第四节 江淮系列纯电动汽车维修技能与技巧
一、江淮同悦纯电动汽车行驶时突然掉电
故障现象 一辆2011款江淮同悦纯电动汽车,行驶里程2052km。行驶途中该车仪表板上的动力电池警告灯亮(图1-48),同时动力电池组突然掉电,汽车动力消失,无法行驶。
图1-48 仪表板上显示动力电池警告灯亮
该车动力电池组为磷酸铁锂动力电池,额定电压320V,电池组容量为50A·h,总能量为15.2kW·h。动力电池组由95个电池模块串联而成,分为2个电池包,上电池包和下电池包,上电池包安装在汽车的行李舱内,下电池包安装在传统汽车燃油箱安装的位置。上电池包由40个电池模块组成,下电池包由55个电池模块组成。电池模块由5个单体电池并联组成。电池模块技术指标如图1-49所示。
故障诊断 根据故障现象判断,在行驶途中突然掉电的故障原因可能有:①低压电池故障;②高压电池组故障;③动力电池高压继电器损坏;④驱动电机故障;⑤驱动电机控制器故障;⑥档位故障;⑦线路故障。液晶屏上显示的故障码如图1-50所示。
图1-49 江淮电动汽车电池模块技术指标
液晶显示屏显示的故障码为210005,查询故障表得知为“电机母线欠压”。起动车辆,换前进档,准备行驶时,动力电池突然掉电。由此判断可能是低压电源的故障(电动汽车上低压电源的主要作用是:即使当主能源如主电池完全放完电或设备不能正常工作时,仍能为电动汽车的动力电池管理系统、中央控制器、显示仪表和基本辅助子系统提供稳定的能量)。低压电源工作电压的范围为9~16V,超出此范围低压系统就不能正常工作,会处于欠电压或过电压状态。检测低压电源的电压低于9V。更换低压电源,起动车辆,车辆行驶了10min后,又突然掉电。排除低压电源的故障,电机、电机驱动器故障和线路故障。车辆能正常行驶,排除档位的故障,同时动力电池高压继电器能正常闭合和开启,其故障也已排除。现在只可能是动力电池故障。
动力电池是否亏电?将车拖回厂里,首先给动力电池充电,在充满电以后,将车辆开到举升机上,支起车辆的2个驱动轮,然后加速运行。行驶一会后,用仪器读取动力电池组的数据流。在95个电池模块中有1个电池模块,即35号电池模块电压过低,为2.45V(图1-51),标准电压应为2.5~3.6V。每当35号电池模块电压降到2.45V时,动力电池组就突然掉电,动力消失。
图1-50 液晶屏上显示的故障码
图1-51 动力电池数据流
故障排除 更换35号电池模块,同时对整车的电池系统进行均衡性充电。充电完成后,装车试车,故障排除。
技巧点拨 为什么一个电池模块电压过低会使动力电池组整个系统输出能量也变低呢?江淮纯电动汽车的动力电池组由95个电池模块串联组成。由于电池组存在“木桶效应”,即电池组特性由最差的电池决定,而电池模块放电下限电压为2.5V,当电池管理系统采样到某一个电池模块电压过低,为了保护整个动力电池组,延长其使用寿命,故电池管理系统会切断整个动力电池组的能量输出即欠电压保护。
二、江淮同悦IEV简易充电桩不能充电
故障现象 一辆江淮同悦IEV3,行驶里程25000km,驾驶人反映车辆无法充电。
故障诊断 驾驶人安装了简易充电桩,采用220V供电为IEV电动车充电。现场取出随车配置的普通型充电线缆,将电源插头插入简易充电桩插座内,再打开车辆充电插头的防护盖,将充电插头插入车辆充电口,充电线缆连接完成后,观察车辆仪表板上的指示灯,充电线连接指示灯和电池组充电灯均未亮起,表明车辆未进入充电状态。
仔细检查简易充电桩,检测到充电桩标准插座上端的两个信号端子(图1-52)之间的电压为直流12V;再进一步检测有无交流220V电压,此车自备的充电桩插座无220V电压,判断充电桩功能失效。
图1-52 简易充电桩功能性检查
故障排除 打开简易充电桩后盖,检查发现内部继电器已经烧毁,更换新的继电器后(图1-53),充电功能恢复正常。
图1-53 更换充电桩继电器
电动汽车充电桩安装及故障检查方法因为涉及强电检查操作,不具备电工知识的驾驶人不宜操作。接通充电桩外部总电源后,此时如果用电动汽车充电线缆插头插入充电桩,充电桩上的指示灯亮,表明充电桩功能正常,可以使用;如果充电桩上的指示灯不亮,则需要检查充电桩内部继电器或保护开关是否失效。交流充电桩控制原理如图1-54所示。
图1-54 电动汽车交流充电桩控制原理图
技巧点拨 如果标准插头的信号端子没有12V电压,则先断开简易充电桩外部总电源,打开简易充电桩后盒盖,检查漏电保护开关是否在ON位置,或检查充电桩继电器是否损坏,来判断充电桩的供电接口与供电设备是否存在故障。
三、江淮iEV5纯电动汽车无法行驶
故障现象 一辆江淮iEV5纯电动汽车,行驶里程3400km,驾驶人反映组合仪表故障灯常亮,动力中断,车辆无法进入可行驶状态。
故障诊断 插接整车诊断口,将控制器上电,读取上位机监测数据,存在DTC178,指示CAN通信故障。检查PCU低压控制插接件内CAN-H、CAN-L两针脚,确定整车CAN终端电阻值为60Ω,但无法确定PCU内部CAN终端电阻有无故障。根据电动汽车维修规程,首先断开电池维修开关,维修开关位于动力电池总成中间表面位置,打开中央通道末端地毯盖板下方的维修开关盖板,操作维修开关,如图1-55所示。切断整车高压,再拔掉正负母线接头,拆下电机控制器(PCU)的接线盒盖,然后拆下三相线,拔掉低压插接件,移除DC/DC搭铁,再用水管卡钳拆下进出水管,最后拆卸PCU 4个固定螺栓,这样可完全拆卸电机控制器(PCU),进行车下检查。上述拆解步骤如图1-56~图1-58所示。
故障排除 进一步对PCU内部进行检查,发现DC/DC损坏(图1-59)。更换PCU后,重新装车试车,故障排除。
技巧点拨 江淮iEV5整车采用CAN通信,其CAN通信拓展如图1-60所示。驱动电机控制器(PCU)内部集成DC/DC模块,其功能是将电池的高压电转换成低压电,为整车低压系统供电。
图1-55 江淮纯电动汽车iEV5维修开关
图1-56 拆卸电机控制器接线盒
图1-57 卸下PCU低压接线
图1-58 车下检查电机控制器
四、江淮iEV5纯电动汽车无法提速
故障现象 一辆江淮iEV5纯电动汽车,行驶里程12400km,驾驶人反映组合仪表上存在提示语“限功率模式”,车辆最高车速限制在40km/h,无法正常提速。
故障诊断 根据故障现象,判断该车进入了跛行模式。查阅维修手册,得知电机故障灯点亮、提示“限功率模式”时,可能故障点为:IGBT过温,单体电池温度过高。
利用上位机监控检测诊断软件,发现车辆IGBT温度高于85℃,显示故障码为P301E。首先检查前舱的冷却液液位,正常。再进一步检查PCU控制器本身内部水道有无堵塞不畅,拔出PCU上的冷却液进水管和出水管,利用风枪对着吹风,观察另一端的出风情况,也正常。最后检查水泵,发现水泵不工作,导致冷却系统不循环,无法给予控制器降温,导致PCU过温,车辆限制功率。查阅资料得知,水泵工作需要的条件有2个:①VCU提供的转速信号;②12V的低压供电。M/C继电器由VCU控制,为PCU、LBC、冷却风扇、电子冷却水泵及电池风扇供电。
图1-59 PCU总成内部元件DC/DC损坏
重点检查水泵继电器和M/C继电器,在钥匙处于ON档下,测量到水泵低压插接件没有12V供电,因为水泵继电器和日间行车灯继电器可以通用,把前舱继电器盒中的日间行车灯继电器与水泵继电器对调,确认故障点为继电器烧毁失效。
图1-60 江淮iEV5纯电动汽车整车CAN通信拓展图
故障排除 更换新的继电器并试车,故障排除。水泵继电器检查与更换如图1-61所示。
技巧点拨 江淮iEV5纯电动汽车驱动电机控制器采用水冷模式,PCU通过冷却液循环降温,VCU转速信号根据冷却液温度来自动调节水泵转速,转速信号可从上位机监控检测诊断软件确认。一旦检测到PCU内的IGBT温度超过85℃,车辆就会进入限功率模式,正常情况下钥匙转到ON档,水泵就会工作;如果水泵不工作,可以通过测量水泵低压插接件确认12V电压是否正常,如果有12V输入水泵却不工作,处理方法一般为更换水泵总成。
五、江淮同悦纯电动汽车无倒档
故障现象 一辆2012款江淮同悦纯电动汽车,该车搭载额定功率为11kW的永磁直流无刷电机,行驶里程130km。动力电池组为磷酸铁锂动力电池,额定电压320V,电池组容量50A·h,总能量15.2kW·h。该车起动时,仪表板上的READY灯亮;换倒档时,仪表板上的“R”不显示,同时踩加速踏板时车辆无法行驶,如图1-62所示。
图1-61 水泵继电器检查与更换
图1-62 仪表板上不显示“R”
故障诊断 接车后先对该车进行检试,发现该车果确如同驾驶人反映的现象一样。当换D位时,仪表板能正常显示“D”,同时车也能正常行驶。当接通点火开关时,一体化仪表控制单元液晶显示屏依次显示车辆的累计里程、小计里程、电量值、高压总电压、高压总电流以及电机状态和故障信息。
根据故障现象判断,该车无倒档的故障可能原因有电机位置传感器、倒档位置传感器损坏;驱动电机损坏;驱动电机控制器损坏;仪表控制单元损坏;加速踏板位置传感器损坏;线路故障。
由于此车的液晶显示屏上有6位数字,根据6位数字可读取车辆电机状态、加速踏板开度、充电器CAN通信状态及车辆故障信息。图1-63所示为档位控制原理图,可分析此车档位的工作原理。
图1-63 档位控制原理简图
只有当电机位置传感器、加速踏板位置传感器、仪表显示信息以及档位位置传感器4个信号量同时满足的情况下,电机控制器才控制电机运转。因为D位时正常,所以驱动电机、驱动电机控制器、电机位置传感器、仪表显示控制单元以及加速踏板位置传感器损坏的故障可以排除。现在只需查找倒档位置传感器和传感器与电机控制器之间线路的故障。
首先检查位置传感器与电机控制器之间线路的导通性,正常。检查倒档位置传感器。起动车辆,将档位放在D位和R位时,用示波器测量电机控制器的波形,两种位置下的波形相同,因此可以排除位置传感器输送到电机控制器的信号故障。接下来检查位置传感器输送到仪表控制单元的信号。测量倒档位置传感器到仪表控制单元的电压,发现电压很低,只有0.049V,如图1-64所示。标准电压应该是0.1V。
图1-64 R位时输出到仪表控制单元的电压
故障排除 更换档位位置传感器,试车发现倒档正常,故障排除。图1-65、图1-66所示为有故障的档位位置传感器及总成。
图1-65 档位位置传感器
图1-66 档位位置传感器总成
故障总结 在排除故障之后,需要弄清故障产生的机理。该车的档位位置传感器采用的是线控技术,档位位置线控实现了档位与电机之间的信息传递为数字信号,可代替传统的机械系统,改善了控制性能。仪表控制单元接收到信号过低,因此它将此信号作为低电平处理,输出给电机控制器的信号是空档时的状态。档位位置传感器输送给仪表控制单元的数据见表1-5。
表1-5 档位位置传感器输出的3种状态所对应的数据
技巧点拨 在维修工作中只要认真分析,平时多收集一些技术资料,积累工作经验,很多问题都可以得到解决。
六、江淮同悦纯电动汽车无法行驶
故障现象 一辆江淮同悦纯电动汽车,该车起动时,仪表板上的READY灯亮,换前进档时仪表板上能显示“D”,换倒档时仪表板上能显示“R”,同时踩加速踏板时车辆无法行驶。
故障诊断 该车为江淮2012款纯电动汽车,搭载额定功率为11kW永磁直流无刷电机,行驶里程1237km。动力电池组为磷酸铁锂动力电池,主要技术参数:额定电压320V,电池组容量50A·h,总能量15.2kW·h。
此车的仪表板液晶显示屏上能显示6位数字,根据6位数字可读取车辆电机状态、加速踏板开度、充电器CAN通信状态及车辆故障信息。接通点火开关到ON档,同时将档位换上D位,持续按压仪表板上的复位杆5s以上,读出故障码信息,如图1-67所示。仪表板上显示的故障码为“120000”,根据故障表(图1-68)查询得知:“1”为电机运行状态——运行;“2”为电机工作状态——制动;第3位“0”为加速踏板开度的电压值;第4位“0”为充电器CAN通信——故障或无通信;最后两位“00”为电机及电池故障码——正常。由此可知,此车驱动电机、驱动电机控制和动力电池没有故障。由于该车在牵引状态,故充电器CAN通信应为无通信,排除此类故障。加速踏板开度的电压值为0V,是不是加速踏板位置传感器的问题呢?踩下加速踏板,观察仪表板上液晶显示屏上6位数字的第3位数字,是不是随着加速踏板开度的变化而变化。随着加速踏板开度的变大,显示屏上6位数字的第3位随着变大(图1-69),由此可排除加速踏板位置传感器故障。
图1-67 仪表板上显示的故障码
图1-68 故障表定义
到底是什么故障呢?查阅该车的控制工作原理图(图1-70),可知此车无法行驶还可能有其他的故障,如档位传感器、电机位置传感器、制动踏板信号、整车控制器和电机控制器等。现在只有逐个进行排除。首先排除充电口门开关,因为充电口门开关只有在断开的情况下,汽车才能起动,而此车是可以正常起动的。接着排除档位传感器,因为此车在换前进档和倒档时,在仪表板液晶显示屏上能正常显示“D”和“R”。接下来检查最简单的电机控制器的熔丝,发现电机控制器的熔丝烧毁,更换熔丝,试车还是不能行驶。继续检查,在检查制动踏板信号时,发现制动踏板上的制动灯开关顶部的塑料垫损坏(图1-71a),同时发现后部的制动灯一直是点亮的。
图1-69 踩加速踏板时仪表显示的数字变化
图1-70 整车控制工作原理图
图1-71 制动灯开关顶部的塑料垫
故障排除 拆下损坏的塑料垫(图1-71a),换上新件后试车正常,故障排除。图1-71b所示为正常的塑料垫。
技巧点拨 在排除故障之后需要弄清故障产生的机理。该车的制动踏板信号采用的是线控技术,制动踏板信号线控实现了制动信号与电机之间的信息传递为数字信号,可代替传统的机械系统,改善了控制性能。整车控制器收到的是制动信号,因此传递给电机控制器的信号是停止信号,所以汽车无法行驶。
七、江淮纯电动汽车换入倒档后仪表板上不显示,车辆无法行驶
故障现象 一辆江淮2012款产纯电动汽车,搭载永磁直流无刷电机,额定功率为11kW,行程里程130km。采用磷酸铁锂动力电池,额定电压为320V,总容量为50A·h,总能量为15.2kW·h。该车换R位后仪表板上面的“R”不会显示,且踩下加速踏板时车辆无法行驶。
故障诊断 江淮同悦纯电动汽车的控制原理如图1-72所示。首先对故障现象进行测试:汽车在换D位时,仪表板上面能够正常显示“D”,并且踩下加速踏板时汽车也能正常行驶。当换R位时,仪表板上面没有显示“R”,踩下加速踏板时汽车也不会行驶。
图1-72 江淮同悦纯电动汽车的控制原理
在正常情况下,当汽车的点火开关接通时,汽车仪表板会依次显示车辆所行驶的累积里程、电量值、小计里程、电压、电流、电机状态以及故障信息等。根据现象,初步判断故障可能是电机位置或倒档位置传感器损坏;驱动电机、驱动电机控制器损坏;加速踏板位置传感器、仪表控制单元损坏,最后则有可能是相应的线路故障。
一般通过显示屏上面显示的6位数字能够读取车辆相关部件的工作状况以及故障信息,但驾驶人并未携带车辆的故障信息对照表。在正常情况下,汽车需要电机控制器正常工作并控制电机运转,而电机控制器要正常工作必须在电机位置传感器、加速踏板位置传感器、档位位置传感器以及仪表显示信息控制单元全都正常的情况下。该车在挂D位时能正常行驶,说明电机位置传感器、加速踏板位置传感器、档位位置传感器以及仪表显示信息控制单元这四个部位都没有问题,可以排除。
检测传感器与电机控制器之间的线路导通性是否正常,经检测发现导通性没有问题,接着检查倒档位置传感器。检查过程中,先将车辆起动,然后将档位分别调到D位与R位,然后采用示波器对电机控制器检查,观察示波器在调到D位时的波形以及调到R位时的波形,对比两个波形发现并没有区别,从而可以确定倒档位置传感器到电机控制器之间是没有故障的。
接下来对传感器到仪表控制单元之间位置进行检查,观察倒档位置传感器是否能够将相应的信号传递到控制单元。通过检测发现,倒档位置传感器到仪表控制单元之间的电压非常低,在正常情况下电压应该是0.1V,而此时只有0.049V。因此可以先确定故障出现在倒档位置传感器上。
故障排除 更换倒档传感器后,故障排除,倒档时仪表板正常显示“R”,且能够正常行驶。
技巧点拨 该车倒档位置传感器属于线控传感技术,通过线控技术能够将档位与电机之间信息传递转换成数字信息传递,进而提升了控制性能。当档位传感器传出的信号电压过低时,仪表控制单元会将其当作低电平处理,仪表控制单元传递给电机控制器的信号为空档,这样电机控制器也就不会控制电机运转,进而造成故障出现。
八、江淮同悦IEV无法充电
故障现象 一辆江淮同悦IEV2,行驶里程4964km,驾驶人节假日出行回来后发现停放的电动汽车存在无法充电现象,不能满足第二天上班行驶要求。
故障诊断 检查车辆随车充电线,正常,连接充电桩,车辆仪表中的充电指示灯不亮,钥匙打到READY位置,仪表指示均不亮,确实存在无法充电现象。进一步检查发现该车12V蓄电池亏电严重,仅为5.6V,而同悦IEV需要随车的12V蓄电池来唤醒充电器工作,如果蓄电池无电就无法唤醒充电器工作,电池组就不能正常充电,进而影响车辆使用。其充电控制策略如图1-73所示。
图1-73 同悦IEV充电控制策略
故障排除 现场首先对12V蓄电池进行快充,然后再对电池组充电,1h后车辆仪表充电指示灯开始点亮,表示车辆已进入正常充电状态。电池组继续充电后,可以点亮READY灯,车辆使用功能恢复正常。
该车由于长时间放置停用,引起12V铅酸蓄电池亏电。同悦纯电动汽车具有两种电池:一种是磷酸铁锂动力电池,用于向驱动电机供电,电机驱动车辆行驶;另外一种是12V铅酸蓄电池,布置在前舱,用于为前照灯、音响、喇叭等低压电气系统供电。在车辆运行过程中,通过DC/DC从动力电池组给铅酸蓄电池充电,保障低压用电设备工作。长时间停用的纯电动汽车需要定期充电或干脆断开12V铅酸蓄电池的负极连接。
技巧点拨 为何原车12V蓄电池会影响高压电池组充电呢?同悦IEV车载充电系统的工作过程是在停车状态下BMS才允许充电,充电机连接220V电源后开始工作。充电机工作后会往广播地址发报文,仪表检测到充电机的报文后会把充电连接指示灯点亮,给出一个充电唤醒信号,BMS收到唤醒信号后开始进入充电模式;充电回路接通后充电机开始给电池充电,电流不断增大;同时充电机会不断地往广播地址报告输出电流,仪表收到报文后,当电流大于1A时仪表点亮充电标志信号灯。
九、江淮同悦纯电动汽车无法充电
故障现象 一辆江淮同悦IEV2,行驶里程5000km,因车辆无法充电而报修。
故障诊断 接车后试车验证故障现象,确认充电线路连接可靠后,观察仪表板上的指示灯,发现充电线连接指示灯和电池组充电指示灯均不亮。
查阅相关资料可知,电池管理系统(BMS)在停车状态下才允许充电系统工作。待车辆停稳,连接充电电源后,车载充电器准备开始工作,此时会通过CAN通信模块经CAN发送工作请求,仪表控制模块在得到车载充电器的请求后会控制充电连接指示灯点亮,同时给出一个充电唤醒信号,BMS在收到唤醒信号后即开始进入充电模式,充电回路接通,车载充电器开始给高压电池组充电,电流不断增大,充电器不断地向CAN发送信号发出充电电流数据,当仪表控制模块收到充电电流大于1A的信号后,控制电池组充电指示灯点亮。
根据上述资料结合故障现象进行分析,怀疑车载充电器存在故障。用万用表测量车载充电器后部的4号端子连接器上CAN-H和CAN-L间的电压,为0V,判断车载充电器的CAN通信模块存在故障。
故障排除 尝试更换车载充电器(图1-74)后,再次给车辆进行充电操作,故障排除。
图1-74 车载充电器
在对车辆无法充电的故障现象进行诊断时,应首先观察仪表板上的充电线连接指示灯和电池组充电指示灯。如果充电线连接指示灯和电池组充电指示灯均不亮,且排除充电线路存在故障的可能性后,用万用表测量车载充电器后部4端子导线连接器CAN-H和CAN-L之间的电压,正常应为0.3~0.5V,否则可判定为车载充电器CAN通信模块故障,需更换车载充电器。
如果充电线连接指示灯点亮,电池组充电指示灯却不亮,则应重点对高压接线盒内部的熔丝和继电器进行检查。在排除高压接线盒内部存在问题的可能性后,则需更换车载充电器。
技巧点拨 江淮同悦纯电动汽车需要车载12V蓄电池来唤醒充电系统工作,如果蓄电池亏电,充电系统将无法被唤醒,高压电池组就不能正常充电。因此,车辆如需长时间停放,则应断开12V铅酸蓄电池的负极电缆,从而避免铅酸蓄电池亏电。
十、江淮同悦纯电动汽车无法起动
故障现象 一辆江淮同悦IEV3,行驶里程2.5万km,因车辆无法起动而电话求援。
故障诊断 维修人员赶赴现场后试车,发现车辆确实无法起动,仪表板上电池警告灯点亮。
根据上述故障现象,怀疑高压部分存在故障,电池管理系统(BMS)切断了高压,驱动电动机无法供电,导致车辆无法行驶。分析可知,造成电池警告灯点亮的原因有很多,如单体电池自放电压差大、电池管理系统故障、绝缘故障和高压互锁故障等。
用监测程序查看BMS,发现总电压对应的SOC(State of Charge,荷电状态)存在差异。按下行李舱电池组的维修开关,断开高压主线束与动力电池的连接,故障现象依然存在,说明问题出现在电池组内部。
故障排除 先检查电池单体,后检查电池整体,发现该车单体电池存在欠电压故障,更换电池组总成后试车,故障排除。
技巧点拨 对于电池警告灯点亮的故障,排查时应用监测程序进入BMS,查看总电压对应的SOC是否存在差异。如果有差异,说明确实存在故障,可以通过切断高压主线束与动力电池连接的方法判断具体故障部位。如果切断高压主线束与动力电池的连接后故障消失,说明问题出在高压电池组外部,可根据从后往前查的原则(用兆欧表从动力电池组总正端与总负端向前舱方向排查高压系统的绝缘情况)进行排查;若切断高压主线束与动力电池的连接后故障依然存在,则说明问题出现在电池内部,则根据先电池单体后电池整体的原则进一步检查,且只能通过更换电池组模块或电池组总成解决。