純電動汽車無法上電故障診斷與排除

池振坤 戴路 李楊

江蘇財經(jīng)職業(yè)技術學院 江蘇省淮安市 223000

1 引言

在國家政策的大力扶植下及新能源企業(yè)的不懈努力下，新能源汽車價格逐漸降低、安全性與經(jīng)濟性不斷提升，逐漸被廣大消費者接受，保有量逐年攀升。純電動汽車是當今新能源汽車發(fā)展的主要方向，相關產(chǎn)品越來越豐富，性能越來越先進。但是純電動汽車如使用或保養(yǎng)不當，也會出現(xiàn)各種故障，影響人們的出行。其中純電動汽車無法上電故障是一種常見故障，該故障涉及的部件較多，故障原因較復雜。如不了解純電動汽車上電原理，在排除此故障時將會面臨較大困難。

2 整車上下電過程

純電動汽車整車電路包括低壓電路與高壓電路，上電過程包括低壓供電與斷電、喚醒與取消喚醒；高壓上電與下電。

2.1 低壓供電及喚醒原理

2.1.1 整車低壓供電原理

a.低壓輔助蓄電池為整車控制器VCU、電池管理系統(tǒng)BMS、數(shù)據(jù)采集終端RMS、組合儀表ICM、DC/DC 轉換器供電；

b.當點火鑰匙轉到ON 檔后，低壓輔助蓄電池為電動助力EPS 控制器和檔位控制器供電；

c.當VCU 通電后，其部分電路工作，可控制車輛其他用電器繼電器工作（如空調AC 繼電器、電機控制器MCU 繼電器和倒車燈繼電器）。

2.1.2 非充電模式下各控制器喚醒原理

非充電模式下控制器喚醒主要有ON 檔繼電器喚醒和VCU 喚醒。

a.由ON 檔繼電器喚醒的控制器有：整車控制器VCU、數(shù)據(jù)采集終端RMS 和組合儀表ICM；

b.由VCU 喚醒的控制器有：電池管理系統(tǒng)BMS 和DC/DC 轉換器。

2.1.3 慢充模式下各控制器喚醒原理

慢充電模式下控制器喚醒主要有慢充喚醒CHG 和VCU 喚醒：

a.當充電樁與車載充電機建立充電關系后，車載充電機控制內部繼電器接通后喚醒整車控制器VCU 和數(shù)據(jù)采集終端RMS；

b.由VCU 喚醒電池管理系統(tǒng)BMS 和DC/DC 轉換器。

2.1.4 快充電模式下各控制器喚醒原理

快充電模式下控制器喚醒主要有快充喚醒（直流充電樁直接輸出）和VCU 喚醒。

a.當快充樁與車輛建立充電關系后，快充樁喚醒整車控制器VCU 和數(shù)據(jù)采集終端RMS；

b.由VCU 喚醒電池管理系統(tǒng)BMS 和DC/DC 轉換器。

2.2 高壓上電過程

2.2.1 預充電電路模塊的作用

純電動汽車電機控制器負載前端有較大的電容，在冷啟動時，負載電容相當于瞬間短路，負載電阻僅為導線和繼電器觸點的電阻。動力電池通電后瞬間形成的強電流和高電壓會沖擊損毀動力電機驅動系統(tǒng)高壓器件。因此，需通過增設預充電阻及控制上電高壓接觸器通斷順序來實現(xiàn)高壓系統(tǒng)安全上電。

2.2.2 高壓上電過程

純電動汽車只有在VCU 自診斷未發(fā)現(xiàn)影響行車安全故障，滿足上電條件后，才點亮READY 燈，完成上高壓電，具體過程如下：

①點火鑰匙置于OFF 檔，低壓輔助蓄電池常電為各個控制器供電；

②點火匙置于ON 檔，低壓輔助蓄電池為整車控制器VCU、電池管理系統(tǒng)BMS、電機控制器MCU、DC/DC 變換器、空調控制器等供電，各個控制單元被喚醒并進行自檢，將自檢結果上報VCU；

③VCU 未收到故障自檢結果，將閉合動力電池負極接觸器。電池管理系統(tǒng)BMS 監(jiān)測高壓回路絕緣情況，監(jiān)測各個電芯電壓、最高電壓、最低電壓、溫度，計算動力電池SOC 值，當滿足上電條件后閉合預充繼電器，通過預充電阻對車輛負載端的電容進行預充電；

④當BMS 檢測到預充電壓達到95%以上的動力電池額定電壓時，閉合總正接觸器；

⑤總正接觸器閉合約10ms 后，斷開預充繼電器；

⑥此時VCU 通過CAN 通信線路點亮儀表上READY 燈，完成高壓上電。

3 純電動汽車無法上電故障診斷與排除

3.1 低壓電池故障的診斷與排除

純電動汽車在未上電前各控制單元由低壓輔助蓄電池進行供電，如果低壓輔助蓄電池或低壓線路出現(xiàn)故障，將導致各控制單元不能滿足工作條件，無法進行自檢，無法進行上電操作。常見低壓輔助蓄電池一般是由12V 鉛酸蓄電池或鋰離子電池構成。

3.1.1 故障現(xiàn)象

低壓輔助蓄電池的常見故障為電壓偏低，故障現(xiàn)象有以下幾種：

（1）純電動汽車起動時READY 燈無法點亮，車輛無法正常起動；

（2）車輛行駛過程中儀表低壓輔助蓄電池故障燈點亮，繼續(xù)駕駛儀表燈慢慢變暗，極端情況導致車輛逐漸失去動力。

3.1.2 故障分析

低壓輔助蓄電池電路主要是由低壓輔助蓄電池、DC/DC 變換器和充電電路組成。低壓輔助蓄電池在車輛未啟動前給車上各控制單元與用電器供電；當車輛啟動后或進行充電時，車載動力電池或車載充電機，經(jīng)過高壓分配盒，通過DC/DC 轉換器對低壓輔助蓄電池進行補償充電（如圖1）。當?shù)蛪狠o助蓄電池損壞或嚴重虧電，DC/DC 或其線路故障導致低壓蓄電池無法補償充電導致虧電，都會導致因低壓輔助電池電路故障導致整車無法上電。

圖1 低壓輔助蓄電池電路

3.1.3 故障排除

（1）低壓輔助蓄電池故障排除：在停車時檢查低壓輔助蓄電池兩端電壓應大于12V,電壓過低應進行補償充電，如損壞進行更換。

（2）DC/DC 轉換器檢測：在點火開關打到ON 時，DC/DC 轉換器低電壓輸出端電壓應大于停車時低壓輔助蓄電池兩端電壓，測量低壓輔助蓄電池兩端電壓約為13.8-14.5V。否則判斷充電線束故障或DC/DC 轉換器為滿足工作條件。檢測DC/DC 轉換器低壓輸出端到低壓輔助蓄電池導線導通情況，如存在斷路故障進行維修或更換。在點火鑰匙打到ON 時檢查DC/DC 轉換器高壓輸入端電壓是否為動力電池電壓，如是可判斷DC/DC 轉換器損壞，如未檢測到動力電池電壓，應檢查高壓分配盒內DC/DC 熔斷絲及線路是否正常。

3.2 控制電路故障的診斷與排除

純電動汽車因控制系統(tǒng)電路故障無法上電常見以下幾種：低壓輔助電壓沒有對整車供電；動力蓄電池BMS 自檢沒有滿足上電要求；高壓互鎖故障；預充電路故障；CAN 通信線路故障。此類故障可以參照故障診斷儀讀取的故障代碼，快速找到故障點。

3.2.1 故障現(xiàn)象

點火鑰匙置于ON 檔，儀表READY 燈未點亮，車輛無法驅動，故障診斷儀能夠讀取故障碼。

3.2.2 控制電路檢測

（1）低壓輔助電壓沒有對整車供電。

低壓輔助蓄電池因線路問題無法對車輛各控制單元供電，導致車輛無法自檢，無法完成整車上電操作。此時故障診斷儀的往往提示某控制單元無法通信故障，結合圖2 低壓輔助蓄電池對整車供電原理圖，檢查控制單元供電和喚醒、接地的線束、接插件及線束熔斷絲是否正常，排除低壓輔助電路故障。

圖2 低壓輔助蓄電池對整車供電原理圖

（2）動力電池管理系統(tǒng)BMS 自檢沒有滿足上電要求。

動力電池管理系統(tǒng)BMS 是電動汽車的核心部件，其作用是實時監(jiān)測電池動力電池運行情況，維持動力電池健康狀況，并且在上電時對總正總負接觸器進行觸點黏連檢測（如圖3）。如BMS 出現(xiàn)故障車輛無法實現(xiàn)動力電池充放電操作，整車無法上電。

圖3 高壓上電過程電壓檢測

①高壓檢測電壓V1 測量動力電池包總電壓，用于判定MSD 是否斷路。

②高壓檢測電壓V2 用于判定預充繼電器是否粘連、負極繼電器是否斷路、預充電阻是否斷路、預充電繼電器是否斷路。

③高壓檢測電壓V3 用于判定正極繼電器是否粘連。

當BMS 出現(xiàn)故障時可根據(jù)故障診斷儀提示，對相應故障點進行檢測。常見故障有絕緣故障、單體電池故障、傳感器故障、通信故障等。

（3）高壓互鎖故障。

高壓互鎖是用于檢測純電動汽車高壓線路連接情況。當互鎖電路故障時，說明高壓部件及導線間存在連接故障，此時純電動汽車READY 燈無法點亮，無法整車上電。如存在高壓互鎖故障，需檢查每一段高壓電纜的連接是否安裝到位。如果高壓電纜安裝均無異常，需根據(jù)互鎖電路導線的走向進行互鎖電路的測量診斷。

（4）預充電路故障。

當VCU 與電池管理系統(tǒng)BMS 都能正常工作時，如故障診斷儀檢測結果為預充失敗故障，可判斷為預充故障，導致該故障的具體原因可能有：預充接觸器電源故障；預充接觸器控制信號故障；預充接觸器本身損壞。

（5）CAN 通信電路故障。

在整車上電過程中各控制單元通過CAN總線進行數(shù)據(jù)通信，如BMS 需將動力電池信息傳給整車控制器VCU，VCU 接收到BMS自檢通過信息后才能進行后續(xù)的上電操作，因此，當CAN 總線出現(xiàn)故障后，VCU 無法得到動力電池狀態(tài)信息，為保證行車安全，將暫停上電操作。

CAN 總線常見故障原因有：總線線路的斷路或斷路；連接插頭的損壞、氧化、銹蝕；車用電源系統(tǒng)故障，如供電或搭鐵不良；某個控制單元通信故障；某個控制單元供電故障。

CAN 總線常見故障檢測方法：

①CAN 總線終端電阻檢測：斷開低壓輔助蓄電池負極，等待5 分鐘后，斷開某控制單元連接件，檢測CAN 總線阻值應為60 歐姆（如斷開VCU 或動力電池后阻值為120 歐姆）。如阻值不正確，可通過依次斷開CAN總線連接控制單元判斷需用電器件功能是否失效。

②CAN 線是否短路或斷路：當所有用電器件都完好情況下可利用萬用表與示波器根據(jù)總線正常工作電壓及波形情況排除總線短路或斷路故障。

4 結語

純電動車通過高壓電控與低壓電控實現(xiàn)車輛的控制，常見故障多為電器故障。要準確快速的排除電器故障，需要對電控系統(tǒng)的組成與各控制系統(tǒng)間的控制邏輯原理有清晰的認知，結合故障現(xiàn)象與故障診斷儀提示信息縮小故障范圍，按照由簡到繁的原則進行檢測，最終排除故障。