秦飛飛

摘要：隨著汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，電動(dòng)汽車已成為當(dāng)今社會(huì)綠色交通工具的主流。然而，隨之而來(lái)的各個(gè)系統(tǒng)的故障問(wèn)題也是層出不窮，本文選取北汽EV200為例，對(duì)其車輛加速無(wú)反應(yīng)問(wèn)題，進(jìn)行故障分析和排除，本研究有助于電動(dòng)汽車基礎(chǔ)知識(shí)的普及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)車;整車控制器;故障診斷

中圖分類號(hào)：U469.72+2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）16-0137-02

1? 電動(dòng)汽車加速系統(tǒng)組成及工作原理

隨著汽車產(chǎn)量逐年增加，我國(guó)自主研發(fā)的如北汽、比亞迪、江淮EV等新能源汽車已經(jīng)逐步成熟。電動(dòng)汽車的加速系統(tǒng)包括加速踏板位置傳感器、整車控制器、電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)四個(gè)部分。

1.1 速踏板位置傳感器

當(dāng)駕駛員需要加速時(shí)，踩下油門踏板，由油門加速踏板位置傳感器檢測(cè)信號(hào)，并將此信號(hào)傳給整車控制器。

1.2 整車控制器（VCU）

整車控制器是電動(dòng)汽車上最核心的一個(gè)控制器，跟其它的電腦進(jìn)行CAN網(wǎng)絡(luò)的通訊。整車控制器根據(jù)加速踏板位置傳感器和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并計(jì)算電動(dòng)機(jī)需要輸出多大的扭矩和功率，然后整車控制器給電機(jī)控制器MCU發(fā)送控制信號(hào)，最后由電機(jī)控制器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于固定傳動(dòng)比的變速器，整車控制器根據(jù)變速器換擋手柄傳來(lái)的位置信號(hào)確定扭矩方向;對(duì)于兩三個(gè)傳動(dòng)比的變速器，整車控制器根據(jù)變速器抵擋手柄傳來(lái)的位置信號(hào)確定扭矩方向和大小。

1.3 電動(dòng)機(jī)控制器（MCU）

電動(dòng)機(jī)控制器就是控制主牽引電源與電機(jī)之間能量傳輸?shù)难b置，由DSP電動(dòng)機(jī)控制板、IGBT驅(qū)動(dòng)器電路析、IGBT（驅(qū)動(dòng)）模塊、控制電源、散熱系統(tǒng)組成。電機(jī)控制器接受來(lái)自整車控制器VCU的信號(hào)，通過(guò)系統(tǒng)調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向的控制，而VCU的數(shù)據(jù)則來(lái)自駕駛員的操作意圖。

1.4 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)（DM）

驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)汽車核心部件之一，是車輛行駛中的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，直接影響車輛的動(dòng)力性。北汽EV200采用永磁同步電機(jī)，在轉(zhuǎn)子中嵌放永久性磁鐵，將旋變器與電動(dòng)機(jī)同軸進(jìn)行安裝，用以檢測(cè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度。當(dāng)給定子繞組中通入三相交流電源時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，而這個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)就會(huì)牽動(dòng)轉(zhuǎn)子中嵌放的永磁體，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭矩，該旋轉(zhuǎn)扭矩與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)通過(guò)內(nèi)置旋轉(zhuǎn)變壓器來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，控制器經(jīng)過(guò)解碼后獲取電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，電流傳感器檢測(cè)繞組的電流，從而控制驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的扭矩輸出。

當(dāng)駕駛員在行駛中切換D擋并踩下加速踏板時(shí)，該擋位信息與加速信息首先傳遞給整車控制器，整車控制器再通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)把控制信號(hào)傳遞給驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器，從而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。隨著加速踏板行程的進(jìn)一步增大，電動(dòng)機(jī)控制器控制的驅(qū)動(dòng)導(dǎo)通頻率上升，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩隨電流進(jìn)一步增加。

2? 故障現(xiàn)象與故障分析

2.1 故障現(xiàn)象

車主反映北汽EV200已駕駛8個(gè)月，車輛在行駛過(guò)程中，踩踏加速踏板時(shí)，突然出現(xiàn)車輛無(wú)反應(yīng)，儀表顯示整車故障。

2.2 故障分析

根據(jù)車主提供的故障現(xiàn)象推斷故障位置在加速踏板傳感器及其控制、驅(qū)動(dòng)電路。整車控制器根據(jù)加速踏板傳感器獲取加減速信息，然后向電機(jī)控制器發(fā)出轉(zhuǎn)矩需求，從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)矩，控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而改變車速。

加速踏板位置傳感器提供兩組信號(hào)，讓整車控制器進(jìn)行對(duì)比，如圖1所示為整車控制器與加速踏板位置傳感器連接電路圖。

3? 故障診斷與排除

3.1 故障診斷

分別對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)控制器、加速踏板傳感器進(jìn)行檢測(cè)。

3.1.1 對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行故障診斷

首先檢查蓄電池并確認(rèn)蓄電池電壓電壓，然后按如下步驟進(jìn)行逐步檢測(cè)。①關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，將點(diǎn)火開(kāi)關(guān)置于OFF擋。②將故障診斷儀IMS-D60連接于車輛診斷接口上。③將點(diǎn)火開(kāi)關(guān)置于ON擋。④用故障診斷儀讀取和清除DTC。如果檢測(cè)到故障代碼，則對(duì)應(yīng)表1所示電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)的故障代碼含義，找出可能故障原因并排除。

經(jīng)檢測(cè)，電動(dòng)機(jī)正常，線路導(dǎo)通，進(jìn)行下一步檢測(cè)。

3.1.2 對(duì)電動(dòng)機(jī)控制器MCU進(jìn)行故障診斷

①排除MCU逆變器故障：使用整車鑰匙上電復(fù)位3次，如果不能清除該故障，則更換電機(jī)控制器總成。②排除直流母線過(guò)壓故障：使用整車鑰匙上電復(fù)位3次，如果不能清除該故障，則排查高壓電池輸出電壓是否正常，如正常則更換電機(jī)控制器總成。③排除直流母線過(guò)流故障：使用整車鑰匙上電復(fù)位3次，如果不能清除該故障，則斷開(kāi)電機(jī)控制器高壓插接件看故障能否清除，如果不能清除故障，排查電機(jī)總成是否有短路情況，如有則更換電機(jī)，如無(wú)則更換電機(jī)控制器總成。④排除電機(jī)控制器供電電壓故障：使用整車鑰匙上電復(fù)位3次，如果不能清除該故障，則排查電機(jī)控制器低壓信號(hào)插接件連接是否可靠，再檢測(cè)該線束中的電源信號(hào)，如果排查后還不能清除故障，則更換電機(jī)控制器總成。

具體操作方法如下：①首先檢查電動(dòng)機(jī)控制器電源：拔下電動(dòng)機(jī)控制器35針插接件，用萬(wàn)用表直流電壓擋沒(méi)量35針插接件1與針腳與24號(hào)針腳，正常情況為12V 蓄電池電壓。若無(wú)電壓，則檢熔絲是否燒壞;若熔絲正常，則檢查熔絲與插接件1號(hào)針腳線路是否導(dǎo)通，檢查24號(hào)針腳與車身搭鐵之間是否導(dǎo)通，如圖2所示。

②其次檢查CAN線：拔下電動(dòng)機(jī)控制器35針插接件，用萬(wàn)用表歐姆擋測(cè)量35針插接件31號(hào)針腳與整車控制器VCU插接件104號(hào)針腳之間是否導(dǎo)通，35針插接件32號(hào)針腳與VCU插接件111號(hào)之間是否導(dǎo)通。

經(jīng)檢測(cè)，電動(dòng)機(jī)控制器引腳電壓正常，線路導(dǎo)通，進(jìn)行下一步檢測(cè)。

3.1.3 對(duì)加速踏板位置傳感器進(jìn)行故障診斷

檢測(cè)加速踏板傳感器1信號(hào);加速踏板從0-100%變化，用萬(wàn)用表直流電壓檔測(cè)量插件4號(hào)端子與搭鐵（或3號(hào)端子）之間應(yīng)有0.74-4.8V的電壓;否則檢查傳感器電源和搭鐵線，如果傳感器輸人電源和搭鐵線正常，則為傳感器內(nèi)部故障。檢測(cè)加速踏板傳感器2信號(hào)：節(jié)氣門開(kāi)度從0-100%變化，用萬(wàn)用表直流電壓檔測(cè)量插件6號(hào)端子與搭鐵（或5號(hào)端子）之間應(yīng)有0.37-2.4V的電壓;否則檢查傳感器電源和搭鐵線，如果傳感器電源和搭鐵線正常，則為傳感器內(nèi)部故障。

①首先使用診斷儀讀取數(shù)據(jù)流指令，選取加速踏板信號(hào)1和加速踏板信號(hào)2，讀取二者數(shù)據(jù)流。

②檢查加速踏板線束端子Pin1和Pin2的電壓，正確電壓應(yīng)該是5V;檢查線束端子Pin3和Pin5的電壓，正確電壓應(yīng)該是0V。

③當(dāng)先不踩加速踏板時(shí)，檢驗(yàn)加速踏板線束端子Pin4和Pin6的搭鐵電壓，正確的電壓是都接近0。

④當(dāng)踩加速踏板在一定開(kāi)度時(shí)，檢驗(yàn)加速踏板線束端子Pin4和Pin6的電壓，正確的端子Pin4的電壓是端子Pin6電壓的兩倍。

⑤檢查與加速踏板連接的線束有無(wú)短路、斷路和退針現(xiàn)象，如線束有問(wèn)題請(qǐng)更換線束。檢查方法如下：1）加速踏板位置信號(hào)1搭鐵線束測(cè)量，測(cè)量方法：用萬(wàn)用表通斷檔測(cè)量相應(yīng)端子之間的線束是否斷路。2）加速踏板位置信號(hào)1輸出線束測(cè)量，逐一測(cè)量是否導(dǎo)通，如果不導(dǎo)通，確定問(wèn)題后更換線束。測(cè)量方法：用萬(wàn)用表通斷檔測(cè)量相應(yīng)端子之間的線事是否斷路。3）加速踏板位置信號(hào)1電源線束測(cè)量，逐一測(cè)量是否導(dǎo)通，如果不導(dǎo)通，確定問(wèn)題后更換線束。測(cè)量方法：用萬(wàn)用表通斷檔測(cè)量相應(yīng)端子之間的線束是否斷路。4）加速踏板位置信號(hào)2搭鐵線束測(cè)量，測(cè)量方法：用萬(wàn)用表通斷檔測(cè)量相應(yīng)端子之間的絲束是否斷路。5）加速踏板位置信號(hào)2輸出線束測(cè)量，逐一測(cè)量是否導(dǎo)通，如果不導(dǎo)通，確定問(wèn)題后更換線束。測(cè)量方法：用萬(wàn)用表通斷檔測(cè)量相應(yīng)端子之間的線束是否斷路。6）加速踏板位置信號(hào)2電源線束測(cè)量，逐一測(cè)量是否導(dǎo)通，如果不導(dǎo)通，確定問(wèn)題后更換線束。測(cè)量方法：用萬(wàn)用表通斷檔測(cè)量相應(yīng)端子之間的線束是否斷路。

⑥經(jīng)檢測(cè)，以上線束確定沒(méi)問(wèn)題后，更換加速踏板位置傳感器。

3.2 故障排除

通過(guò)對(duì)整個(gè)加速系統(tǒng)的逐步檢測(cè)，逐步排除，確定故障為加速踏板位置傳感器。更換全新加速踏板位置傳感器后，重新啟動(dòng)車輛并踩踏加速踏板進(jìn)行加速測(cè)試，故障排除，加速性能恢復(fù)。

4? 故障總結(jié)

針對(duì)行駛中出現(xiàn)的加速無(wú)反應(yīng)故障，通過(guò)對(duì)加速踏板位置傳感器，整車控制器、電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)四個(gè)部分的結(jié)構(gòu)梳理，依次排除，從而確定了故障位置并將故障排除。

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