彭小偉，黃華

北汽EV200純電動(dòng)汽車低壓系統(tǒng)不能充電故障診斷與排除

彭小偉，黃華

（江蘇省交通技師學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212028）

近年來(lái)純電動(dòng)汽車市場(chǎng)快速發(fā)展，首批投入市場(chǎng)的純電動(dòng)汽車也開始出現(xiàn)一些故障，文章以北汽EV200純電動(dòng)汽車為例，結(jié)合實(shí)際，重點(diǎn)闡述DC-DC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理，并探討了純電動(dòng)汽車發(fā)生低壓不能充電的故障時(shí)的診斷與排除方法。

北汽；EV200；純電動(dòng)；低壓充電；故障診斷

前言

一輛EV200純電動(dòng)汽車在行駛過(guò)程中，儀表的低壓蓄電池故障警示燈點(diǎn)亮。低壓蓄電池亮起在傳統(tǒng)汽車中，說(shuō)明發(fā)電機(jī)不再對(duì)外發(fā)電，有低壓蓄電池向車身電氣系統(tǒng)供電。在純電動(dòng)汽車中，類似“發(fā)電機(jī)”的部件是“DC-DC轉(zhuǎn)換器”，由此可以推斷，該車DC-DC轉(zhuǎn)換器及其控制電路發(fā)生了故障。本文以此為起點(diǎn)，探討一下DC-DC轉(zhuǎn)換器的工作原理及故障診斷方法。

1 純電動(dòng)汽車電壓供電系統(tǒng)的組成

EV200純電動(dòng)汽車有高壓動(dòng)力電池作為動(dòng)力源，在車輛高壓上電完成（READY燈點(diǎn)亮）以后，為驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)車輛行駛。但由于取消了發(fā)動(dòng)機(jī)，無(wú)法再像傳統(tǒng)汽車一樣使用發(fā)電機(jī)為整車低壓用電系統(tǒng)供電，因此，DC/DC轉(zhuǎn)換器應(yīng)運(yùn)而生。DC/DC轉(zhuǎn)換器將高壓直流通過(guò)轉(zhuǎn)換電路變換成14V低壓直流，為整車的低壓用電器供電，并且可以在能量剩余的時(shí)候?yàn)榈蛪盒铍姵爻潆?。EV200的低壓12V用電系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

有圖中可以看出，DC/DC不僅給車輛低壓電器供電，在車輛高壓上電后，還給高壓控制系統(tǒng)供電，如BMS、VCU、MCU、空調(diào)控制器、PTC控制器等。假如DC/DC不工作，則由低壓蓄電池為這些用電設(shè)備供電，維持系統(tǒng)的運(yùn)行，直到低壓蓄電池電量消耗到不能維持系統(tǒng)工作為止。此時(shí)，車輛高壓會(huì)斷電，車輛將無(wú)法繼續(xù)行駛。

圖1 EV200純電動(dòng)汽車低壓用電系統(tǒng)組成

2 DC/DC工作原理

DC/DC轉(zhuǎn)換器的本質(zhì)是一個(gè)變壓器，根據(jù)輸入輸出端電壓值的大小，可分為升壓器和降壓器等不同類型。在新能源汽車中，DC/DC轉(zhuǎn)化器大致可分為三種類型：

（1）高低壓轉(zhuǎn)換器（輔助功率模塊）

此模塊主要作用是取代傳統(tǒng)燃油汽車中的發(fā)電機(jī)，在混合動(dòng)力車輛中，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力直接驅(qū)動(dòng)高壓繼電器給電池系統(tǒng)補(bǔ)充電量。純電動(dòng)汽車中，傳統(tǒng)的12V用電負(fù)荷就完全依靠DC/DC轉(zhuǎn)換器供給，功率范圍為1～2.2KW。

（2）12V電壓穩(wěn)定器

這種類型主要應(yīng)用在部分起停系統(tǒng)中，在啟動(dòng)時(shí)避免電壓波動(dòng)對(duì)一些敏感的用電負(fù)載造成影響和破壞。例如，車內(nèi)照明、收音機(jī)和顯示屏等。電壓穩(wěn)定器的功率等級(jí)視用電負(fù)載而定，一般范圍為200～400W。

（3）高壓升壓器

為了提高動(dòng)力系統(tǒng)的效率，有些新能源車型會(huì)選用一個(gè)升壓器來(lái)提高逆變輸入的電壓，如豐田THS II混合動(dòng)力系統(tǒng)中帶增壓轉(zhuǎn)化的逆變器。

DC/DC轉(zhuǎn)換器的工作原理和工作簡(jiǎn)圖分別如圖2、圖3所示。

由圖2中的演示過(guò)程可知，直流高壓電輸入DC/DC轉(zhuǎn)化器以后，首先會(huì)由直流經(jīng)轉(zhuǎn)換改為交流，但電壓幅值并未減小，然后交流高壓電經(jīng)過(guò)中間的變壓器部分后，高壓電降為14V左右的電壓交流電，最后經(jīng)過(guò)整流和濾波電路，形成穩(wěn)定的14V電壓直流電輸出，為低壓系統(tǒng)供電。由圖3可知，DC/DC轉(zhuǎn)換器作為一個(gè)高壓轉(zhuǎn)換裝置，雖然其工作內(nèi)容是將高壓直流電轉(zhuǎn)化為低壓直流電，但其控制系統(tǒng)仍然受低壓電控制，并在工作過(guò)程中還會(huì)不斷地與低壓控制系統(tǒng)有信號(hào)通訊。若DC/DC工作系統(tǒng)出現(xiàn)故障，不僅會(huì)在車輛控制系統(tǒng)中記錄相應(yīng)故障代碼和數(shù)據(jù)流，還可以通過(guò)儀表顯示出來(lái)。

圖2 DC/DC轉(zhuǎn)換器工作原理示意圖

圖3 DC/DC轉(zhuǎn)換器工作示意圖

3 EV200汽車DC/DC轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)及其工作電路圖

由前文闡述可以得知，DC/DC轉(zhuǎn)換器并非一個(gè)獨(dú)立的部件，其在工作時(shí)，還會(huì)受到其他條件的制約。其工作條件主要有兩條：

（1）高壓輸入范圍為290～420V之間；

（2）低壓使能輸入范圍為DC 9～14V之間。

第一條的成立條件是高壓電池內(nèi)部繼電器正常吸合，并且高壓電池的電量滿足車輛行駛要求。第二條要求低壓蓄電池的電壓在9～14V之間，這是純電動(dòng)汽車的控制原則之一，即由低壓電控制高壓電。如果第二條不滿足，說(shuō)明低壓蓄電池發(fā)生故障，或者低壓供電系統(tǒng)有故障。出于安全考慮，此時(shí)純電動(dòng)汽車應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢修，而非強(qiáng)行上電。因此，出現(xiàn)低壓蓄電池虧電導(dǎo)致高壓不能上電時(shí)，一定不要期望通過(guò)車輛的充電系統(tǒng)充電能激活動(dòng)力電池，然后讓DC/DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生14V低壓電給低壓蓄電池充電。最可靠的方式是用充電機(jī)給低壓蓄電池充電或使用應(yīng)急電源給車輛蓄電池泵電，甚至更換低壓蓄電池，否則，車輛就會(huì)停留在癱瘓狀態(tài)。

DC/DC轉(zhuǎn)換器的工作流程可分為以下幾步：

（1）整車ON檔上電或充電喚醒充電；

（2）動(dòng)力電池完成高壓系統(tǒng)預(yù)充電流程；

（3）VCU發(fā)給DC/DC轉(zhuǎn)換器的使能信號(hào)正常；

（4）DC/DC轉(zhuǎn)換器開始工作。

DC/DC轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)與工作電路圖分別如圖4、圖5所示。

圖4 DC/DC轉(zhuǎn)換器總成接線端子

圖5 DC/DC轉(zhuǎn)換器電路圖

從圖中可以看出，DC/DC轉(zhuǎn)換器主要的線束組成為高壓輸入正極、高壓輸入負(fù)極、低壓輸出正極、低壓輸出負(fù)極、低壓控制線束等。圖4中所示的部件為EV160車型上單獨(dú)布置的DC/DC轉(zhuǎn)換器總成，后續(xù)的車型中，將DC/DC轉(zhuǎn)換器、車載充電器、高壓控制盒等部件整合在一個(gè)“高壓分配器”總成中，線束也進(jìn)行了重新布置，如圖5所示。為便于理解，我們就選擇單獨(dú)的DC/DC轉(zhuǎn)換器作講解。由圖4可以看出，低壓輸出正極和負(fù)極分別為獨(dú)立的線束，分別連接低壓蓄電池的正極和負(fù)極；高壓輸入端中有2根直流動(dòng)力母線，分別于高壓控制盒中的高壓正極和高壓負(fù)極相連，接線端還有確保高壓線束接觸良好的高壓互鎖短接端子，低壓控制端3根線束分別為控制電路電源正極兼使能線（直流12V啟動(dòng)，0～1V關(guān)機(jī)）、電源狀態(tài)信號(hào)輸出線（也稱故障線，12V高電平時(shí)為故障，低電平時(shí)正常）、控制電路電源負(fù)極搭鐵線。

4 故障分析與診斷

DC/DC轉(zhuǎn)換器作為“發(fā)電機(jī)”為低壓系統(tǒng)供電，當(dāng)其發(fā)生故障時(shí)，首先應(yīng)確認(rèn)故障。在故障診斷排除過(guò)程中，我們一貫秉持由簡(jiǎn)到繁、由易到難的原則，結(jié)合電路圖與實(shí)車的布局，我們可按以下步驟進(jìn)行排查，電路簡(jiǎn)圖如圖6所示。

圖6 DC/DC轉(zhuǎn)換器工作電路圖

（1）通過(guò)測(cè)量整車“ON檔”上電時(shí)，低壓蓄電池的電壓值來(lái)判斷DC/DC轉(zhuǎn)換器是否有故障。若電壓數(shù)值在13.8～14V之間，說(shuō)明DC/DC轉(zhuǎn)換器正常工作，若測(cè)量結(jié)果為12V，甚至小于12V，說(shuō)明DC/DC轉(zhuǎn)換器及工作電路存在故障，低壓電未能給低壓蓄電池供電。

（2）檢查連接器及低壓熔斷器是否正常

從最易著手的角度考慮，DC/DC轉(zhuǎn)換后的低壓直流電需要經(jīng)過(guò)150A的低壓熔斷器為低壓蓄電池供電，因此，檢查150A保險(xiǎn)絲的好壞，也是快速判斷DC/DC轉(zhuǎn)換器是否正常的一個(gè)快捷步驟。若150A保險(xiǎn)絲正常，則說(shuō)明DC/DC轉(zhuǎn)換器確實(shí)無(wú)14V低壓電輸出，我們的排除重點(diǎn)就可以集中到DC/DC轉(zhuǎn)換器的控制線束及其本身。

（3）檢查VCU向DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的使能信號(hào)是否正常。

這根線就是上文中提及的低壓控制端線束中的控制電路電源正極兼使能線，正常值應(yīng)在9～14V之間，否則檢查VCU 62#針腳至DC/DC1#之間線束的連接情況。

（4）檢查高壓保險(xiǎn)絲是否熔斷

高壓保險(xiǎn)絲放置在DC/DC轉(zhuǎn)換器內(nèi)部電路中，若DC/DC轉(zhuǎn)換器單獨(dú)布置，高壓保險(xiǎn)絲就放置在高壓控制盒中，若DC/DC轉(zhuǎn)換器未單獨(dú)布置，則高壓保險(xiǎn)絲則布置在高壓分配盒中。由于涉及到高壓部件的拆裝，在測(cè)量之前，必須按要求執(zhí)行“高壓斷電”操作。因此，該步驟比較繁瑣，應(yīng)在前面低壓系統(tǒng)線束完全檢查結(jié)束，確認(rèn)無(wú)故障后再執(zhí)行此操作，正常值應(yīng)小于1Ω，否則更換高壓保險(xiǎn)絲。

（5）更換DC/DC轉(zhuǎn)換器總成

以上測(cè)量結(jié)果若全部正常，說(shuō)明DC/DC轉(zhuǎn)換器外部連線均正常，則問(wèn)題出在DC/DC轉(zhuǎn)換器總成本身，更換總成，故障就可解決。

以上是針對(duì)DC/DC轉(zhuǎn)換器單獨(dú)布置的車型而言，對(duì)于DC/DC轉(zhuǎn)換器整合在高壓分配盒內(nèi)部的純電動(dòng)車型，可參照上述步驟，對(duì)照相應(yīng)的工作電路圖進(jìn)行檢查，故障分析和排除的思路基本相同。

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[5] 廖偉林.北汽EV160電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)故障與排除[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2019,36.

Diagnosis and Troubleshooting of The Fault That The Low-voltage System of BAIC EV200 Battery Electric Vehicle Cannot Be Charged

Peng Xiaowei, Huang Hua

( Jiangsu Jiaotong College, Jiangsu Zhenjiang 212028 )

In recent years, the Battery Electric Vehicle(BEV) market has developed rapidly, and some failures have also begun to occur in the first batch of Battery Electric Vehicles put on the market. Taking the BAIC EV200 Battery Electric Vehicle as an example, combined with the actual situation, this article focuses on the structure and working principle of the DC-DC system, and discusses the diagnosis and troubleshooting methods of a battery electric vehicle when the failure that the low voltage system cannot be charged occurs.

BAIC;EV200;Battery Electric Vehicle(BEV);Low Voltage Ststem;Diagnosis

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1671-7988(2020)24-194-03

U472

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1671-7988(2020)24-194-03

彭小偉，助講，研究生，就職于江蘇省交通技師學(xué)院，研究方向?yàn)槠嚈z測(cè)與維修、新能源汽車等。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2020.24.063

CLC NO.: U472