云浮市中等專業(yè)學校 陳偉杰

1 北汽EC180車高壓系統(tǒng)

1.1 北汽EC180車高壓系統(tǒng)的組成

2017款北汽EC180車的高壓系統(tǒng)由驅(qū)動電機、電機控制器（MCU）、高壓控制盒、PCU總成（DC/OBC集成控制器，含車載充電機模塊和DC/DC變換器模塊）、空調(diào)壓縮機、PTC加熱元件及鋰離子動力電池系統(tǒng)組成，如圖1所示。

圖1 高壓系統(tǒng)組成

（1）驅(qū)動電機。北汽EC180車驅(qū)動系統(tǒng)采用三相異步電機與單擋2級減速器的組合，替代傳統(tǒng)車輛發(fā)動機與變速器，具有響應(yīng)快、效率高、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、維修方便等特點。通過MCU可實現(xiàn)驅(qū)動電機正反轉(zhuǎn)、不同扭矩輸出、能量回收等功能，滿足不同路況的需求。

（2）電機控制器（MCU）。MCU是驅(qū)動電機系統(tǒng)的控制中心，以絕緣柵雙極晶體管（IGBT）模塊為核心，輔以驅(qū)動集成電路、主控集成電路，內(nèi)含故障診斷電路，當診斷出異常時，它將會激活一個錯誤代碼，發(fā)送給組合儀表，同時也會存儲該故障代碼和相關(guān)數(shù)據(jù)。MCU主要是將輸入的直流電逆變成電壓、頻率可調(diào)的三相交流電，供給配套的三相交流驅(qū)動電機使用。

（3）高壓控制盒。高壓控制盒的主要功能是將鋰離子動力電池系統(tǒng)輸出的高壓直流電分配給整車高壓用電器使用，高壓控制盒內(nèi)有熔絲、繼電器，可實現(xiàn)對高壓用電器的保護。

（4）PCU總成（DC/OBC集成控制器）。PCU總成是將車載充電機模塊、DC/DC變換器模塊進行了集成化設(shè)計，提高了高壓母線的屏蔽效果、裝配的便捷性和可靠性，同時采用風冷技術(shù)對控制單元進行冷卻，結(jié)構(gòu)簡便且降溫速度快，其主要功能是在車輛起動后將鋰離子動力電池輸入的高壓電轉(zhuǎn)變成低壓12 V向蓄電池充電，以保證行車時低壓用電設(shè)備正常工作。

（5）鋰離子動力電池系統(tǒng)。鋰離子動力電池系統(tǒng)的組成如圖2所示，電源控制盒的組成如圖3所示。使用可靠高壓連接器與高壓控制盒連接，輸出高壓直流電給驅(qū)動電機、電動空調(diào)及PCU總成。BMS由低壓12 V蓄電池供電，實時采集各電池芯的電壓、溫度、鋰離子動力電池系統(tǒng)的總電壓和電流等數(shù)據(jù)，實時監(jiān)控鋰離子動力電池的工作狀態(tài)，并通過與MCU、充電機的通訊來控制鋰離子動力電池系統(tǒng)的充放電。

1.2 北汽EC180車高壓上電的條件與過程

圖2 鋰離子動力電池系統(tǒng)

圖3 電源控制盒

高壓上電的條件：將點火開關(guān)置于ON擋，BMS和MCU當前狀態(tài)正常且不滿足整車充電條件，開始執(zhí)行高壓上電。高壓上電過程如下。

（1）將點火開關(guān)置于ON擋，12 V低壓蓄電池對MCU、BMS、PCU總成、空調(diào)控制器等供電，各個控制器喚醒，并進行初始化和自檢，沒有問題分別上報MCU。

（2）BMS閉合預(yù)充繼電器，鋰離子動力電池通過預(yù)充繼電器和預(yù)充電阻對車輛負載端的電容充電，BMS檢測到預(yù)充電壓達到95%的鋰離子動力電池電壓時，閉合主正繼電器。

（3）閉合主正繼電器約10 ms后，斷開預(yù)充繼電器。

（4）此時儀表上READY燈點亮。

2 北汽EC180車多個警告燈同時亮起

故障現(xiàn)象 一輛累計行駛里程約為3.8萬km的北汽EC180車，出現(xiàn)能正常上高壓電、READY燈亮，但過4 s后，掉高壓電、READY燈熄滅、儀表電機故障警告燈、整車故障警告燈同時亮起的故障現(xiàn)象。

故障診斷 接車后首先試車，確認故障現(xiàn)象屬實。連接故障檢測儀讀取MCU系統(tǒng)故障代碼，讀取的故障代碼為“P114016 MCU直流母線欠壓故障”。

根據(jù)故障現(xiàn)象、故障代碼進行分析，導(dǎo)致該故障發(fā)生的可能原因有：高、低壓線路連接器松動、整車絕緣故障、MCU低壓線路故障、MCU本體故障、鋰離子動力電池系統(tǒng)內(nèi)部故障等。具體的故障排除過程如下。

（1）檢查高、低壓線束連接器的連接狀態(tài)。將點火開關(guān)置于LOCK擋，斷開低壓蓄電池負極電纜，用膠帶覆蓋，戴上絕緣手套，分別對所有高壓部件連接器、低壓控制電路連接器連接情況進行檢查，發(fā)現(xiàn)各連接器均無斷開及虛接的現(xiàn)象。

（2）檢查整車絕緣情況。斷開低壓蓄電池負極電纜和鋰離子動力電池系統(tǒng)的直流母線，用絕緣筆分別檢測負載端各個高壓元件如驅(qū)動電機、MCU、PCU總成、空調(diào)壓縮機等的絕緣值，均在正常范圍內(nèi)（維修手冊要求絕緣值低于500 Ω/V時報故障）。

（3）檢查MCU及相關(guān)線路。MCU相關(guān)線路如圖4所示。根據(jù)北汽EC180車維修手冊，檢測步驟如下：裝復(fù)鋰離子動力電池系統(tǒng)的直流母線，接上低壓蓄電池負極電纜，將點火開關(guān)置于LOCK擋，斷開MCU連接器U07，檢查連接器無裂痕和異常、端子無腐蝕和生銹；檢查熔絲FB05（10 A）、FB02（15 A），均正常；將點火開關(guān)置于ON擋，測量MCU端子U07/22與搭鐵間電壓，為蓄電池電壓，正常；將點火開關(guān)置于LOCK擋，測量連接器的MCU端子32、端子33與搭鐵間電壓，均為蓄電池電壓，正常；測量MCU端子21、端子11與搭鐵間電阻，均低于1 Ω，正常；更換MCU總成，故障現(xiàn)象依舊。

（4）鋰離子動力電池系統(tǒng)內(nèi)部故障檢查。北汽EC180車高壓電路系統(tǒng)鋰離子動力電池部分接線圖如圖5所示。對SD卡數(shù)據(jù)進行分析，當車輛剛開始正常上電時，發(fā)現(xiàn)鋰離子動力電池系統(tǒng)的內(nèi)部總電壓V1、外部總電壓V2均為115 V，負載端總電壓V3為110 V，上電后發(fā)現(xiàn)V1、V2的電壓不變，但V3的電壓會逐漸減小，最后降至81 V時車輛高壓電就斷開了。通過對圖5分析得知，鋰離子動力電池系統(tǒng)總電壓V3是受J120和J121控制的，如果J120和J121存在故障將導(dǎo)致不能上高壓電，但是該車能上高壓電，只是幾秒鐘后高壓電就斷開了，所以判斷可能是J120或J121內(nèi)部接觸不良，開始時有電壓和電流，因為接觸不良會導(dǎo)致溫度過高而斷開，所以才會出現(xiàn)高壓上電4 s后就斷開高壓電的現(xiàn)象。請鋰離子動力電池公司的維修人員用上位機進行檢測，發(fā)現(xiàn)J120燒蝕損壞。

圖4 MCU相關(guān)線路（部分）

圖5 高壓電路系統(tǒng)接線圖（鋰離子動力電池部分）

將點火開關(guān)置于LOCK擋，斷開低壓蓄電池負極電纜，用膠帶覆蓋，戴上絕緣手套，把鋰離子動力電池系統(tǒng)拆卸下來開包檢測，發(fā)現(xiàn)鋰離子動力電池系統(tǒng)電源控制盒J120的螺栓松動，從而導(dǎo)致J120燒蝕損壞。

故障排除更換鋰離子動力電池系統(tǒng)電源控制盒后試車，故障徹底排除。