比亞迪E6純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及檢修

◆文/廣東 王朝帥

比亞迪E6純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及檢修

◆文/廣東 王朝帥

比亞迪E6是比亞迪股份有限公司自主研發(fā)的一款環(huán)保、無污染、無廢氣排放、行駛噪音低的純電動(dòng)汽車，它兼容了SUV和MPV的設(shè)計(jì)理念，是一款性能良好的跨界車。

比亞迪E6純電動(dòng)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(xù)駛里程超過300km，每100km的能耗在21度(1度=1kWh)以內(nèi)，每100km的加速時(shí)間為10s，最高車速可達(dá)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(shí)可充滿電池。

一、比亞迪E6純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1.比亞迪E6純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)

比亞迪E6純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理如圖1所示，其主要由三大模塊組成。

(1)電動(dòng)車的控制模塊可分為：電機(jī)控制器、DC-DC、動(dòng)力配電箱、主控ECU、擋位控制器、加速踏板、電池管理單元。

(2)電動(dòng)車的動(dòng)力模塊有：電動(dòng)機(jī)總成、電池包體總成。

(3)電動(dòng)車高壓輔助模塊有：車載慢充、漏電保護(hù)器、車載充電口、應(yīng)急開關(guān)。

2.動(dòng)力控制系統(tǒng)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后輸電給車上的配電箱，配電箱直接途徑應(yīng)急開關(guān)后對(duì)HV電池組充電。在充電過程當(dāng)中，電源管理器一直監(jiān)控著HV電池組的溫度和電壓，如果發(fā)現(xiàn)HV電池組內(nèi)部某單體溫度或電壓過高，就會(huì)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(hù)器的監(jiān)控下，通過應(yīng)急開關(guān)輸電給配電箱，配電箱根據(jù)車輛的實(shí)際用電情況分配電量。一部分電量流向電機(jī)控制器，另一部分電量流向DC-DC交換器。主控ECU根據(jù)駕駛員操作信息(接收加速踏板角度傳感器和擋位控制器的信號(hào))控制著電機(jī)控制器的工作，電機(jī)控制器主要控制流向電機(jī)的電量大小，以及控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)來驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)或后退。另一部分從配電箱流向DC-DC交換器的電量，經(jīng)過DC-DC交換器將高壓直流電轉(zhuǎn)化為低壓直流電，為車輛電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供42V的電源，同時(shí)還為整車用電設(shè)備提供12V的電源。

3.動(dòng)力系統(tǒng)各部件的作用

(1)電機(jī)控制器：負(fù)責(zé)控制電機(jī)的前進(jìn)、倒退、維持電動(dòng)車的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，關(guān)鍵零部件為IGBT。IGBT實(shí)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愿輸出合適的電流參數(shù)。

(2)DC-DC：負(fù)責(zé)將330V高壓直流轉(zhuǎn)低壓提供給車載低壓用電設(shè)備，如蓄電池、EPS等。

(3)動(dòng)力配電箱：通過配電箱對(duì)電池包體中巨大的能量進(jìn)行控制，相當(dāng)于一個(gè)大型的電閘，通過繼電器的吸合來控制電流通斷，將電流進(jìn)行分流等。關(guān)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(gè)繼電器的并聯(lián)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(tǒng)(Bat ter y Management System，簡(jiǎn)稱BMS)是電動(dòng)汽車電池系統(tǒng)的參數(shù)測(cè)試及控制裝置，具有安全預(yù)警與控制、剩余電量估算與指示、充放電能量管理與過程控制、信息處理與通訊等主要功能。

(5)動(dòng)力電機(jī)：動(dòng)力電機(jī)根據(jù)冷卻形式分風(fēng)冷和水冷，根據(jù)結(jié)構(gòu)分為直流有刷電機(jī)和直流無刷電機(jī)以及交流電機(jī)。該車使用的電機(jī)為交流無刷電機(jī)，通過采集電機(jī)旋變信號(hào)進(jìn)行工作。

(6)動(dòng)力總成(電池包)：動(dòng)力總成做為提供整車動(dòng)力能源的設(shè)備；根據(jù)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(tǒng)需要提升低壓轉(zhuǎn)高壓的轉(zhuǎn)化效率。需要注意的是使用家用插座為電動(dòng)車充電時(shí)，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(xiàng)220V插座，如果采用一些偽劣產(chǎn)品的插座，也可能導(dǎo)致充電插座燒毀、線路燒熔等安全隱患。

(8)漏電保護(hù)器：通過將一端和負(fù)極相連，一端對(duì)車身連接，檢測(cè)電流和電壓值，一旦發(fā)現(xiàn)有超出限制的電流和電壓，則發(fā)出報(bào)警，并切斷控制模塊，保證用電安全動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)泄露電流量不超過2mA(E6車型)；整車絕緣電阻值應(yīng)大于100Ω/V(E6車型)。

(9)擋位控制器：用來控制電動(dòng)車前進(jìn)、后退、停車等動(dòng)作的部件，由于電動(dòng)車與傳統(tǒng)燃油車的控制方式不同，故擋位控制類似自動(dòng)擋。

(10)主控ECU：接受各高壓監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)，并加以判斷，控制冷卻系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、車速里程等。

(11)加速踏板：通過控制電流大小，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)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(jìn)行充電，充電時(shí)需要保證整車防水密封性要求，并且能夠保證車載充電口能夠承受瞬時(shí)大電流的充電過程。

(13)應(yīng)急開關(guān)：通常設(shè)計(jì)為人工操作的安全開關(guān)，一般設(shè)計(jì)在電池的正負(fù)極近端，保證通過人工操作應(yīng)急開關(guān)能夠在緊急情況下將電池電壓封閉。

二、比亞迪E6純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的檢修

筆者在修理廠涉及到一輛比亞迪E6純電動(dòng)汽車HV電池組電量充足，為用電設(shè)備提供12V電源的電量也充足的情況下，在原地起步時(shí)踩下制動(dòng)踏板無法掛前進(jìn)擋。觀察儀表板，其中OK指示燈亮表示啟動(dòng)正常，但是踩下制動(dòng)踏板，撥動(dòng)自動(dòng)變速操縱桿，儀表板上的D擋位顯示燈不亮。

使用比亞迪汽車專用ED400型電腦檢測(cè)儀檢測(cè)故障碼和讀取擋位控制器的數(shù)據(jù)流。所檢測(cè)結(jié)果是系統(tǒng)無故障碼，如圖2所示。掛上D擋時(shí)，擋位傳感器數(shù)據(jù)流無變化，如圖3所示。由此看來該故障點(diǎn)比較隱蔽，技術(shù)人員無法從電腦檢測(cè)儀獲取準(zhǔn)確的故障信息。

我們首先排除制動(dòng)深度傳感器是否存在故障，制動(dòng)深度傳感器安裝在制動(dòng)踏板上，其連接電機(jī)控制器電路圖如圖4所示。電機(jī)控制器為制動(dòng)深度傳感器提供2條5V的電源線，即連接制動(dòng)深度傳感器的連接器B05的2號(hào)和7號(hào)端子均為5V。制動(dòng)深度傳感器的2條負(fù)極線通過電機(jī)控制器內(nèi)部搭鐵，即連接器B05的9號(hào)和10號(hào)端子與車身之間電阻應(yīng)小于1Ω，與車身之間電壓接近0。2條位置信號(hào)線分別輸出與制動(dòng)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(dòng)深度傳感器的電路分析如表1所示，經(jīng)過萬(wàn)用表檢測(cè)，制動(dòng)深度傳感器電路檢測(cè)值與正常理論值非常接近，不存在故障。

表1 制動(dòng)深度傳感器的電路分析表

從中獲知擋位控制器或擋位傳感器出現(xiàn)問題。擋位傳感器安裝在擋位執(zhí)行器上，擋位執(zhí)行器上還裝有換擋手柄，是人機(jī)對(duì)話的窗口。查閱維修手冊(cè)電路如圖5所示，擋位控制器分別與擋位傳感器A和擋位傳感器B連接，其中擋位傳感器A在人工操縱換擋手柄N擋或P擋時(shí)產(chǎn)生信號(hào)，并傳遞給擋位控制器。擋位傳感器B在人工操縱換擋手柄R擋或D擋時(shí)產(chǎn)生信號(hào)，并傳遞給擋位控制器。

首先分析擋位傳感器A與擋位控制器之間的電路，如表2所示。其中與擋位傳感器A相連的連接器G54的1號(hào)端子作用是擋位控制器為擋位傳感器A提供5V電源。G54的3號(hào)端子與車身接地，兩者之間電阻應(yīng)小于1Ω。操縱換擋手柄打到P擋位置時(shí)，G54的2號(hào)端子正常情況下相對(duì)于車身應(yīng)輸出電壓約5V。操縱換擋手柄打到N擋位置時(shí)，G54的4號(hào)端子正常情況下相對(duì)于車身應(yīng)輸出電壓約5V。

表2 擋位傳感器A各端子與車身之間的電壓/電阻關(guān)系表

使用萬(wàn)用表檢測(cè)擋位傳感器A，在儀表板上OK指示燈亮情況下，測(cè)量G54的1號(hào)端子與車身之間的電壓，正常顯示4.88V。使用歐姆檔測(cè)量連接器3號(hào)端子電阻值，顯示0.2Ω，再檢測(cè)該端子的電壓只有0.02V，表示該3號(hào)端子接地良好。撥動(dòng)換擋手柄到P擋位置，同時(shí)檢測(cè)連接器G54的2號(hào)端子輸出電壓顯示4.87V，再檢測(cè)與擋位控制器相連接的連接器G56的3號(hào)端子的電壓，也顯示為4.87V，說明傳遞P擋信息的該線路不存在故障。同理檢測(cè)傳遞N擋信息的線路，即撥動(dòng)換擋手柄到N擋位置，同時(shí)檢測(cè)連接器G54的4號(hào)端子輸出電壓與連接擋位控制器的連接器G56的5號(hào)端子的電壓是否一致，實(shí)際測(cè)量均為4.86V，說明傳遞N擋信息的線路也不存在故障。

再來分析擋位傳感器B與擋位控制器之間的電路，如表3所示。其中與擋位傳感器B相連的連接器G55的4號(hào)端子作用是擋位控制器為擋位傳感器B提供5V電源。G55的3號(hào)端子與車身接地，兩者之間電阻應(yīng)小于1Ω。操縱換擋手柄打到R擋位置時(shí)，G55的1號(hào)端子正常情況下相對(duì)于車身應(yīng)輸出電壓約5V。操縱換擋手柄打到D擋位置時(shí)，G55的2號(hào)端子正常情況下相對(duì)于車身應(yīng)輸出電壓約5V。

表3 擋位傳感器B各端子與車身之間的電壓/電阻關(guān)系表

使用萬(wàn)用表檢測(cè)擋位傳感器B，按下啟動(dòng)按鈕，儀表板上OK指示燈亮，測(cè)量G55的4號(hào)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(cè)量連接器G55的3號(hào)端子電阻值，顯示0.14Ω，再檢測(cè)該端子與車身之間的電壓只有0.02V，表示該3號(hào)端子與車身接地良好。撥動(dòng)換擋手柄到R擋位置，同時(shí)檢測(cè)連接器G55的1號(hào)端子輸出電壓顯示4.86V，再檢測(cè)導(dǎo)線另一端的連接器G56的4號(hào)端子的電壓，也顯示為4.86V，說明傳遞R擋信息的該線路正常。但是檢測(cè)傳遞D擋信息的線路發(fā)現(xiàn)異常，即撥動(dòng)換擋手柄到D擋位置，同時(shí)檢測(cè)連接器G55的2號(hào)端子相對(duì)于車身輸出電壓是4.88V，再檢測(cè)與擋位控制器相連的連接器G56的6號(hào)端子輸出電壓卻是0.9V，一條導(dǎo)線的兩端電壓不一樣，懷疑傳遞D擋信息的線路存在故障。

維修人員拆下中控飾板，檢查擋位傳感器到擋位控制器之間的D擋線路，發(fā)現(xiàn)該導(dǎo)線某一處被中控飾板夾住，已破損造成該導(dǎo)線搭鐵，掛D擋時(shí)，D擋信號(hào)沒有傳遞給擋位控制器，車輛無法前進(jìn)。使用電工膠布包扎破損地方，恢復(fù)電路原本的功能，啟動(dòng)車輛，掛上D擋，車輛可以行使，故障完全排除。