純電動汽車電路圖組成與識讀方法

摘要：截至2021年12月，純電車型保有量640萬輛，占比達(dá)到81.63%，因此對純電動汽車電路圖的認(rèn)識顯得尤為重要。據(jù)此，對純電動汽車電路組成與特點(diǎn)進(jìn)行分析，并對純電動汽車電路圖識讀及電路故障診斷等方面進(jìn)行深入解讀。

關(guān)鍵詞：純電動汽車;電路;識讀方法

中圖分類號：U471收稿日期：2022-06-15

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.07.023

1 汽車電路的組成及特點(diǎn)

1.1 傳統(tǒng)燃油汽車電路的基本組成

傳統(tǒng)燃油汽車電路分成電源、啟動、點(diǎn)火、儀表、報警、照明、信號、舒適娛樂、汽車安全技術(shù)等八大系統(tǒng)，其中舒適娛樂系統(tǒng)根據(jù)用電設(shè)備和功能不同又可繼續(xù)分為：電動車窗、電動后視鏡、電動座椅、多媒體影音、雨刮及洗滌系統(tǒng)等。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，汽車的電器設(shè)備越來越多，因此舒適娛樂系統(tǒng)所包含的子系統(tǒng)也會越來越多[1-2]。

1.2純電動汽車電路的基本組成

純電動汽車指的是采用動力電池作為驅(qū)動能源，使用電機(jī)驅(qū)動車輛行駛的汽車。純電動汽車的電路分為高壓電路和低壓電路，低壓電路與傳統(tǒng)汽車的低壓電路基本相同。高壓電路主要分為：動力電池及動力電池管理系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、DC-DC轉(zhuǎn)換器、高壓配電盒、電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等。

a.動力電池及動力電池管理系統(tǒng)。動力電池為電動汽車的驅(qū)動電動機(jī)提供電能，電動機(jī)將電源的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能給汽車行駛提供動力。動力電池除了提供高壓直流電使驅(qū)動電機(jī)工作外，同時給空調(diào)系統(tǒng)、制動系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等相關(guān)系統(tǒng)提供工作電源;動力電池通過DC/DC轉(zhuǎn)換器，給低壓蓄電池供應(yīng)12V或24V電源，并通過壓電池組給汽車低壓用電設(shè)備，如儀表、照明和信號、車窗、雨刮、音響等系統(tǒng)提供工作電源。動力電池管理系統(tǒng)對動力電池組充電、放電時的電流、電壓、放電深度、再生制動反饋電流、電池溫度等進(jìn)行控制。

b.電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)主要由電機(jī)控制器、驅(qū)動電機(jī)、變速器組成。

驅(qū)動電機(jī)是將電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的一種電力元器件。當(dāng)電能被轉(zhuǎn)換成機(jī)械能時，電機(jī)表現(xiàn)出電動機(jī)的工作特性;當(dāng)機(jī)械能被轉(zhuǎn)換成電能時，電機(jī)表現(xiàn)出發(fā)電機(jī)的工作特性。大部分電動汽車在剎車制動狀態(tài)下，機(jī)械能將被轉(zhuǎn)換成電能，電機(jī)作為發(fā)電機(jī)來給動力電池回饋充電。

電機(jī)控制器既能將動力電池中的直流電轉(zhuǎn)換為交流電以驅(qū)動電機(jī)，同時具備將車輪旋轉(zhuǎn)的動能轉(zhuǎn)換為電能（交流電轉(zhuǎn)換為直流電）給動力電池充電的設(shè)備。電機(jī)控制器的作用是控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。其內(nèi)部集成有IGBT模塊、大容量薄膜電容、主動泄放模塊、被動泄放模塊。

c.空調(diào)系統(tǒng)。純電動汽車空調(diào)系統(tǒng)包括空調(diào)制冷系統(tǒng)和空調(diào)供暖系統(tǒng)，主要給車內(nèi)成員和動力電池包制冷或供暖?？照{(diào)系統(tǒng)主要包括：電動壓縮機(jī)、副水箱、PTC加熱器、冷凝器、電池?zé)峁芾硭?、熱交換器、暖風(fēng)水泵、空調(diào)機(jī)電池?zé)峁芾砜刂破鳌⑺耐ㄋy、傳感器、蒸發(fā)箱、電子膨脹閥、風(fēng)扇等。電動壓縮機(jī)由高壓電驅(qū)動，作用是把抽排制冷劑使其進(jìn)行不間斷的循環(huán)。PTC加熱器是空調(diào)供暖系統(tǒng)的熱源，是一種自動恒溫、省電的電加熱器。

d.充電系統(tǒng)。充電系統(tǒng)是給車輛動力電池充電的系統(tǒng)，包含交直流充電口、車載充電機(jī)、動力電池、動力電池管理系統(tǒng)（BMS）及各傳感器等。車載充電機(jī)是指固定安裝在電動汽車上的充電機(jī)，具有為電動汽車動力電池安全、自動充滿電的能力，充電機(jī)依據(jù)電池管理系統(tǒng)（BMS）提供的數(shù)據(jù)，能動態(tài)調(diào)節(jié)充電電流或電壓參數(shù)，執(zhí)行相應(yīng)的動作，完成充電過程。

e.DC-DC轉(zhuǎn)換器。DC/DC轉(zhuǎn)換器作用是將動力電池的高壓直流電轉(zhuǎn)換成整車低壓12V直流電，給整車低壓用電系統(tǒng)供電，主要由兩個IGBT、變壓線圈、電容、二極管等組成。DC-DC變換電路主要工作方式是通過開關(guān)把直流電斬成方波（脈沖波），通過調(diào)節(jié)方波的占空比（脈沖寬度與脈沖周期之比）來改變電壓。DC-DC在整車放電、交流充電、直流充電時都會工作，以輔助低壓蓄電池為整車提供低壓電源。

f.高壓配電盒。內(nèi)部集成相關(guān)電器零部件，是新能源汽車高壓系統(tǒng)解決方案中的高壓電源分配單元，簡稱PDU。高壓控制盒作用是完成動力蓄電池電源的輸出及分配，實(shí)現(xiàn)對支路用電器的保護(hù)及切斷。

1.2 汽車電氣系統(tǒng)的基本組成

汽車電氣系統(tǒng)相對獨(dú)立又相對完整，各電氣系統(tǒng)相對獨(dú)立工作。汽車電氣系統(tǒng)主要由電源、用電設(shè)備和中間裝置組成。電源主要包括蓄電池、交流發(fā)電機(jī)。常見的中間裝置有汽車線束、開關(guān)、保險、繼電器、接線端子和連接器等。

1.3 傳統(tǒng)燃油汽車電路的基本特點(diǎn)

a.單線制。利用發(fā)動機(jī)和底盤、車身等金屬機(jī)件作為各種用電設(shè)備的公共連線（俗稱搭鐵），而用電設(shè)備到電源只需另設(shè)一根導(dǎo)線。

b.負(fù)極搭鐵。采用單線制時將蓄電池的一個電極用導(dǎo)線連接到發(fā)動機(jī)或底盤等金屬車體上，稱為負(fù)極搭鐵。c.兩個電源。指蓄電池和發(fā)電機(jī)兩個供電電源。d.用電設(shè)備并聯(lián)。汽車上的各電氣系統(tǒng)采用并聯(lián)方式與電源連接，互不產(chǎn)生干擾。

e.低壓直流供電。汽車采用12V直流電壓供電。1.4純電動汽車電路的特點(diǎn)

純電動汽車具有低壓電路和高壓電路，純電動汽車低壓電路部分與傳統(tǒng)燃油汽車電路特點(diǎn)基本相同，均具有單線制、負(fù)極搭鐵、用電設(shè)備并聯(lián)等特點(diǎn)，而高壓電路部分是純電動汽車和混合動力汽車獨(dú)有的。純電動汽車高壓電路部分主要有：動力電池及管理系統(tǒng)、驅(qū)動電機(jī)及管理系統(tǒng)、整車控制器及管理系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、高壓互鎖及其他高壓輔助系統(tǒng)。純電動汽車電路控制邏輯采用的是低壓控制高壓。

2 電路圖的識讀方法

2.1 電路圖的上中下三部分

a.大眾汽車電路圖上部分是電源或者控制單元。b.大眾汽車電路圖中間部分是用電設(shè)備和中間裝置以及之間的連接線路。c.大眾汽車電路圖最底部是搭鐵負(fù)極部分。

2.2 電路圖中的“斷線帶號”

大眾電路圖采用斷線帶號法來避免轉(zhuǎn)折和交叉，因此查看大眾電路圖首先要看懂?dāng)嗑€帶號。即一條導(dǎo)線需要連接到下一頁或者需要從電路圖的這一頁的左邊連接到右邊，為了避免交叉和轉(zhuǎn)折，采用斷線帶號的方法，即導(dǎo)線連接到中間突然斷了，斷線的地方有一個長方形，里面寫著一個數(shù)字，這個數(shù)字代表這條導(dǎo)線要連接的地方，在電路圖最下面橫線上的對應(yīng)數(shù)字的位置。例如一條導(dǎo)線斷了，斷線上面的數(shù)字是16，對應(yīng)最下面橫線上的數(shù)字是29，則需要在橫線上找到16這個數(shù)字，順著16這個數(shù)字往中間查看必定有一條斷線，帶號上面必定寫著29，則將這兩個斷點(diǎn)連接起來便成為一條導(dǎo)線，這是同一條導(dǎo)線，為了避免轉(zhuǎn)折和交叉而采用斷線帶號的方式進(jìn)行連接。

2.3 查閱電路圖方法

大眾汽車的電氣系統(tǒng)方法大多數(shù)由電控單元控制，控制原理比較復(fù)雜，控制回路比較多，大多一頁顯示不完全，有的電氣系統(tǒng)可能多達(dá)幾十頁，因此，查閱電路圖應(yīng)從具體的想了解的用電設(shè)備出發(fā)，然后逆著電流的方向，找到中間連接裝置，如控制單元、開關(guān)、保險、繼電器。如此才可能找到完整的系統(tǒng)電路。

2.4 仔細(xì)閱讀注解

大眾電路圖的控制單元、用電設(shè)備均沒有畫出內(nèi)部控制原理，如果這個控制單元內(nèi)含用電設(shè)備，或者這個用電設(shè)備內(nèi)含多個用電設(shè)備，則需要仔細(xì)閱讀電路圖并且分析用電設(shè)備以及導(dǎo)線的共用才能了解電路圖。如圖1所示，需要認(rèn)真閱讀右邊的注解，并認(rèn)真閱讀導(dǎo)線的注解，才可理清楚工作原理。

如圖1可知，MX1左前大燈包含如下：L176左側(cè)日間行車燈和駐車示寬燈、L377左側(cè)日間行車燈、M5左前轉(zhuǎn)向信號燈、M29左側(cè)近光燈、M30左側(cè)遠(yuǎn)光燈、M51左側(cè)靜態(tài)彎道燈、V48左側(cè)大燈照明距離調(diào)節(jié)伺服電機(jī)、V407左側(cè)大燈風(fēng)扇。而外部直接相連的導(dǎo)線有KL30a、CANH、CANL、10、KL58、GND這6條導(dǎo)線，這6 條導(dǎo)線中有兩條網(wǎng)線為CANH、CANL，有一條搭鐵線為GND，有兩條電源線為KL30a和KL58，還有一條10號線，需要查看完整的電路圖才可清楚。

3 純電動汽車大眾ID4電路圖的識讀方法

3.1 從系統(tǒng)出發(fā)以系統(tǒng)為基礎(chǔ)

大眾ID4的電路圖突出系統(tǒng)的概念，以系統(tǒng)來進(jìn)行布局，同一個系統(tǒng)電路圖是連續(xù)的，但涉及幾個系統(tǒng)共用的設(shè)備和電氣原件不重復(fù)顯示，因此，在進(jìn)行ID4電路的識讀之前，首先要掌握這個系統(tǒng)的電路簡圖，即要掌握該系統(tǒng)的控制原理和簡圖，不然容易漏掉

3.2 頁碼形式

整本書的頁碼采用系統(tǒng)+頁碼的形式。比如第一個系統(tǒng)是電動驅(qū)動系統(tǒng)，而且這個系統(tǒng)有5頁，則頁碼為1/1-1/5，第二個系統(tǒng)為后橋電動驅(qū)動系統(tǒng)，這個系統(tǒng)有4頁，則為2/1-2/4，以此類推。

3.3 電路圖的上部分

大眾ID4電路圖的上部分不再像傳統(tǒng)大眾汽車以電源為主，而是以控制單元為主，因?yàn)榇蟊奍D4所有用電設(shè)備均采用整車控制、智能控制并趨于智能化，因此絕大多數(shù)用電設(shè)備均采用控制單元控制。

3.4 高壓電路低壓電路

因?yàn)榇蟊奍D4突出系統(tǒng)的概念，因此同一個電路圖高低壓電路同時出現(xiàn)。高壓用電設(shè)備或電氣元件均配有高壓電的符號，便于識別。

3.5 電路圖的顯示關(guān)系

在識讀大眾ID4電路圖之前應(yīng)該先從其他簡單的車型了解相應(yīng)的控制關(guān)系和邏輯關(guān)系，再進(jìn)行驗(yàn)證，如圖1左前大燈所示，圖中有6個燈泡、2個電機(jī)、1個模塊，但只有6條導(dǎo)線，僅從此圖查看并不能讀懂哪一條線控制燈還是電機(jī)，因此，需要去查看別的車型的大燈燈光原理圖，解讀KL30a、KL58、10線的與燈和電機(jī)的控制關(guān)系，并且進(jìn)行驗(yàn)證，打開對應(yīng)的開關(guān)、測量對應(yīng)的導(dǎo)線、觀看燈和電機(jī)的工作情況，如此才可獲得確切的控制關(guān)系圖。

4 電路故障診斷方法

ID4電路故障診斷與排除與傳統(tǒng)汽車的故障診斷與排除的方法有相似之處。首先應(yīng)確認(rèn)故障現(xiàn)象，接著診斷儀讀取故障碼，根據(jù)現(xiàn)象、故障碼查閱維修資料和電路圖進(jìn)行故障原因分析，并根據(jù)故障分析進(jìn)行故障診斷與排除。有所不同的是有些高壓部件的功能失效有可能是高壓部件的控制線路即低壓電路引起的，因此在進(jìn)行電路分析原因查找時應(yīng)以整個系統(tǒng)的電路圖為主。

a.故障現(xiàn)象確認(rèn)：首先要查看儀表顯示情況和儀表故障指示燈情況，如儀表是否點(diǎn)亮，什么故障燈點(diǎn)亮，是否已上電;接著查看車輛狀況，車輛是否有異常，如是否存在異響，風(fēng)扇是否常轉(zhuǎn)，制動助力泵是否正常響聲等。

b.故障診斷/原因分析：首選分析儀表故障指示燈點(diǎn)亮的原因，分析故障燈故障現(xiàn)象之間的聯(lián)系，有些故障是真實(shí)存在故障，有些故障是因?yàn)橐粋€故障引發(fā)的多個“虛假”故障;結(jié)合車輛異常情況，初步判定故障可能存在的系統(tǒng);然后利用診斷儀讀取故障碼，讀取可能存在故障系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)流，從而再次判斷故障可能原因。

c.故障診斷：根據(jù)故障診斷原因分析，查閱維修資料或者電路圖，進(jìn)行可能故障點(diǎn)判斷;檢測可能故障點(diǎn)，找到故障點(diǎn)，進(jìn)行排故;對于多個故障，有可能是一個故障點(diǎn)引起，有可能是真實(shí)存在的多個故障點(diǎn)，因此首先排查“嫌疑”最大的系統(tǒng)故障，排除之后清碼，重新上電，再看看是否還存在故障。

d.故障排除及確認(rèn)：故障排除之后進(jìn)行上電檢測查看儀表和車輛是否正常，并用診斷儀進(jìn)行清碼讀碼，確認(rèn)無故障碼，確認(rèn)車輛狀態(tài)正常。

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作者簡介：

黃彩娟，女，1984年生，講師，研究方向?yàn)槠囯姎饧夹g(shù)。