAKE-UP信號），然后BCM接通ACC、IG(IG1、IG2、IG3、IG4)繼電器，整車進入低壓上電及低壓檢測模式，同時喚醒所有CAN總線。BMS、VCU、充配電管理單元、MCU、空調(diào)壓縮機控制器、PTC加熱控制器被CAN喚醒后即啟動自檢模式，各自讀取系統(tǒng)故障碼，同時檢測各自高壓互鎖是否完整，以及進行單體電芯的循環(huán)檢測。如果某模塊內(nèi)部出現(xiàn)嚴重故障碼、高壓互鎖、單體電芯（

溫度、電

壓）、CAN通信、動力系統(tǒng)防盜有一項異常，將停止上電流程，同時將故障信息通過CAN總線發(fā)送至組合儀表，組合儀表顯示故障信息或點亮故障指示燈。在以上檢測完成且正常后，BMS閉合主負接觸器，并對主負接觸器斷路、預充電阻斷路、預充接觸器粘連、主正繼電器粘連進行檢測，如果檢測成功，閉合預充接觸器。由于電動機及高壓線路中包含容性、感性元件，為防止過大的電流對這些元件造成沖擊，如果主負接觸器閉合后檢測成功，先閉合預充接觸器，車輛進入預充電狀態(tài)。

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修在預充階段，BMS對預充接觸器斷路、整車高壓絕緣進行檢測。如果此時BMS檢測預充接觸器斷路或整車高壓絕緣異常，則停止上電流程，且系統(tǒng)生成并存儲故障碼，

同時將故障信息通過CAN總線發(fā)送至組合儀表，組合儀表顯示故障信息或點亮故障指示燈。在預充階段，BMS對預充接觸器斷路、整車高壓絕緣進行檢測。如果此時BMS檢測預充接觸器斷路或整車高壓絕緣異常，則停止上電流程，且系統(tǒng)生成并存儲故障碼，

同時將故障信息通過CAN總線發(fā)送至組合儀表，組合儀表顯示故障信息或點亮故障指示燈。圖3-2整車高壓上電控制邏輯圖

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修當預充電阻兩端電壓達到母線電壓的90%時，BMS閉合主正繼電器，并對主正繼電器斷路進行檢測，如果檢測通過，則斷開預充接觸器，車輛進入放電模式。MCU接受高壓并進行判定，最后通過動力CAN向VCU發(fā)送系統(tǒng)準備完成、高壓系統(tǒng)已上電信息，組合儀表接收到VCU發(fā)送的信息后，點亮儀表上“OK”指示燈，上電完成。如果在此過程中，BMS檢測主正繼電器異常，將停止上電流程，且系統(tǒng)生成并存儲故障碼，同時將故障信息通過CAN總線發(fā)送至組合儀表，組合儀表顯示故障信息或點亮故障指示燈。主負繼電器、預充繼電器的控制線路原理圖如圖3-3所示。圖3-3繼電器控制線路原理圖

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修目前純電動轎車的低壓電源一般由12V的鉛酸低壓蓄電池提供，不僅要為低壓控制系統(tǒng)供電，還需為轉(zhuǎn)向助力電機、刮水器電機、安全氣囊及后視鏡調(diào)節(jié)電機等提供電源。為保證低壓蓄電池能持續(xù)為整車控制系統(tǒng)供電，低壓蓄電池需有充電電源，而DC-DC變換器即可滿足這一需求，因此，當點火開關打開或車輛充電時，主正繼電器閉合后，即高壓上電完成后系統(tǒng)也會啟動DC-DC變換器，以保證低壓電源持續(xù)供電。(2)下電模式在車輛下電時，BCM接收到點火開關OFF命令，通過動力CAN總線發(fā)送至VCU,VCU解析信號后通過動力CAN首先發(fā)送至充配電管理單元，充配電管理單元接收到點火開關OFF命令后關斷DC-DC變換器控制，低壓12V輸出停止；直流電停止后，再向BMS發(fā)送下電指令，高壓上電工作原理BMS接收到下電命令，依次斷開主正和主負接觸器，高壓下電，整車進入下電模式，具體流程如圖3-4所示。(3)充電模式當充配電管理單元檢測到充電連接確認(CC)、控制確認(CP)信號時，系統(tǒng)即進入充電模式；充配電管理單元通過動力CAN激活BMS、VCU、MCU、儀表；

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修BMS被激活后，會主動發(fā)送動力電池溫度、SOC、絕緣、故障等信息到VCU及充配電管理單元；充配電管理單元、BMS、VCU及MCU檢測信息無異常，同時充配電管理單元內(nèi)部將充電連接信號從高電位(+B)拉低至低電位(0V);BMS控制主負、預充、主正繼電器依次閉合，為

保證低壓控制電源持續(xù)供電，DC-DC變換器激活處于工作狀態(tài)，具體流程如圖3-5所示。圖3-4整車高壓下電控制邏輯圖

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修在充電模式下，MCU接收到充電信號后，會禁止車輛行駛，保證車輛在充電時處于行駛鎖止狀態(tài)，同時，BMS根據(jù)動力電池狀態(tài)信息限制充電功率，保護動力電池。(4)充電過程對于動力電池，由于其低溫時不具有很好的充放電特性，甚至還伴隨一定的危險性，因此基于安全考慮，還應在系統(tǒng)進入充電模式之前進行一次溫度判別。圖3-5慢充流程圖

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修當動力電池溫度低于0℃時，系統(tǒng)進入充電預熱模式，此時可通過接通直流變換器對輔助蓄電池進行供電，通過

熱管理系統(tǒng)對動力電池組進行預熱；當動力電池組內(nèi)的溫度高于0℃時，系統(tǒng)可進入充電模式，即閉合主正繼電器。無論在充電狀態(tài)還是在放電狀態(tài)，極易出現(xiàn)電壓、溫度不均衡的現(xiàn)象，電池的電壓不均衡與溫度不均衡將極大地妨礙動力電池性能的發(fā)揮。充電過程中可通過電壓比較及控制線路使得電壓較低的單體電池充電電流增大，而讓電壓較高的電池單體充電電流減小，進而實現(xiàn)電壓均衡的目的。當電池單體溫度傳感器監(jiān)測出各單體電池溫度不均衡時，通過整車熱管理系統(tǒng)，以達到溫度均衡的目標。如圖3-6所示，充電過程包括以下四個階段：1)預充電階段：使用充電設備對動力電池進行充電時，充電器先以0.02C的電流值啟動充電，當BMS檢測到最低單體電池電壓在2000mV以上時即可轉(zhuǎn)到恒流充電模式。2)恒流充電階段：充電器以BMS規(guī)定的最大電流進行恒定電流值輸出。3)恒壓充電階段：恒流充電末期，當動力電池組中任意一個單體電池電壓值達到上限報警值時，充電器按照BMS發(fā)出的指令轉(zhuǎn)到恒壓輸出，電流值按照BMS的指令

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修進行調(diào)整，直至任意單體電池電壓值達到單體電池電壓上限切斷值。4)充電結(jié)束：任意單體電池電壓值達到單體電池電壓上限切斷值，充電機按照BMS的指令停止充電。(5)故障模式BMS在任何模式下檢測到故障，均進入故障模式，同時上報故障狀態(tài)和相關故障碼。故障模式是控制系統(tǒng)中常出現(xiàn)的一種狀態(tài)，由于動力電池管理系統(tǒng)的使用關系到用戶的人身安全，因而系統(tǒng)對于各種相應模式均采取“安全第一”的原則。同時動圖3-6慢充系統(tǒng)充電過程

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修力電池管理系統(tǒng)對于故障的響應還需根據(jù)故障等級而定，當其故障級別較低時，系統(tǒng)可采取報錯或者發(fā)出警告信號的方式告知駕駛?cè)?；而當故障級別較高，甚至伴隨有危險時，系統(tǒng)將采取斷開高壓繼電器的控制策略，常見的動力電池模塊故障有以下幾個類型：1)過溫。動力電池模塊過溫分兩種情況：一種是傳感器故障導致信號采集失真；另一

種是動力電池模塊自身內(nèi)阻過大，導致在充電或放電過程中發(fā)熱過大。動力電池模塊出現(xiàn)過溫時，儀表會報動力電池模塊過溫故障。如果出現(xiàn)動力電池模塊過溫情況，請立即將車輛靠路邊?？?，聯(lián)系維修工作人員進行處理。2)SOC跳變。動力電池模塊SOC跳變的原因是動力電池模塊內(nèi)部單體有一節(jié)或幾節(jié)自身故障導致單節(jié)電壓被拉低，車輛SOC根據(jù)電壓對其進行修正，在此種情況下，SOC會進行跳變，車輛對其的反應為續(xù)駛里程明顯降低。如果出現(xiàn)動力電池模塊SOC跳變情況，請立即將車輛靠路邊停靠，聯(lián)系維修工作人員進行處理。3)漏電。動力電池模塊漏電一般分兩種情況：一種是一般漏電；另一種是嚴重漏電。動力電池模塊出現(xiàn)漏電時，儀表會報動力電池故障，出現(xiàn)嚴重漏電時，車輛會自

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修動力電池模塊出現(xiàn)漏電時，儀表會報動力電池故障，出現(xiàn)嚴重漏電時，車輛會自動將動力切斷進行保護。如果出現(xiàn)動力電池模塊漏電情況，請立即將車輛靠路邊?？?，聯(lián)系廠家工作人員進行處理。漏電檢測方法有兩種：一種是用電動汽車專用診斷儀器讀取數(shù)據(jù)（漏電故障）；另一種是戴上絕緣手套、穿上絕緣鞋，確保安全的情況下用萬用表測量動力電池模塊的數(shù)據(jù)，正極對車身電壓V1、負極對地電壓V2、正負極之間總電壓V。若V1>V2,則在正極并聯(lián)電阻R(50kΩ、100kΩ、110kΩ、150kΩ,最好選100或110kΩ)后測量對地電壓為V3,那絕緣電阻R=(V1-V3/V3)×R。若V1<V2,則在負極并聯(lián)電阻R(50kΩ、100kΩ、110kΩ、150kΩ,最好選100或110kΩ)后測量對地電壓為V4,那絕緣電阻R=(V2-V4/V4)×R。若R絕緣<500Ω/V,則說明動力電池模塊漏電，應將動力電池模塊拆卸后交付廠家進行專業(yè)檢修。4)容量標定錯誤。外界人為因素對動力電池模塊容量大小、當前SOC未進行標定匹配引起的錯誤。容量標定錯誤將會導致車輛的續(xù)駛里程與當前SOC值不匹配，嚴重情況下會出現(xiàn)續(xù)駛里程跳變或因駕駛?cè)苏`判續(xù)駛里程導致車輛拋錨。

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修如果出現(xiàn)動力電池模塊容量標定錯誤，請聯(lián)系廠家工作人員進行處理。一般的處理方法

是在條件允許的情況下，通過充電柜對車輛進行放電至車輛自動切斷動力

，然后給車輛進行充電至SOC為100%,在SOC為90%左右時，通過前艙動力電池的診斷CAN口連接上位機，打開電池管理器監(jiān)控系統(tǒng)，采集到車輛充電到SOC為100%時的本次充電容量，將此充電容量對應于SOC100%重新標入電池管理器中，恢復車輛上電，車輛恢復正常。如果不能通過充電柜對車輛進行放電，則需要在SOC盡量小的情況下將車輛停放在充電位上，開啟PTC制熱將車輛電量放電至動力自動切斷，然后給車輛進行充電至SOC為100%,在SOC為90%左右時，通過前艙的診斷CAN口連接上位機，打開動力電池管理器監(jiān)控系統(tǒng)，采集到車輛充電到SOC為100%時的本次充電容量，將此充電容量對應于SOC100%重新標入電池管理器中，恢復車輛上電，車輛恢復正常。車輛電池管理器自帶有修復功能，如果上述兩種情況均無法操作，車輛在多次充放電后會將車輛容量修正為接近實際容量。5)動力電池模塊保護結(jié)構或自身被撞。

由于外界人為或環(huán)境因素，可能導致動力電池模塊在行駛過程中被撞到，嚴重情況下可能會導致動力電池模塊內(nèi)部芯體損壞。

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修動力電池有多層設計保護措施，包括防撞鋼管、防刮鐵板、動力電池模塊托盤。如果防撞鋼管被撞或者防刮鐵板被撞壞，則需要更換新的配件；如果動力電池模塊托盤刮傷，則需要補防銹漆、涂PVC膠；如果動力電池模塊托盤嚴重變形，則將動力電池模塊拆卸后交付廠家進行專業(yè)檢修；如果動力電池模塊內(nèi)部進水，請立即聯(lián)系廠家工作人員進行現(xiàn)場處理。6)動力電池模塊其他故障。動力電池模塊出現(xiàn)其他故障，請立即聯(lián)系廠家工作人員進行現(xiàn)場處理。3.動力電池管理系統(tǒng)線路結(jié)構BMS的主要功能有充放電管理、繼電器控制、功率控制、動力電池異常狀態(tài)報警和保護、SOC/SOH計算、自檢以及通信功能等；電池信息采集系統(tǒng)(BIC)的主要功能有電池電壓采樣、溫度采樣、電池均衡、采樣線異常檢測、通信等；動力電池采樣線的主要功能是連接動力電池管理系統(tǒng)和電池信息采集器，實現(xiàn)二者之間的通信及信息交換，其線路結(jié)構組成有以下幾種：(1)BMS電源線路如圖3-7所示為動力電池管理模塊線路原理圖，從中可以看出，模塊電源由兩部

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修分供給：一路由輔助蓄電池正極通過熔絲F1/4給BMS模塊提供?；痣娫矗涣硪宦酚蒊G3繼電器通過熔絲F1/34給BMS模塊提供IG起動電源；通過模塊端子BK45B/2和BK45B/21提供接地。新能源汽車的BMS既要參與點火開關打開后的工作及通信，還要滿足車輛在點火開關關閉、充電時的工作及通信，所以BMS的+B電源的作用就是保證在這兩個狀態(tài)時BMS能正常工作及通信。如果+B電源出現(xiàn)故障，將導致BMS啟動及通信失敗，致使整車高壓上電失敗。圖3-7動力電池管理模塊線路原理圖

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修IG電源作為BMS的喚醒信號，同時為主正、主負及預充接觸器提供工作電源，還作為BMS低壓下電后啟動休眠模式的時間參考信號。如果此電源出現(xiàn)故障，將導致主正、主負及預充接觸器失去工作電源，致使高壓上電失敗。(2)動力電池信息采集系統(tǒng)(BIC)線路BIC單元安裝在動力電池內(nèi)部，共4個BIC單元，如圖3-8所示，

以監(jiān)測其中每個電池單體的電壓和電池組的溫度。BIC通過通信轉(zhuǎn)換模塊將相關信息上報BMS,并根據(jù)BMS的指令執(zhí)行單體電壓均衡。BIC包含采集模塊、采集線束、溫度傳感器等，如圖3-9所示。圖3-8動力電池信息采集系統(tǒng)(BIC)及控制單元(BMU)圖3-9動力電池信息采集系統(tǒng)結(jié)構組成

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修(3)接觸器控制線路在上、下電及充電過程中，高壓線路有不同的路徑，所以對路徑要進行單獨的控制和切換，這些切換控制都由動力電池組內(nèi)部的接觸器完成，從而實現(xiàn)電源分配、接通、斷開。動力電池內(nèi)部有3個接觸器，分別為主正接觸器、主負接觸器、預充接觸器。其中主正接觸器主要控制動力電池輸出的高壓電流向負載；預充接觸器是為了保護電機以及內(nèi)部大容量電容等感性負載，在初始接通狀態(tài)下，不會因為電流過大而損壞，而通過預充電阻；主負接觸器主要負責動力電池電能輸出，斷開后動力電池電能

將無法輸出，如圖3-10所示。(4)CAN通信線路BMS的啟動和信息傳輸都需要通過動力CAN總線完成，如圖3-11所示為動力電池CAN總線線路原理圖。踩住制動踏板，打開點火開關，BCM接收到點火開關打開及踩制動踏板信息后激活，通過動力CAN總線將這一信息發(fā)送至BMS,BMS接收到此信息后被喚醒，同時進行自檢及數(shù)據(jù)計算和讀取，自檢完成后，BMS將動力電池電量值(SOC)、電池電壓、電池溫度等信息發(fā)送至總線；儀表接收到此信息后，顯示電池電量及剩余行駛里

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修程等信息；VCU接收到此信息后，判斷動力電池是否準備就緒，是否可以高壓上電VCU判斷結(jié)束后，通過動力CAN總線發(fā)送整車上電請求信息至BMS，BMS接收到此信息后對接觸器控制進行高壓上電；同時，在系統(tǒng)點火開關打開或充電時，VCU通過動力CAN總線喚醒驅(qū)動電機控制器，使驅(qū)動電機控制器處于激活狀態(tài)，使之為輔助蓄電池提供電源，保證輔助蓄電池電源持久、充足。如果BMS通信的動力CAN總線出現(xiàn)故障，將導致以上信息無法進行交換，動力電池高壓上電無法實現(xiàn)。4.動力電池的安全管理動力電池的安全管理主要包含電池安全、高壓互鎖、高壓絕緣、碰撞安全這四方面的管理。通過對這幾方面的性能檢測以及控制，就可以實現(xiàn)動力電池的安全使用

，進而保證車輛的整體安全性能以及維護的安全性。(1)電池安全電池安全主要包括內(nèi)部短路、大電流放電、氣體排放、燃燒四個方面，其中內(nèi)部短路是因為鋰離子在負極堆積形成枝晶，刺穿隔膜，形成內(nèi)部短路；而大電流放電是因為內(nèi)部短路、隔膜穿透，從而產(chǎn)生巨大熱量，溫度上升，短路擴大，形成惡性循環(huán)

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修；氣體排放是因為電解液在大電流、高溫下電解，產(chǎn)生氣體，導致內(nèi)壓上升，嚴重時沖破殼體；燃燒是在殼體

破裂時電池內(nèi)部可燃物與空氣接觸，導致燃燒，同時引燃電解質(zhì)發(fā)生爆炸。

圖3-10動力電池內(nèi)部繼電器控制線路原理圖圖3-11動力電池CAN總線線路原理圖

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修(2)高壓互鎖高壓互鎖(HighVoltageInterLock,HVIL)的目的是用來確認整個高壓系統(tǒng)的完整性的，當高壓系統(tǒng)回路斷開或者完整性受到破壞的時候，就需要啟動安全措施了。HVIL的存在，可以使得在高壓母線上電之前，就知道整個系統(tǒng)的完整性，也就是說在電池系統(tǒng)主負接觸器閉合給電之前就防患于未然。HVIL主要通過插接器的低壓連接回路完成的，如圖3-12所示。高壓互鎖線路是在高壓插接器內(nèi)部增加低壓檢測線路，一般模塊端插接器為兩個插孔，線束端插接器為兩個內(nèi)部短路的插腳。如果高壓線束的插接器連接，模塊端插接器的兩個插孔被線束端兩個插腳短路接通，只要檢測模塊端兩個線束的電壓或波形狀態(tài)，即可確認插接器連接狀態(tài)，即可確認高壓線路的完整性。圖3-12高壓插接器互鎖端子

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修1)高壓互鎖線路的分類。按照線路特點，高壓互鎖線路分為串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種，其檢測模塊主要有VCU或BMS。①

串聯(lián)式。通過一條低壓線路，將主要高壓模塊的模塊端高壓插接器和線束端的高壓插接器短路連接，整車控制系統(tǒng)通過檢測此線路上的信號就可知道高壓部件連接的完整性，其連接結(jié)構如圖3-13所示。

②

并聯(lián)式。如圖3-14所示為并聯(lián)式高壓互鎖線路連接原理圖。高壓互鎖線路集成在高壓控制模塊內(nèi)部，外部沒有連接線束，每個高壓插頭互鎖線路由模塊單獨檢測，如果某一高壓插接器連接出現(xiàn)故障，模塊就會立即判斷出故障部位，方便檢測和維修。按照高壓互鎖線路的信號特點，目前可分為電壓監(jiān)測型、占空比監(jiān)測型兩種。①

電壓監(jiān)測型。VCU通過內(nèi)部線路輸出一個恒壓恒流的9V左右的電壓，通過高壓互鎖線路將所有高壓元件以及高壓線纜插接器串聯(lián)起來，最后通過空調(diào)壓縮機插接器連接至接地，如圖3-15所示。高壓插接器及元件連接正常無斷開現(xiàn)象時，VCU內(nèi)部檢測點A電壓為0;高壓插接器及元件連接有任一斷開現(xiàn)象時，VCU內(nèi)部檢測點A電壓為9V左右。②

占空比監(jiān)測型。整車控制系統(tǒng)通過模塊內(nèi)部產(chǎn)生一個頻率恒定的占空比信號，

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修圖3-13串聯(lián)式高壓互鎖線路連接原理圖圖3-14并聯(lián)式高壓互鎖線路連接結(jié)構原理圖通過端子輸出至高壓互鎖線路，高壓互鎖線路將所有高壓元件以及高壓線纜插接器串聯(lián)起來，最后通過另一條線路（檢測回路）回到整車控制系統(tǒng)，如圖3-16所示。高壓插接器及元件連接正常無斷開現(xiàn)象時，VCU內(nèi)部檢測到另一條線路（

檢測回路）

上為頻率恒定的占空比信號，即判定高壓系統(tǒng)連接處于完整狀態(tài)；如果高壓插接器及元件連接有任一斷開現(xiàn)象時，VCU內(nèi)部將檢測不到頻率恒定的占空比信號，

即判定高壓互鎖斷開，啟動系統(tǒng)保護功能，有可能導致高壓不上電，車輛無法運行以及充電。2)比亞迪（秦）EV電動汽車系列高壓互鎖線路的組成。

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修圖3-15高壓互鎖線路原理圖圖3-16高壓互鎖線路結(jié)構圖比亞迪（秦）EV電動汽車系列高壓互鎖線路主要分為兩路：高壓互鎖1和高壓互鎖2,如圖3-17所示。高壓互鎖1用來檢測直流高壓插接器連接的完整性；高壓互鎖2用來檢測交流(220V)高壓插接器連接的完整性。兩路高壓互鎖均由BMS進行檢測，且均采用串聯(lián)、占空比監(jiān)測的方式。(3)高壓絕緣《電動汽車安全要求》(GB18384—2020)中明確定義：高壓就是直流大于60V且小于1500V、交流大于30V且小于1000V,這是B級電壓，就是通常說的新能源汽車

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修的高壓，這種電壓會讓人產(chǎn)生肌肉收縮、血壓上升、呼吸困難甚至死亡，所以就帶來了一個安全的問題。安全問題涉及面較廣，包括車輛生產(chǎn)、使用、維修等都會給人帶來觸電的危險，所以簡單說高壓安全技術就是防止高壓對人造成傷害的技術。新能源汽車的絕緣狀況以直流正負母線對地（

車身）的絕緣電阻來衡量。電動汽車的國際標準規(guī)定，絕緣電阻值R除以電動汽車直流系統(tǒng)標稱電壓U，結(jié)果應大于100Ω/V,才

符合安全要求。

圖3-17高壓互鎖線路原理圖

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修電氣系統(tǒng)是新能源汽車的重要組成部分。根據(jù)不同用途，新能源汽車的電氣系統(tǒng)通常分為低電壓系統(tǒng)和高電壓系統(tǒng)。前者為車輛的中央控制器和燈光

、刷水器等提供電能，一般采用直流12V或24V電源，車用低電壓系統(tǒng)的設計與結(jié)構布置采用相應的規(guī)范與標準，技術成熟、可靠性高。后者為車輛的驅(qū)動電機等大功率部件提供電能。新能源汽車高壓系統(tǒng)主要由慢充系統(tǒng)、驅(qū)動電機控制器和驅(qū)動電機、充配電管理單元、空調(diào)系統(tǒng)、連接電纜等電器設備組成。高壓一般在直流100V以上，采用較高的電壓規(guī)范，減小了電器設備的工作電流、降低了電器設備和整車集成的重量。但是，較高的工作電壓對高電壓系統(tǒng)與車輛底盤之間的絕緣性能提出了更高的要求。高壓電纜線絕緣介質(zhì)老化或受潮濕環(huán)境影響等因素都會導致高電壓線路和車輛底盤之間的絕緣性能下降，電源正、負極引線將通過絕緣層和底盤構成漏電流回路，使底盤電位上升，不僅會危及乘客的人身安全，而且將影響低壓電器和車輛控制器的正常工作。當高電壓線路和底盤之間發(fā)生多點絕緣性能嚴重下降時，還會導致漏電回路的熱積累效應，可能造成車輛的電器火災。因此，實時、定量地檢測高壓電氣系統(tǒng)相對車輛底盤的電器絕緣性能，對保證乘客安全、電器設備正常工作和車輛安全運行具有重要意義。對于封閉回路的高壓直流電氣系統(tǒng)，其絕緣性能通常用電氣系統(tǒng)中電源對地漏電

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修電流的大小來表征?，F(xiàn)在普遍使用的三種漏電流檢測的方法是輔助電源法、電流傳感法和橋式電阻

法。本書重點介紹橋式電阻法。如圖3-18所示為橋式電阻法絕緣電阻監(jiān)測線路原理圖，A點與動力電池正極相連，B點與動力電池負極相連，O點與車輛底盤相連。U0為動力電池高壓電源的輸出電壓，Rg1、Rg2分別為高壓電源正、負極引線對底盤的一種等效絕緣電阻，此電阻的數(shù)值不是固定的，是隨環(huán)境等各因素變化的，R為限流電阻，可以取一個合適較大數(shù)值，如取R=51kΩ。圖3-18新能源汽車橋式電阻法絕緣監(jiān)測線路結(jié)構原理圖

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修T1、T2為電子控制開關管，控制單元通過T1和T2讓其導通與截止，改變點A和點B之間的等效電阻和I,根據(jù)U0、I和等效電阻之間的關系，便可以計算出Rg1和Rg2的阻值。如圖3-19所示為新能源汽車絕緣電阻測量原理，圖中Rc1、Rc2為標準阻值為51kΩ。其監(jiān)測的工作原理如下：相對電壓U0而言，開關管T1和T2的導通電壓很小，可以忽略不計。在電動汽車運行過程中，電壓U0不是恒定不變的，其讀數(shù)需要和電流I同時采集。圖3-19新能源汽車絕緣電阻測量原理

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修1)當T1導通、T2截止時，橋式線路的等效形式為Rg1與Rc1并聯(lián)后與Rg2串聯(lián)，如圖3-20所示。這時，電源電壓為U01、電流為I1:2)當T2導通、T1截止時，橋式線路的等效形式為Rg2與Rc2并聯(lián)后與Rg1串聯(lián)，

如圖3-21所示。這時，電源電壓為U02、電流為I2:圖3-20T1導通、T2截止時，橋式線路等效形式

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修當高壓電源正、負極引線對底盤絕緣性能較好，滿足Rg1>10Rc1、Rg2>10Rc2時，可以做以下近似處理：Rg1Rc1/(Rg1+Rc1)≌Rc1,Rg2Rc2/(Rg2+Rc2)≌Rc2。由以上四式可得到：Rg1=U02/(I2-Rc2),Rg2=U01/(I1-Rc1)。3)如果絕緣電阻Rg1、Rg2之和小于250kΩ,說明電流I大于2mA,則T1和T2同時截止，電源的正、負極引線電纜對底盤的絕緣性能都不好，檢測系統(tǒng)不再單獨檢測Rg1和Rg2,并立即發(fā)出警告信號，同時BMS斷開正負繼電器，停止整車高壓上電。(4)碰撞安全圖3-21T2導通、T1截止時，橋式線路的等效形式

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修汽車遭受碰撞時，汽車安全氣囊(SRS)模塊檢測到的碰撞傳感器信號，通過CAN總線將數(shù)據(jù)發(fā)送至BMS,BMS隨即控制動力電池組內(nèi)部高壓繼電器關閉，切斷高壓回路，執(zhí)行下電管理，防止觸電事故發(fā)生，如圖3-22所示。任務實施1)在教師的引導下，

以小組為單位學習相關技能，并完成下列作業(yè)。①

動力電池管理系統(tǒng)包括有哪些？

。②

動力電池管理系統(tǒng)的主要功能有哪些？圖3-22汽車安全氣囊(SRS)模塊工作原理

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修

。③

動力電池的安全管理有哪些？

。2)在教師的引導下分組，以小組為單位學習相關知識，并結(jié)合動力電池管理系統(tǒng)線路圖，完成以下作業(yè)。①

認識線路圖中的元素、編碼、規(guī)則。②

勾畫出線路圖中的系統(tǒng)通信線路。③

在車輛上查找系統(tǒng)部件，繪制部件線路圖。④

按照下列表格索引，測量線路和元件標準值，并完成下列數(shù)據(jù)采集表格。

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修評價反饋一

、學習效果評價找一輛不同車型的新能源汽車，完成與本任務相同的作業(yè)。二

、學習過程評價任務拓展1)能夠詳細描述動力電池熱管理工作邏輯。2)查閱其他車型資料對比功能區(qū)別。

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修動力電池熱管理動力電池最佳的工作溫度為25℃左右，但動力電池工作電流大，產(chǎn)生熱量多，同時電池包處于一個相對封閉的環(huán)境，就會導致動力電池的溫度上升。同時，在低溫下充電及車輛行駛中，將導致動力電池性能急劇下降。因此，電動汽車通過引入外部暖風、空調(diào)熱源、空調(diào)冷源，實現(xiàn)低能耗熱管理控制，增加車輛續(xù)駛里程。電動汽車整車熱管理結(jié)構組成包括暖風控制系統(tǒng)、空調(diào)制冷控制系統(tǒng)、動力電池液體溫控循環(huán)系統(tǒng)三大部分，如圖3-23所示。動力電池

熱管理系統(tǒng)將空調(diào)、暖風部分的液體溫控循環(huán)系統(tǒng)與動力電池的液態(tài)溫控系統(tǒng)打通，中間通過一個四通閥對冷卻液進行導向，通過空調(diào)制冷系統(tǒng)以及板式熱交換器，為動力電池進行強制預熱及強制冷卻。按系統(tǒng)功能分，熱管理模式分為：預熱管理、強制冷卻、內(nèi)循環(huán)管理三種；按工作狀態(tài)分為運行熱管理和充電熱管理。所以在運行熱管理、充電熱管理中又包含預熱管理、強制冷卻、內(nèi)循環(huán)管理。1.運行預熱在車輛運行（放電）模式下，當動力電池溫度低于0℃時加熱開啟，高于3℃加熱

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修關閉。圖3-24中藍色虛線所指為運行預熱循環(huán)控制圖。運行預熱引入暖風部分工作時所產(chǎn)生的熱源，由冷卻液作為介質(zhì)，通過接通后的四通閥將液體導向動力電池組。這既能給電池芯快速加溫，又完全不消耗動力電池的電量。一旦動力電池溫度達到標定值，

四通閥就會斷開連接。斷開后的空調(diào)暖風系統(tǒng)，與動力電池的溫控系統(tǒng)恢復各自獨立運行。圖3-23整車熱管理結(jié)構組成

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修如圖3-25所示為熱循環(huán)系統(tǒng)線路原理圖。BMS將動力電池溫度預熱請求信息通過動力CAN發(fā)送至網(wǎng)關控制器，網(wǎng)關控制器接收到動力電池的預熱請求信息后，將速率為500kbit/s的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為速率為125kbit/s的數(shù)據(jù)，通過舒適2CAN總線發(fā)送至空調(diào)控制器及PTC加熱控制器。PTC加熱控制器接收到預熱請求信息后啟動，開始加熱冷卻液?？照{(diào)控制器接收到預熱請求信息后通過四通水閥位置傳感器檢測水閥位置，然后接通動力電池回流的圖3-24運行預熱循環(huán)控制圖（見彩插）

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修冷卻管路與暖

風水泵進水管路，

同時暖風水箱出水管路與動力電池循環(huán)水泵進水管路接通?？照{(diào)控制器控制暖風水泵繼電器工作，暖風水泵電源接通，暖風水泵運轉(zhuǎn)，為冷卻液循環(huán)提供壓力。此時空調(diào)控制器根據(jù)當前的冷卻液溫度信息通過端子G2IB/6輸出PWM占空比信號，控制電池水泵運轉(zhuǎn)速度（

冷卻液流量）。占空比越大，水泵轉(zhuǎn)速越高，反之，圖3-25熱循環(huán)系統(tǒng)線路原理圖

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修水泵轉(zhuǎn)速越低，管路內(nèi)加熱的冷卻液開始流動至動力電池箱內(nèi)部冷卻管路，為動力電池預熱。同時空調(diào)控制器通過冷卻液溫度傳感器檢測冷卻液溫度，當溫度達到設定的閾值后，四通水閥旋轉(zhuǎn)，接通暖風水箱出水管路與暖風水泵進水管路，同時接通動力電池回水管路與動力電池循環(huán)泵進水管路，此時暖風循環(huán)管路和動力電池內(nèi)部循環(huán)管路隔斷，各自根據(jù)當前系統(tǒng)的狀態(tài)獨立運行。2.運行中的內(nèi)循環(huán)管理在車輛運行過程中，動力電池溫度會持續(xù)上升，如果不加以控制，將嚴重影響動力電池性能，甚至發(fā)生火災事故。因此動力電池設置了內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，以降低電量消耗及延長電池使用壽命。其循環(huán)過程如圖3-26所示。在車輛運行過程中，當BMS檢測到動力電池內(nèi)部溫度達到設定的閾值時，就會通過動力CAN發(fā)送熱管理信息至網(wǎng)關控制器，網(wǎng)關控制器接收到動力電池熱管理信息后，將速率為500kbit/s的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為速率為125kbit/s的數(shù)據(jù)，通過舒適2CAN總線發(fā)送至空調(diào)控制器?？照{(diào)控制器控制四通水閥旋轉(zhuǎn)，并通過位置傳感器檢測水閥位置，接通暖風散熱

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修器出水管路與暖風水泵進水管路，同時接通動力電池回水管路與動力電池循環(huán)泵進水管路，此時暖風循環(huán)管路和動力電池內(nèi)部循環(huán)管路隔斷，各自根據(jù)當前系統(tǒng)的狀態(tài)獨立運行。同時，空調(diào)控制器根據(jù)當前的冷卻液溫度信息通過端子G2IB/6輸出PWM占空比信號，控制電池水泵運轉(zhuǎn)速度（冷卻液流量）。占空比越大，水泵轉(zhuǎn)速越高，反之，水泵轉(zhuǎn)速越低，管路內(nèi)加熱的冷卻液開始流動至動力電池箱內(nèi)部冷卻管路，為動力電池散熱。圖3-26內(nèi)循環(huán)管理圖

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修3.運行中的強制冷卻在內(nèi)循環(huán)過程中，BMS檢測動力電池溫度，當動力電池溫度高于預設的閾值時(38℃),BMS發(fā)出動力電池強制冷卻請求信息至網(wǎng)關控制器，網(wǎng)關控制器接收到動力電池強制冷卻請求信息后，將速率為500kbit/s的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為速率為125kbit/s的數(shù)據(jù)，通過舒適2CAN總線發(fā)送至空調(diào)控制器和空調(diào)壓縮機控制單元。如圖3-27所示為運行散熱（冷卻）循環(huán)控制圖，藍色虛線條為冷卻液流動方向，綠色虛線條為空調(diào)制冷劑流動方向。圖3-27運行散熱（冷卻）循環(huán)控制圖（見彩插）

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修如圖3-28所示為熱管理控制線路原理圖?？照{(diào)壓縮機控制單元接收到強制冷卻請求信息后，啟動空調(diào)壓縮機運行，制冷劑開始循環(huán)流動?？照{(diào)控制單元根據(jù)當前冷卻液溫度傳感器數(shù)據(jù)控制熱交換器電子膨脹閥工作，調(diào)節(jié)進入板式熱交換器的制冷劑流量。如果此時空調(diào)

制冷功能沒有打開，空調(diào)控制器將通過空調(diào)電子膨脹閥關閉去往駕駛室內(nèi)蒸發(fā)箱的制冷管路。此時，動力電池水泵高速工作，通過板式熱交換器降低從動力電池內(nèi)部流出的冷卻液溫度，再通過動力電池水泵壓入動力電池箱內(nèi)部冷卻管路，形成散熱冷卻循環(huán)，降低動力電池溫度。當空調(diào)控制單元通過冷卻液溫度傳感器檢測到動力電池溫度低于32℃時，空調(diào)控制器通過舒適2CAN總線發(fā)送空調(diào)壓縮機停止命令至空調(diào)壓縮機控制單元，空調(diào)壓縮機控制單元停止空調(diào)壓縮機運行，制冷劑停止循環(huán)，強制冷卻結(jié)束，系統(tǒng)進入內(nèi)循環(huán)模式。4.充電預熱在低溫條件下充電，BMS系統(tǒng)因動力電池內(nèi)部溫度低而對充電電流進行限制，只能在十幾安甚至幾安的狀態(tài)下充電，只有在經(jīng)過較長時間的低速充電之后，因電池芯自然升溫，充電電流才慢慢提高。這嚴重影響充電時間，尤其是快充。

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修車輛配置有充電前的預熱方案，如果環(huán)境溫度過低，在連接充電樁之后，系統(tǒng)首先對動力電池進行預加溫。當動力電池內(nèi)部溫度迅速達到合適的數(shù)值后，再啟動快速充電。這不僅減少了充電時間，同時還避免低溫狀態(tài)下快充對電池芯可能造成的傷害，其控制方式與運行預熱相同，此處不再重復。慢充電模式：

當動力電池溫度低于0℃時加熱開啟，高于3℃時加熱關閉。快充電模式：

當動力電池溫度低于10℃時加熱開啟，高于12℃時加熱關閉。圖3-28熱管理控制線路原理圖

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修5.充電中的強制冷卻慢充模式：當動力電池溫度高于38℃時冷卻開啟，低于32℃時冷卻關閉。快充模式：動力電池溫度高于32℃時冷卻開啟，低于28℃時冷卻關閉。其控制方式與內(nèi)循環(huán)管理和運行強制冷卻控制方式相同，此處不再重復。任務2動力電池管理系統(tǒng)常見故障分析與診斷任務描述一輛電動轎車，來到修理廠修理，車主向業(yè)務員主訴車輛儀表提示檢查動力電池，高壓不能上電。您作為服務顧問，試車后請確定故障嚴重程度。跟客戶說明維修的大約用時和費用。任務目標1.知識目標1)能描述電動汽車動力電池控制系統(tǒng)的結(jié)構和工作原理。2)能描述電動汽車動力電池控制系統(tǒng)故障產(chǎn)生機理和工作原理。3)能描述電動汽車CAN總線控制的基本結(jié)構和工作過程。4)能描述與動力電池控制系統(tǒng)有關的部件

，并能準確描述其工作原理。

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修2.能力目標1)可以借助原廠資料（維修手冊）準確描述電動汽車動力電池控制系統(tǒng)的結(jié)構和工作原理。2)能借助原廠維修資料和對車輛的理解，對動力電池高壓上電故障進行系統(tǒng)分析。3)能借助原廠維修資料和對車輛的理解，對動力電池控制系統(tǒng)控制單元工作異常故障進行系統(tǒng)分析。4)能借助原廠維修資料和對車輛的理解，對車輛動力電池無法上電常見故障進行系統(tǒng)分析。3.素質(zhì)目標1)能夠按照企業(yè)5S要求和安全生產(chǎn)規(guī)范進行操作。

2)具有一定的溝通能力和團隊合作能力。4.拓展目標1)能對同一車型的動力電池控制系統(tǒng)故障進行診斷與排除。

2)能對其他車型的同類故障進行診斷與排除。任務準備1)防護裝備：常規(guī)實訓著裝。

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修2)車輛、臺架、總成：

比亞迪（

秦）EV電動汽車整車或比亞迪（

秦）EV電動汽車整車解剖平臺。3)專用工具、設備：高壓防護工具套裝。4)輔助材料：對應車型比亞迪（秦）EV電動汽車線路圖及維修手冊。知識準備一

、無法上電常見故障現(xiàn)象1)踩制動踏板，打開點火開關，上電運行“OK”燈無法點亮，動力電池主正和預充接觸器接通后立即斷開或直接不動作，系統(tǒng)無法上電。2)連接慢充設備和電纜，動力電池主正和主負接觸器接通后立即斷開或直接不動作，系統(tǒng)無法充電。3)連接快充設備和電纜，動力電池主正和主負接觸器接通后立即斷開或直接不動作，系統(tǒng)無法充電。二

、無法上電常見故障分析如圖3-29所示為BMS線路原理圖，結(jié)合BMS結(jié)構和工作原理可知BMS對外主要由電源線路、通信線路和快充線路組成。

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修圖3-29BMS線路原理圖BMS及動力電池組作為車輛運行的能量儲備及輸送單元，其安全監(jiān)測和故障處理機制條件非常高，因此在車輛準備啟動及正常運行時，BMS是決定車輛高壓能否上

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修電的主要條件之一。如果BMS出現(xiàn)故障，將造成整車其他控制單元無法獲知動力電池電量(SOC)、車輛準備狀態(tài)以及車輛運行狀態(tài)（行駛、充電），造成BMS無法控制內(nèi)部主正、主負、預充接觸器的動作，致使高壓不上電，同時車輛行駛及其他輔助功能也將受限。動力電池內(nèi)部溫度、單體電池電壓、電池組電流是衡量電池組健康(SOH)的主要因

素，單體溫度、單體電壓和電池組電流由數(shù)據(jù)采集模塊采集并監(jiān)控，同時數(shù)據(jù)采集模塊還對電池組單體電池電壓進行均衡，使所有單體電池電壓達到一致性。如果BIC出現(xiàn)故障，BMS有可能啟動保護功能，導致輸出電量受限，嚴重時中斷整車高壓上電。BMS常見的故障現(xiàn)象是車輛上電失敗或輸出功率受限，而其成因主要包括：

1)至BMS的CAN總線開路、虛接或短路故障。2)BMS電源線路開路、虛接、短路或其自身故障。

3)動力電池組高壓輸出線路故障。4)動力電池組內(nèi)部電流、電壓傳感器或其線路開路、虛接、短路故障。5)動力電池組內(nèi)部主正、主負、預充接觸器控制線路或自身故障。

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修6)動力電池內(nèi)部高壓互鎖信號及線路開路、虛接、短路故障。

7)電池組內(nèi)部溫度傳感器信號及線路開路

、虛接

、短路故障。8)動力電池子網(wǎng)開路、虛接或短路故障。9)BIC供電電源開路、虛接或短路故障。10)電池通信轉(zhuǎn)換模塊電源開路、虛接或短路以及自身故障。

11)電池通信轉(zhuǎn)換模塊通信開路、虛接或短路故障。12)BIC電源開路、虛接或短路以及自身故障。

13)BIC通信開路、虛接或短路故障。14)BMS對動力電池進行過溫、過電壓、過電流保護。

15)動力電池電量過低，導致整車無法啟動。在對BMS及動力電池組做故障分析時，要結(jié)合系統(tǒng)線路和觀察到的現(xiàn)象認真分析

，逐步縮小故障范圍。動力電池由于技術和安全問題，一般不允許打開，只有廠家專業(yè)人員才被允許打開電池包進行診斷和檢修，所以只對動力電池組外部線路及信號做診斷分析。故障現(xiàn)象1:

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修踩制動踏板數(shù)次并保持，打開點火開關，儀表正常點亮；但動力電池電量SOC無法顯示，高壓接觸器沒有發(fā)出“咔嗒”的工作聲，儀表上可運行指示“OK”燈無法點亮；同時儀表上的動力電池故障指示燈、主警告燈、動力系統(tǒng)警告燈、充電系統(tǒng)警告燈、ESP故障燈、EPS警告燈、ABS警告燈、制動系統(tǒng)警告燈、安全氣囊警告燈、安全帶警告燈、輪胎壓力警告燈點亮；儀表中部循環(huán)顯示“請檢查車輛網(wǎng)絡”“請檢查動力系統(tǒng)”“請檢查電子駐

車系統(tǒng)”“請檢查SRS系統(tǒng)”“請檢查胎壓檢測系統(tǒng)”“請檢查ABS系統(tǒng)”“請檢查檔位系統(tǒng)”“請檢查ESP系統(tǒng)”“請檢查轉(zhuǎn)向系統(tǒng)”，如圖3-30所示；車輛無法換入D位或R位，即車輛無法行駛。圖3-30儀表信息顯示圖1

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修儀表無法顯示SOC值，說明BMS到組合儀表之間無法傳遞電量信息；加上儀表顯示ESP、EPS、ABS有故障，而這些系統(tǒng)均位于ESC-CAN上，儀表要與這些模塊進行通信，必須經(jīng)過動力CAN、網(wǎng)關控制器、ESC-CAN,再與這些模塊進行通信；儀表顯示高壓配電總成、驅(qū)動電機控制器、整車控制器這些系統(tǒng)有故障，而這些模塊均位于動力CAN，

如圖3-31所示；根據(jù)概率原則，這些模塊及總線同時損壞的概率不高，只能是某個關鍵的節(jié)點出現(xiàn)故障。組合儀表要正常顯示，動力CAN總線必須正常，動力CAN總線要想正常工作，除了各模塊電源、通信線路正常外，還有一個基本條件，即終端電阻須完好，才能保證整個網(wǎng)絡通信正常。而在動力CAN中，終端電阻在網(wǎng)關控制器與BMS中。其中各模塊的電源和不帶終端電阻的模塊及通信線路不會影響整個動力CAN通信，只會影響自身的通信，而終端電阻故障將會導致整個動力CAN通信異常。綜合以上分析，基本可以確認為BMS或網(wǎng)關控制器的動力CAN通信故障，其具體原因為：1)BMS的動力CAN通信線路開路、虛接或短路故障。2)儀表自身局部故障。

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修圖3-31車輛總線結(jié)構圖3)網(wǎng)關控制器的動力CAN通信線路開路、虛接或短路故障。4)網(wǎng)關控制器自身局部故障。故障現(xiàn)象2:踩制動踏板數(shù)次并保持，打開點火開關后，儀表正常點亮，但高壓接觸器沒有發(fā)出“咔嗒”的工作聲，此時，儀表上可運行指示“OK”燈無法點亮，而動力電池

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修故障指示燈點亮，且SOC無法顯示，如圖3-32所示；車輛無法換入D位或R位，即車輛無法行駛。動力電池故障指示燈點亮，說明BMS此時出現(xiàn)異常；儀表無法顯示SOC值，說明BMS到組合儀表之間無法傳遞電量信息；而整車控制系統(tǒng)故障燈、主警告燈、ABS、ESP等驅(qū)動系統(tǒng)故障燈沒有點亮，說明動力CAN通信正常；加上高壓不上電，大概率說明BMS沒有啟動工作。而導致以上現(xiàn)象的具體原因可能為以下的一項或多項：1)BMS電源(+B)線路開路、虛接或短路故障。2)BMS自身局部故障。

故障現(xiàn)象3:1)按壓車輛遙控器，解鎖或閉鎖車輛時，儀表中部顯示屏亮起后儀表激活，同圖3-32儀表信息顯示圖2圖3-33儀表信息顯示圖3

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修時儀表上動力電池故障指示燈激活點亮，如圖3-33所示。2)接著進入車內(nèi)，踩制動踏板數(shù)次并保持，打開點火開關后，儀表正常點亮，但高壓接觸器沒有發(fā)出“咔嗒”的工作聲，儀表上可運行指示“OK”燈沒有點亮，動力電池故障指示燈一直點亮，但動力電池電量SOC顯示正常，儀表再無其他警告燈點亮或提示文字顯示，如圖3-34所示；車輛無法換入D位或R位。3)接著按壓啟動按鍵，使車輛下電。此時儀表正常熄滅，但是動力電池故障指示燈一直點亮，15s后自行熄滅。在點火開關關閉車輛進入休眠模式下時，使用遙控器解鎖，BCM會被激活，BCM激活后將網(wǎng)關控制器、動力CAN總線激活，此時動力總線上只有BMS和組合儀表在通信（由于動力總線上連接的檔位控制器、整車控制器、驅(qū)動電機控制器是由圖3-34儀表信息顯示圖4

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修點火控制IG供電及喚醒，所以此時檔位控制器、整車控制器、驅(qū)動電機控制器不工作，即不接收和發(fā)送任何信息；由于沒有連接充電槍，暫時不考慮高壓配電總成的因素），而同時BMS通過電池子網(wǎng)、電池通信轉(zhuǎn)換模塊以及4個BIC通信，以獲取當前單體電池溫度、電壓、總電壓等信息，如果此時BMS無法獲取動力電池內(nèi)部的信息，則會進入過載保護模式，同時，通過動力CAN總線發(fā)送故障信息至組合儀表，儀表點亮動力電池故障指示燈，提示當前動力電池系統(tǒng)出現(xiàn)故障。在打開點火開關后，除動力電池故障指示燈一直點亮、“OK”燈無法點亮外，再無其他任何提示信息，結(jié)合故障現(xiàn)象1),可說明車輛動力CAN、ESC總線、舒適總線以及啟動總線正常，同時這些系統(tǒng)低壓上電自檢均正常；電池電量SOC有顯示，說明BMS工作、通信正常。在關閉點火開關后，動力CAN中BMS和組合儀表是最后進入休眠模式的，所以導致儀表上動力電池故障指示點亮15s后熄滅，即15s后BMS和組合儀表進入休眠模式。結(jié)合以上信息，基本可確認為動力電池包內(nèi)部故障，致使BMS檢測到故障信息并存儲，其具體原因為：1)動力電池子網(wǎng)開路、虛接或短路故障。

2)BIC供電電源開路、虛接或短路故障。

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修3)電池通信轉(zhuǎn)換模塊電源開路、虛接或短路以及自身故障。

4)電池通信轉(zhuǎn)換模塊通信開路、虛接或短路故障。5)BIC電源開路、虛接或短路以及自身故障。

6)BIC通信開路、虛接或短路故障。故障現(xiàn)象4:踩制動踏板數(shù)次并保持，打開點火開關后，儀表正常點亮，動力電池電量SOC顯示正常，制動踏板高度反應正常，上電過程中能聽見前機艙真空泵正常運轉(zhuǎn)聲；但高壓接觸器沒有發(fā)出“咔嗒”的工作聲，儀表上可運行指示“OK”燈無法點亮，系統(tǒng)主警告燈點亮，同時儀表中部文字提示“EV功能受限”，如圖3-35所示；車輛無法換入D位或R位。圖3-35儀表信息顯示圖5

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修所謂的EV功能，就是指車輛高壓電器、高壓線路以及低壓驅(qū)動系統(tǒng)所承擔的車輛高壓上電、動力控制功能，如動力電池高壓上電／下電控制（

包括繼電器控制、高壓互鎖檢測、絕緣檢測、溫度檢測、電壓檢測等）、驅(qū)動電機控制、充配電總成控制、高壓控制功能，以及由VCU、檔位控制器、ESP、ESP等低壓控制功能。而在這些功能控制中，如果高壓互鎖監(jiān)測、絕緣檢測、單體電池電壓／溫度監(jiān)測、電流監(jiān)測、驅(qū)動電機及MCU檢測、充配電總成檢測等出現(xiàn)異常

，將導致車輛在高壓上電過程中監(jiān)測到異常，致使高壓不上電或上電失敗，

同時，儀表將點亮主警告燈，并提示“EV功能受限”。而如果驅(qū)動系統(tǒng)以及ESP系統(tǒng)出現(xiàn)故障，在換檔行駛過程中，儀表也將點亮主警告燈，并提示“EV功能受限”，此時車輛限速9km/h，踩加速踏板無反應。由此可以看出，“EV功能受限”的成因很多、范圍很廣。儀表上動力電池故障指示燈沒有點亮，

由此可確認BMS與電池子網(wǎng)和電池通信轉(zhuǎn)換模塊以及4個BIC通信正常，即單體電池電壓／溫度監(jiān)測等正常，同時也說明BMS自身、+B電源（記憶、通信及電池通信轉(zhuǎn)換模塊、4個BIC供電電源）、電池通信轉(zhuǎn)換模塊以及4個BIC基本正常。制動真空泵正常運轉(zhuǎn)、制動踏板高度下降，說明VCU電源、通信基本正常；檔位

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修控制器、ESP故障不影響高壓上電，暫時不考慮這些部件是否有故障；故障現(xiàn)象中未涉及充電，

所以充配電總成暫時也不考慮。因此，可以確認其故障一般為高壓控制、檢測以及溫度、電壓等造成系統(tǒng)保護，其原因為以下的一項或多項：1）BMS內(nèi)故障（過溫、過電壓、過電流）造成系統(tǒng)保護。2）

主正接觸器控制和電源開路、虛接、短路。

3）

主負接觸器控制和電源開路、虛接、短路。

4）

預充接觸器控制和電源開路、虛接、短路。5）

高壓互鎖信號1開路、虛接、短路。

6）

高壓互鎖信號2開路、虛接、短路。

7）DC-DC變換器故障造成系統(tǒng)保護。8）

高壓絕緣故障造成系統(tǒng)保護。

9）BMS的IG電源故障。三

、DTC分析系統(tǒng)控制單元根據(jù)需要實時監(jiān)測特定的元器件、數(shù)據(jù)通信及線路的電壓、信號。如果受監(jiān)測的元器件、數(shù)據(jù)通信及線路的電壓、信號出現(xiàn)波動或異常，在設定時間

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修內(nèi)控制單元將確認此元器件

、數(shù)據(jù)通信及線路是否出現(xiàn)故障，

隨即在ROM中調(diào)取一個和電壓以及信號異常相對應的代碼，存儲于控制單元RAM中，這就是故障碼

，

即DTC。連接故障診斷儀器，打開點火開關，操作診斷儀器，通過VCU、BMS，讀取故障碼，實測過程中會遇到三種情況：1）

診斷儀器可以正常和VCU、BMS通信，但系統(tǒng)沒有故障記憶。2）

診斷儀器可以正常和VCU、BMS、MCU、充配電管理單元等通信，并能讀取到系統(tǒng)中所存儲的故障碼。3）

診斷儀器不能正常和VCU、BMS等通信，從而無法讀取系統(tǒng)中所存儲的故障碼。如圖3-36所示為診斷儀器和VCU、BMS之間的通信原理圖，從中可以看出，診斷儀器操作診斷儀器連接線、無線或藍牙通信、OBD-Ⅱ診斷接口、CAN總線與VCU、BMS或其他控制單元進行通信。如果診斷儀器無法進入車輛所有系統(tǒng)，則可能是診斷儀器、診斷連接線、無線或藍牙通信、OBD-Ⅱ診斷接口、CAN總線中的一個或多個出現(xiàn)故障；如果只是某個控

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修制單元無法訪問，則可能是該控制單元或其電源線路、相鄰的CAN總線區(qū)間出現(xiàn)故障。診斷儀器無法進入，原因有以下幾種：1)診斷接口電源故障。2)新能源CAN線路故障。

3)診斷CAN線路故障。4)VCU模塊電源

、通信線路或自身故障。

圖3-36數(shù)據(jù)診斷通信線路圖解

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修5)BMS電源

、通信線路或自身故障。6)MCU電源

、通信線路或自身故障。7)充配電管理單元電源

、通信線路或自身故障。在利用故障碼進行故障診斷時，一定要仔細閱讀故障碼的定義和生成的條件，從中可以明確故障碼的生成機理，并根據(jù)機理確定驗證故障碼真實性的方法，進而有利于提高診斷效果。利用故障碼進行故障診斷時按以下步驟進行：1)讀取故障碼，查閱資料了解故障碼的定義和生成條件。

2)必要時驗證故障碼的真實性，驗證的方法也分兩步。①

清除故障碼、模仿故障工況運行車輛、再次讀取故障碼。②

通過數(shù)據(jù)流或在線測量值來判定故障真實性，并由此展開系統(tǒng)診斷。無碼分析：如果沒有故障碼顯示，那就需要技術人員結(jié)合故障現(xiàn)象，分析系統(tǒng)線路圖，

列舉故障可能，并按照正確的流程，利用合適的測試設備，進行正確的測量，從而發(fā)現(xiàn)故障所在。四

、故障診斷面對動力電池無法上電這類故障，如果診斷及處理失誤將會給企業(yè)和個人造成相

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修當大的損失。正確的診斷及處理，不可能來自于盲目的主觀臆斷，而應該是建立在獲取與故障有關信息的基礎上，依據(jù)VCU、BMS、MCU、充配電管理單元等工作原理以及控制結(jié)構，運用科學的分析方法，按照合理的步驟進行綜合分析，去偽存真、舍次取主，排除故障受害者，找出故障肇事者，這才是提高故障診斷準確性的關鍵所在。

為了便于分析，不至于被眾多雜亂無章的信息擾亂思路，需要結(jié)合線路原理

圖，遵從以下流程進行診斷維修。BMS故障造成無法上電診斷流程，

如圖3-37所示。根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構原理，對制動開關、點火開關IG、主正、主負及預充接觸器控制、電源、VCU、BMS、MCU、充配電管理單元、動力CAN總線、舒適CAN總線、高壓互鎖等電源、信號線路進行檢測，檢測方法參照本資源庫的相關內(nèi)容。根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構原理，對制動開關、點火開關、正負繼電器、VCU、BMS等元器件進行檢測，檢測方法參照本資源庫的相關內(nèi)容。

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修圖3-37BMS故障造成無法上電診斷流程圖（續(xù)）

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修圖3-37BMS故障造成無法上電診斷流程圖

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修任務實施1)教師根據(jù)下表內(nèi)容設置故障，學生對車輛進行測試，確認故障現(xiàn)象，進行系統(tǒng)分析，并得出故障可能原因。（配微課和視頻以指導教師設置故障）2)完成工作頁填寫。

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修評價反饋1)小組討論。2)各小組互評。3)教師記錄過程并進行評價。

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修任務3動力電池管理系統(tǒng)常見故障診斷與排除任務描述一輛電動轎車來到修理廠修理，車主向業(yè)務員主訴車輛無法充電。服務顧問試車后確定此故障為動力電池管理系統(tǒng)異常。請你在約定的時間內(nèi)對車輛進行檢修，完成診斷報告單，

將修好的車輛返還業(yè)務部門，并給客戶提供用車建議。注意填寫后附件中的汽車維修服務接車單。任務目標1.知識目標1)能描述電動汽車動力電池控制系統(tǒng)的結(jié)構和工作原理。2)能描述電動汽車動力電池控制系統(tǒng)故障產(chǎn)生機理和工作原理。

3)能描述電動汽車CAN總線控制的基本結(jié)構和工作過程。4)能描述與動力電池控制系統(tǒng)有關的部件，并能準確描述其工作原理。2.能力目標1)可以借助原廠資料（維修手冊）準確描述電動汽車動力電池控制系統(tǒng)的結(jié)構和工作原理。

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修2)能編制動力電池控制系統(tǒng)高壓上電異常的故障樹（診斷流程）。3)能借助原廠資料和診斷設備，按照編制的故障樹（診斷流程）進行系統(tǒng)診斷，以確定故障所在。4)能正確排除診斷出的故障，并對車輛進行試驗，以確保車輛運行正常。5)能正確完成診斷報告，并給客戶提供用車建議。3.素質(zhì)目標1)能夠按照企業(yè)5S要求和安全生產(chǎn)規(guī)范進行操作。

2)具有一定的溝通能力和團隊合作能力。4.拓展目標1)能對同一車型的動力電池控制系統(tǒng)故障進行診斷與排除。

2)能對其他車型的同類故障進行診斷與排除。任務準備1)防護裝備：常規(guī)實訓著裝。2)車輛、臺架、總成：比亞迪（

秦）EV電動汽車整車或比亞迪（

秦）EV電動汽車整車解剖平臺。

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修3)專用工具、設備：高壓防護工具套裝。4)輔助材料：對應車型比亞迪（秦）EV電動汽車線路圖及維修手冊。知識準備

故障現(xiàn)象1:BMS的+B供電故障1.原理簡介及系統(tǒng)影響如圖3-38所示為比亞迪（秦）EV電動汽車BMS模塊線路原理圖，從中可以看出：BMS模塊通過兩路供給電源：一路為+B（常電）電源，通過熔絲F1/4圖3-38BMS模塊線路原理圖

項目3電機控制系統(tǒng)認知與檢修給BMS模塊提供常電；另一路為IG3繼電器電源輸出，通過熔絲F1/34給BMS模塊提供點火電源；通過端子BK45B/2和BK45B/21接地，構成回路。BMS工作模式有兩種，一種為慢充和快充模式，另一種為點火開關打開模式，所以BMS的主供電源為+B電源，它是BMS工作及通信的首要條件，

同時還作為動力電池包內(nèi)