北汽E150EV整車控制器的功能與檢修

◆文/山東 劉春暉

北汽E150EV電動汽車動力系統(tǒng)主要由整車控制器(VCU)、電機及電機管理系統(tǒng)、電池及電池管理系統(tǒng)3部分組成。整車控制器(圖1)主要用于判斷操縱者意愿，并根據(jù)車輛行駛狀態(tài)、電池和電機系統(tǒng)的狀態(tài)合理分配動力，使車輛運行在最佳狀態(tài)。VCU一方面通過自身數(shù)據(jù)采集模塊獲取駕駛員需求信息，另一方面與電機控制器、電池管理系統(tǒng)、電動輔助系統(tǒng)等部件組成CAN總線網(wǎng)絡(luò)，可以實時獲取當(dāng)前整車狀態(tài)，電機、電池、電動輔助等部件的參數(shù)，采用優(yōu)化算法協(xié)調(diào)電動輔助部件和電機運行，在滿足駕駛員對整車動力性和舒適性需求的前提下，最大限度節(jié)約電能的消耗。

圖1 整車控制器(VCU)外形

一、整車控制器(VCU)的功能

1.整車狀態(tài)的獲取功能

(1)整車狀態(tài)的獲取。通過車速傳感器、擋位信號傳感器等，采用不同的采樣周期，檢測整車的運行狀態(tài)。

(2)通過CAN總線獲得原車功能模塊、動力電池系統(tǒng)、電機驅(qū)動系統(tǒng)等的狀態(tài)信息。

2.駕駛員的意愿識別和控制模式的判斷

(1)通過各種狀態(tài)信息(加速/制動踏板位置、當(dāng)前車速和整車是否有故障信息等)來判斷當(dāng)前需要的整車工作模式(如起步、加速、減速、勻速行駛)。

(2)根據(jù)判斷得出的整車工作模式、動力電池系統(tǒng)和電機驅(qū)動系統(tǒng)狀態(tài)計算出當(dāng)前車輛需要的轉(zhuǎn)矩。

(3)根據(jù)當(dāng)前的參數(shù)和狀態(tài)及前一段時間的參數(shù)及狀態(tài)，算出當(dāng)前車輛的轉(zhuǎn)矩能力，根據(jù)當(dāng)前車輛需要的轉(zhuǎn)矩，最終計算出合理的最終需要實現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩。

3.整車故障的判別及處理

(1)判斷整車的各個傳感器、執(zhí)行機構(gòu)的狀態(tài)。

(2)指出相應(yīng)的錯誤標(biāo)志，協(xié)調(diào)在錯誤情況下各個模塊的計算、執(zhí)行。

(3)將錯誤狀態(tài)記錄、輸出、消除。

4.外圍相連驅(qū)動模塊的管理

根據(jù)各個功能模塊的最終計算結(jié)果，通過總線控制各個外圍功能模塊(例如空調(diào)模塊等)。

5.電動汽車輔助系統(tǒng)的控制

(1)駕駛安全輔助設(shè)備：助力轉(zhuǎn)向。

(2)電器附件：DC/DC、水泵、空調(diào)、暖風(fēng)等。

(3)休閑娛樂輔助設(shè)備：DVD等。

二、整車控制器上、下電控制

北汽E150EV電動汽車的車鑰匙只采用OFF、ACC、ON三個狀態(tài)。

1.上電順序

上電順序如圖2所示。

(1)低壓上電

當(dāng)車鑰匙由OFF→ACC時，VCU低壓上電；當(dāng)車鑰匙由ACC→ON時，BMS、MCU(驅(qū)動電機控制器)低壓上電。

圖2 上電順序

(2)高壓上電

車鑰匙ON檔，BMS、MCU當(dāng)前狀態(tài)正常，且在之前一次上、下電過程中整車無嚴(yán)重故障。

①BMS、MCU初始化完成，VCU確認(rèn)狀態(tài)；

②閉合電池繼電器；

③閉合主繼電器；

④MCU高壓上電；

⑤如擋位在N擋，儀表顯示Ready燈點亮。

2.上電注意事項

(1)車鑰匙旋轉(zhuǎn)至Start檔，松開后回到ON檔。

(2)擋位處于N擋上電，踩下制動踏板。

3.上電異常情況

車鑰匙ON檔時，高壓不能正常上電，需注意觀察儀表信息：

(1)充電指示燈亮，關(guān)好充電門板，重新ON上電；

(2)動力電池故障燈亮，重新ON上電后，如仍亮，表明電池有故障；

(3)動力電池絕緣電阻低，檢查動力電池的高壓線連接情況；

(4)擋位顯示狀態(tài)閃爍，擋位換到N擋；

(5)系統(tǒng)故障燈亮且無以上情況，需先檢查蓄電池電量，VCU、MCU(驅(qū)動電機控制器)、BMS低壓供電情況，用診斷儀讀取當(dāng)前故障碼。

4.下電順序

純電動車下電只需車鑰匙打到OFF檔，即可實現(xiàn)高壓、低壓電的正常下電。

(1)車鑰匙到OFF檔，主繼電器斷開、MCU低壓下電；

(2)輔助系統(tǒng)停止工作，包括DC/DC、水泵、空調(diào)、暖風(fēng)；

(3)BMS斷開電池繼電器；

(4)整車控制器下電。

注意：整車控制器在下電前會存儲行車過程中發(fā)生的故障信息。

三、整車控制器的故障診斷及檢修

1.故障分級

整車控制器根據(jù)電機、電池、EPS、DC/DC等零部件故障，整車CAN網(wǎng)絡(luò)故障及VCU硬件故障進(jìn)行綜合判斷，確定整車的故障等級，并進(jìn)行相應(yīng)的控制處理?？蓪φ嚨墓收系燃夁M(jìn)行四級劃分，見表1。

表1 整車故障的四級劃分

2.OBD接口線束定義

圖3 OBD-II診斷接口

OBD接口線束定義如下：

(1)Pin1：新能源CAN高，線號32；

(2)Pin9：新能源CAN低，線號33；

(3)Pin6：原車CAN高，線號52；

(4)Pin14：原車CAN低，線號53；

(5)Pinl6：常電(BAT+)；

(6)Pin5：信號地線。

3.VCU通信故障的檢測方法和解決方法

VCU通信故障存在四種可能情況。

(1)第一種情況：VCU沒有電。檢測方法：根據(jù)VCU針腳定義，檢查以下針腳。

21世紀(jì)是屬于生命科學(xué)的世紀(jì)。未來，英特爾的人工智能還將在智慧醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，致力解決人類面臨的大問題，加速行業(yè)轉(zhuǎn)型，更好地幫助醫(yī)生，造福廣大患者。

①Pin1：ACC，車鑰匙ACC檔；

②Pin2：GND，地；

③Pin3：BAT，整車常電；

④Pin4：ON，車鑰匙ON檔；

⑤Pin5：GND，地；

⑥維修：可能的原因有VCU供電熔斷器燒毀、線束斷開、接插件退針等問題。

(2)第二種情況：儀表到VCU的新能源CAN總線線束有問題，直接維修線束即可。

①VCU線束端子Pin8：新能源CANH，對應(yīng)儀表線束端子Pin；

②VCU線束端子Pin9：新能源CANL，對應(yīng)儀表線束端子Pin。

(3)第三種情況：整車控制器VCU與車型不匹配或者VCU損壞。檢查VCU的零部件號，直接更換可用的正確車型的VCU即可。

(4)第四種情況：儀表與車型不匹配或者儀表損壞。檢查儀表的零部件號，直接更換可用的正確車型的儀表即可。

4.當(dāng)儀表顯示整車故障時的診斷流程

(1)檢修前提

①車輛必須能夠與故障診斷儀通信，只要故障診斷儀無法連接通信的車輛，請按以下順序首先排查：

a.使用萬用表，檢查VCU供電是否正常，包括ACC電、ON檔電、常電，同時，需要檢查低壓電氣盒中VCU的各個供電熔斷器是否正常；

b.使用萬用表，檢查OBD診斷口與VCU的CAN總線線束連接是否牢固、正常；

c.如果以上都正常，請更換全新的整車控制器。

②排查結(jié)束，故障診斷儀將可以順利與整車控制器VCU建立CAN總線通信連接。

③進(jìn)入診斷界面，按照流程進(jìn)行其他故障的定位、排查、維修，最后清除故障碼，試車，將車輛交還用戶。

(2)診斷流程

當(dāng)儀表顯示整車故障時的診斷流程如圖4所示。

①讀取故障碼；

②讀取凍結(jié)幀；

圖4 當(dāng)儀表顯示整車故障時的診斷流程

③讀取數(shù)據(jù)流；

④維修；

⑤清除故障碼；

⑥關(guān)閉鑰匙，再打開鑰匙到ON檔，再次讀取故障碼，確認(rèn)故障不再存在，表明故障排除。

(3)特別說明

故障碼檢測步驟在進(jìn)行下列步驟之前，確認(rèn)蓄電池電壓為正常電壓。

①將車鑰匙置于OFF檔；

②將診斷儀IMS-D60連接至車輛診斷接口上；

③將車鑰匙置于ON檔；

④用診斷儀讀取和清除故障碼；

⑤將車鑰匙置于OFF檔，3～5s后重新將車鑰匙置于ON檔；

⑥用診斷儀讀取故障碼。

如果檢測到故障碼，則說明車輛有故障，要進(jìn)行相應(yīng)的診斷步驟；如果沒有檢測到故障碼，則說明先前檢測到的故障為偶發(fā)性故障。