江淮同悅純電動(dòng)車(chē)技術(shù)解析與故障分析

江淮汽車(chē)乘用車(chē)營(yíng)銷(xiāo)公司（230601）　盧　強(qiáng)

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江淮同悅純電動(dòng)車(chē)技術(shù)解析與故障分析

江淮汽車(chē)乘用車(chē)營(yíng)銷(xiāo)公司（230601）盧強(qiáng)

江淮同悅純電動(dòng)車(chē)（HFC7000AEV）是江淮汽車(chē)在A級(jí)車(chē)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的新能源車(chē)產(chǎn)品，整車(chē)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及操縱穩(wěn)定性較好，適合城市代步使用，是國(guó)內(nèi)純電動(dòng)車(chē)推廣數(shù)量最多的產(chǎn)品之一。該車(chē)驅(qū)動(dòng)型式為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)前橫置前輪驅(qū)動(dòng)，前懸架為麥弗遜式獨(dú)立懸架，后懸架為雙連桿式獨(dú)立懸架，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用的是轉(zhuǎn)向管柱助力式電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

由于純電動(dòng)車(chē)的市場(chǎng)占有率較小，維修人員平時(shí)接觸純電動(dòng)車(chē)維護(hù)與修理的機(jī)會(huì)較少，缺乏有效的故障識(shí)別與維修養(yǎng)護(hù)知識(shí)。本文結(jié)合純電動(dòng)車(chē)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、電池及管理系統(tǒng)等部分的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行技術(shù)解析與故障分析，希望能為一線(xiàn)的維修人員提供幫助。

1　江淮同悅純電動(dòng)車(chē)電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理

江淮同悅純電動(dòng)車(chē)（HFC7000AEV）電氣系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及減速器、電動(dòng)機(jī)控制器（PCU）、動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、高壓接線(xiàn)盒（BDU）、高低壓直流轉(zhuǎn)換器（DC/DC）及低壓電氣系統(tǒng)等組成。

1.1驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及減速器

同悅純電動(dòng)車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和減速器為一體化設(shè)計(jì)，采用永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)和單速比減速器，額定功率為11 kW，峰值功率為27 kW，減速器減速比為6.37，最大輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)200 N·m。

1.2電動(dòng)機(jī)控制器（PCU）

PCU將電池組的直流電轉(zhuǎn)化為交流電供驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)使用，同時(shí)通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止和正反轉(zhuǎn)等操作，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的前進(jìn)和倒退。

1.3動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)

同悅純電動(dòng)車(chē)所使用的動(dòng)力電池是電極材料為磷酸鐵鋰的鋰離子電池組，電壓為320 V，電池容量為15 kW·h。動(dòng)力電池分成兩塊，一塊位于后排座椅下方，長(zhǎng)、寬分別為875 mm和660 mm；另外一塊位于后備箱，長(zhǎng)、寬分別為800 mm和470 mm，兩塊動(dòng)力電池的質(zhì)量均為110 kg，是整車(chē)儲(chǔ)能的關(guān)鍵部件，主要負(fù)責(zé)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)提供電能。

電池管理系統(tǒng)通過(guò)采集電池組電壓、電流、溫度、絕緣電阻等信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電池組狀態(tài)估算、熱管理、安全管理、單體均衡控制、自檢和故障診斷等功能。

1.4充電系統(tǒng)

同悅純電動(dòng)車(chē)通過(guò)連接外部電網(wǎng)給動(dòng)力電池充電，具備快充與慢充2種充電方式，可以采用標(biāo)準(zhǔn)充電樁、簡(jiǎn)易充電樁、家用電源（220 V、16 A以上規(guī)格插座）3種方法為車(chē)輛充電，車(chē)載充電器具有反接保護(hù)、短路保護(hù)、低壓保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)等功能。

1.5高壓接線(xiàn)盒（BDU）

高壓接線(xiàn)盒將高壓電輸送到各用電元件，并提供高壓保護(hù)功能，BDU內(nèi)部為繼電器和熔絲等電器元件。

1.6高低壓直流轉(zhuǎn)換器（DC/DC）及低壓電氣系統(tǒng)

高低壓直流轉(zhuǎn)換器將動(dòng)力電池的高壓直流電轉(zhuǎn)化為低壓直流電，向車(chē)輛附屬的低壓電氣系統(tǒng)用電設(shè)備（照明、儀表、音響、喇叭等）提供電能，從而保證低壓用電設(shè)備的正常工作；在行車(chē)時(shí)，DC/DC還負(fù)責(zé)給12 V鉛酸蓄電池充電，其作用與傳統(tǒng)汽車(chē)的交流發(fā)電動(dòng)機(jī)類(lèi)似。

2　江淮同悅純電動(dòng)車(chē)操作和充電方法

2.1行駛操作方法

起動(dòng)車(chē)輛時(shí)，將上電開(kāi)關(guān)（上電開(kāi)關(guān)位于轉(zhuǎn)向盤(pán)下方轉(zhuǎn)向柱的右側(cè)，將鑰匙插入上電開(kāi)關(guān)后，旋轉(zhuǎn)鑰匙，可在LOCK、ACC、ON、START等4個(gè)擋位進(jìn)行切換）接通至“ON”位置，儀表板上的儀表背景燈點(diǎn)亮，車(chē)輛的低壓系統(tǒng)接通。接著，將上電開(kāi)關(guān)接通至“START”位置，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出“嘀”的響聲，高壓電池組接通，儀表盤(pán)上出現(xiàn)綠色“READY”顯示，車(chē)輛進(jìn)入可行駛狀態(tài)。此時(shí)，踩下制動(dòng)踏板，釋放駐車(chē)制動(dòng)器，將換擋操縱機(jī)構(gòu)手柄置于“D”擋，松開(kāi)制動(dòng)踏板，緩慢踩下加速踏板，車(chē)輛即可行駛。

2.2車(chē)輛充電操作方法

車(chē)輛行駛過(guò)程中，當(dāng)動(dòng)力電池組電量不足時(shí)，儀表盤(pán)上的低電量報(bào)警燈（圖1）點(diǎn)亮，車(chē)輛進(jìn)入限功率模式，表明車(chē)輛需要盡快充電。

圖1　江淮同悅純電動(dòng)車(chē)儀表盤(pán)

使用市政配套的直流快充與交流慢充充電樁對(duì)車(chē)輛進(jìn)行充電，應(yīng)先將車(chē)輛配置的標(biāo)準(zhǔn)充電線(xiàn)纜插入充電樁的標(biāo)準(zhǔn)插座內(nèi)，再打開(kāi)車(chē)輛充電插頭防護(hù)蓋，將線(xiàn)纜的另一端插入待充電車(chē)輛充電口的充電插座內(nèi)；使用自用簡(jiǎn)易充電樁或家用220 V電源為電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電時(shí)，應(yīng)使用隨車(chē)配置的普通型充電線(xiàn)纜（家用充電線(xiàn)纜），將普通型充電線(xiàn)纜的3極電源插頭插入簡(jiǎn)易充電樁或家用220 V插座內(nèi)，再打開(kāi)車(chē)輛充電插頭防護(hù)蓋，將線(xiàn)纜的另一端插入待充電車(chē)輛充電口的充電插座內(nèi)。充電線(xiàn)纜連接完畢后，應(yīng)觀察車(chē)輛儀表盤(pán)上的充電線(xiàn)連接指示燈和電池組充電指示燈是否點(diǎn)亮，指示燈點(diǎn)亮說(shuō)明車(chē)輛可以正常充電，否則應(yīng)檢查充電線(xiàn)路的連接情況或聯(lián)系維修人員對(duì)車(chē)輛及充電設(shè)備進(jìn)行檢查。充電結(jié)束后，應(yīng)取下充電線(xiàn)纜，并合上車(chē)輛充電口蓋板。

3　常見(jiàn)故障案例分析

案例1江淮同悅純電動(dòng)車(chē)無(wú)法充電

故障現(xiàn)象 一輛江淮同悅IEV2車(chē)，行駛里程約為5 000 km，因車(chē)輛無(wú)法充電而報(bào)修。

故障診斷 接車(chē)后試車(chē)驗(yàn)證故障現(xiàn)象，確認(rèn)充電線(xiàn)路連接可靠后，觀察儀表盤(pán)上的指示燈，發(fā)現(xiàn)充電線(xiàn)連接指示燈和電池組充電指示燈均不亮。

查閱相關(guān)資料可知，電池管理系統(tǒng)（BMS）在停車(chē)狀態(tài)下才允許充電系統(tǒng)工作。待車(chē)輛停穩(wěn)，并連接充電電源后，車(chē)載充電器準(zhǔn)備開(kāi)始工作，此時(shí)會(huì)通過(guò)CAN通信模塊經(jīng)CAN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送工作請(qǐng)求，儀表控制模塊在得到車(chē)載充電器的請(qǐng)求后會(huì)控制充電連接指示燈點(diǎn)亮，同時(shí)給出一個(gè)充電喚醒信號(hào)，BMS在收到喚醒信號(hào)后即開(kāi)始進(jìn)入充電模式，充電回路接通，車(chē)載充電器開(kāi)始給高壓電池組充電，電流不斷增大，充電器不斷地向CAN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信號(hào)匯報(bào)充電電流數(shù)據(jù)，當(dāng)儀表控制模塊收到充電電流大于1 A的信號(hào)后，控制電池組充電指示燈點(diǎn)亮。

根據(jù)上述資料結(jié)合故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，懷疑車(chē)載充電器存在故障。用萬(wàn)用表測(cè)量車(chē)載充電器后部的四端子連接器上CAN-H和CAN-L間的電壓，為0 V，判斷車(chē)載充電器的CAN通訊模塊存在故障。

故障排除 嘗試更換車(chē)載充電器（圖2）后，再次給車(chē)輛進(jìn)行充電操作，故障排除。

圖2　車(chē)載充電器

故障小結(jié) 在對(duì)車(chē)輛無(wú)法充電的故障現(xiàn)象進(jìn)行診斷時(shí)，應(yīng)首先觀察儀表盤(pán)上的充電線(xiàn)連接指示燈和電池組充電指示燈。如果充電線(xiàn)連接指示燈和電池組充電指示燈均不亮，且排除充電線(xiàn)路存在故障的可能后，用萬(wàn)用表測(cè)量車(chē)載充電器后部4端子導(dǎo)線(xiàn)連接器CAN-H和CAN-L之間的電壓，正常應(yīng)為0.3 V～0.5 V，否則可判定為車(chē)載充電器CAN通信模塊故障，需更換車(chē)載充電器。

如果充電線(xiàn)連接指示燈點(diǎn)亮，電池組充電指示燈卻不亮，則應(yīng)重點(diǎn)對(duì)高壓接線(xiàn)盒內(nèi)部的熔絲和繼電器進(jìn)行檢查。在排除高壓接線(xiàn)盒內(nèi)部存在問(wèn)題的可能后，則需更換車(chē)載充電器。

值得一提的是，江淮同悅純電動(dòng)車(chē)需要車(chē)載12 V蓄電池來(lái)喚醒充電系統(tǒng)工作，如果蓄電池虧電，充電系統(tǒng)將無(wú)法被喚醒，高壓電池組就不能正常充電。因此，車(chē)輛如需長(zhǎng)時(shí)間停放，則應(yīng)斷開(kāi)12 V鉛酸蓄電池的負(fù)極電纜，從而避免鉛酸蓄電池虧電。

案例2江淮同悅純電動(dòng)車(chē)無(wú)法起動(dòng)

故障現(xiàn)象 一輛江淮同悅IEV3車(chē)，行駛里程約為2.5 萬(wàn)km，因車(chē)輛無(wú)法起動(dòng)而電話(huà)求援。

故障診斷和排除 維修人員趕赴現(xiàn)場(chǎng)后試車(chē)，發(fā)現(xiàn)車(chē)輛確實(shí)無(wú)法起動(dòng)，儀表盤(pán)上電池報(bào)警燈點(diǎn)亮。

根據(jù)上述故障現(xiàn)象，懷疑高壓部分存在故障，電池管理系統(tǒng)（BMS）切斷了高壓，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)無(wú)法供電，導(dǎo)致車(chē)輛無(wú)法行駛。分析可知，造成電池報(bào)警燈點(diǎn)亮的原因有很多，如電池單體自放電壓差大、電池管理系統(tǒng)故障、絕緣故障和高壓互鎖故障等。

用監(jiān)測(cè)程序進(jìn)入BMS查看，發(fā)現(xiàn)總電壓對(duì)應(yīng)的SOC（動(dòng)力電池荷電狀態(tài)）存在差異。按下后備箱電池組的維修開(kāi)關(guān)，斷開(kāi)高壓主線(xiàn)束與動(dòng)力電池的連接，故障現(xiàn)象依然存在，說(shuō)明問(wèn)題出現(xiàn)在電池組內(nèi)部。根據(jù)先電池單體、后電池整體的原則進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)該車(chē)電池組單體存在欠壓故障，更換電池組總成后試車(chē)，故障排除。

故障小結(jié) 對(duì)于電池報(bào)警燈點(diǎn)亮的故障，排查時(shí)應(yīng)用監(jiān)測(cè)程序進(jìn)入BMS，查看總電壓對(duì)應(yīng)的SOC（動(dòng)力電池荷電狀態(tài)）是否存在差異，如果有差異，說(shuō)明故障確實(shí)存在，可以通過(guò)切斷高壓主線(xiàn)束與動(dòng)力電池的連接的方法判斷具體故障部位。如果切斷高壓主線(xiàn)束與動(dòng)力電池的連接后故障消失，說(shuō)明問(wèn)題出在高壓電池組外部，可根據(jù)從后往前查的原則（用兆歐表從動(dòng)力電池組總正端與總負(fù)端向前艙方向排查高壓系統(tǒng)的絕緣情況）進(jìn)行排查；若切斷高壓主線(xiàn)束與動(dòng)力電池的連接后故障依然存在，則說(shuō)明問(wèn)題出現(xiàn)在電池內(nèi)部，則根據(jù)先電池單體后電池整體的原則進(jìn)一步檢查，且只能通過(guò)更換電池組單體模塊或電池組總成解決。

（2016-01-02）