吉利帝豪EV450電機控制系統(tǒng)無法連接故障診斷研究

岑立林

摘 要：現(xiàn)如今，我國的人均汽車保有量不斷增長，對于車輛運行的安全性提出了更加嚴(yán)格的要求。電機控制系統(tǒng)故障在汽車故障維修中占據(jù)了較大的比重，想要對故障進(jìn)行準(zhǔn)確診斷和檢修，要求技術(shù)人員深入了解電機控制系統(tǒng)。本文對電機控制系統(tǒng)的常見故障進(jìn)行了分析，以吉利帝豪EV450為例，針對其電機控制系統(tǒng)無法連接故障進(jìn)行了診斷和處理。

關(guān)鍵詞：吉利帝豪EV450 電機控制系統(tǒng) 無法連接 故障診斷

1 引言

近年來，新能源汽車技術(shù)變得越發(fā)完善，政府部門從節(jié)能環(huán)保的角度，也在不斷加大對于相關(guān)產(chǎn)業(yè)的政策扶持力度，提供了一系列的優(yōu)惠政策，在進(jìn)一步加速新能源汽車發(fā)展的同時，也使得其成為了大眾出行工具的新選擇。現(xiàn)階段，新能源汽車中使用的多是永磁同步電機，這種電機的結(jié)構(gòu)十分簡單、體積較小，在運行中產(chǎn)生的振動和噪聲小，而且可以通過電機控制器進(jìn)行驅(qū)動。吉利帝豪EV450將電機控制器設(shè)置在前艙位置，搭配CAN通訊實現(xiàn)信號的傳輸和控制。驅(qū)動電機分為定子和轉(zhuǎn)子兩部分，其有著不同的功能，定子可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子的制作使用永磁材料，可以提供勵磁，簡單的結(jié)構(gòu)可以有效節(jié)約生產(chǎn)和裝配成本。不過，車輛在使用過程中，容易出現(xiàn)電機控制系統(tǒng)故障，需要做好故障的診斷和維修。

2 電機控制系統(tǒng)常見故障

汽車電機控制系統(tǒng)包含了電子傳感器、控制單元、執(zhí)行單元等，能夠通過傳感器將車輛的實際運行狀態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電子信息，利用電信號將信息傳輸?shù)狡噧?nèi)部系統(tǒng)中，通過儀表盤和中控呈現(xiàn)在駕駛員面前，幫助其了解車輛的運行狀態(tài)。電控系統(tǒng)在實際運行中，存在一些常見故障，具體包括：

2.1 線路故障

汽車電控系統(tǒng)的不同組件需要通過線路和插頭連接，如果線路及插頭出現(xiàn)接觸不良、短路又或者損壞，則信號傳輸會受到影響，電控系統(tǒng)無法接收到相應(yīng)的指令，執(zhí)行元件也會隨之出現(xiàn)問題。常見的線路故障主要是車輛在長期行駛過程中，出現(xiàn)了電磁閥斷開、線路連接器接頭松動等問題，導(dǎo)致了接觸不良[1]。當(dāng)電控系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，應(yīng)該先做好線路排查工作，看連接線與連接器的接觸是否可靠，故障診斷環(huán)節(jié)，若故障代碼失效，則表明車輛存在線路故障。以短路故障為例，其基本原理如圖1所示。

2.2 器件老化

汽車電控系統(tǒng)中使用的很多電子元件對于精密度都有著很高的要求，而這些元器件長期處于高溫工作環(huán)境下，容易加速老化和損壞，繼而影響電控系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，降低車輛整體的性能。如果長期沒有進(jìn)行深度清晰，則電機表面會附著有塵土、油泥等，進(jìn)一步惡化電子元件的運行環(huán)境，影響其工作狀態(tài)，引發(fā)電子元件短路的問題，輕則縮短元件的使用壽命，嚴(yán)重時可能會導(dǎo)致電控裝置報廢[2]。

2.3 零件失效

電子元件在遭遇發(fā)動機長期高負(fù)荷運轉(zhuǎn)、電壓過大以及電壓不穩(wěn)定等情況時，都可能出現(xiàn)損壞，如電子元件被擊穿，如果是一些比較重要的元件出現(xiàn)損壞，如三極管、電容等，則會引發(fā)短路問題，瞬時電流的增大會燒毀整個電控裝置，影響車輛的正常啟動和運作。因此，在對車輛進(jìn)行日常維護(hù)保養(yǎng)時，必須保障電子元件電壓的穩(wěn)定性，盡可能避免電子長時間高負(fù)荷運行的情況，確保電子元件不會出現(xiàn)故障，如果發(fā)現(xiàn)零部件出現(xiàn)了異常，則應(yīng)該及時進(jìn)行檢修或者更換。

2.4 其他故障

一是傳感器故障，例如，當(dāng)車輛中溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器出現(xiàn)電阻老化、彈片彈簧失效等問題時，車輛控制單元無法及時獲取相應(yīng)的控制信號，容易導(dǎo)致車輛控制系統(tǒng)控制紊亂的問題，影響車輛的正常啟動[3]。二是電磁閥故障，電磁閥故障通常是由于電磁線圈脈沖控制閥門啟動或者關(guān)閉失效，影響電磁噴油閥的正常工作，從而對車輛的啟動和怠速產(chǎn)生不良影響。三是計算機系統(tǒng)故障，其通常是在車輛行駛150000km左右時出現(xiàn)，一般都是電容器故障、接頭松動或者集成損壞引發(fā)電子控制系統(tǒng)失效。

3 吉利帝豪EV450電機控制系統(tǒng)無法連接故障診斷

3.1 上電失敗故障

對吉利帝豪EV450電機上電失敗故障的現(xiàn)象進(jìn)行分析，主要分為兩種，一是低壓上電失敗，在按下車輛啟動按鈕后，低壓系統(tǒng)無電，車輛整體無法正常啟動，儀表盤也沒有亮起，低壓模塊無法進(jìn)行有效連接。二是高壓上電失敗，按下車輛啟動按鈕后，低壓上電正常，但是轉(zhuǎn)換到啟動擋時，高壓系統(tǒng)無法獲得電力供應(yīng)，其具體表現(xiàn)為儀表盤上READY不亮，車輛故障指示燈常亮，同時伴隨其他故障燈，車輛無法起動。這里結(jié)合具體案例進(jìn)行具體分析[4]。

3.1.1 低壓上電失敗

某2019款吉利帝豪EV450車輛行駛里程為35000km，車主反映按下一鍵啟動開關(guān)后，儀表盤沒有認(rèn)識顯示，無法起動。結(jié)合故障現(xiàn)象初步判斷可能是低壓供電系統(tǒng)出現(xiàn)了故障。

使用專用的診斷儀對故障碼進(jìn)行讀取，儀器顯示車輛控制器（VCU）模塊、電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESC）模塊、電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）模塊全部無法正常連接，車身控制模塊（BCM）雖然可以連接，但是存在有故障碼：B128329（IG1繼電器控制輸出無效）。為了保障故障診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性，手動清除故障碼后，再次對故障碼進(jìn)行讀取，依然顯示該故障碼，見圖2。

依照圖1分析，車輛低壓系統(tǒng)上電邏輯是由蓄電池通過熔斷絲AM02，將12V低壓電傳輸?shù)礁鱾€系統(tǒng)中，BCM端利用12V電通過端子IP23/15為繼電器IG1線圈供電。IG1觸點吸合，蓄電池將12V電經(jīng)熔斷絲SF01，傳輸?shù)蕉俗覥A13/2分兩路分別進(jìn)入BCM和VCU，將VCU喚醒?？梢钥闯?，IG1繼電器主要是由BCM控制，IG1吸合后儀表點亮，結(jié)合故障碼分析，應(yīng)該對IG1控制電路、BCM相關(guān)電路進(jìn)行重點檢查[5]。

（1）使用萬用表針對BCM端子IP22A/3的搭鐵電壓進(jìn)行測量，通常會呈現(xiàn)出兩種不同的測量結(jié)果：第一種是測量結(jié)果為12V，這種情況表示IP22A/3上游電路正常，BCM正常，可以判定故障發(fā)生在下游電路。第二種是測量結(jié)果為0V，這種情況與前一種情況相反，表示上游電路異常，必須做好上游熔斷絲及相關(guān)線路的檢查工作，等到檢查完畢之后，嘗試啟動車輛，如果無法啟動再去考慮是否為其他故障。檢測結(jié)果表明，端子存在12V電壓。

（2）將IG1繼電器拔下后點火，使用萬用表對IG1 85端搭鐵電壓進(jìn)行測量，如果電壓顯示為12V，表明BCM內(nèi)部正常，如果電壓顯示為0V，表明BCM內(nèi)部異常，可以在對其進(jìn)行更換后，嘗試啟動車輛，如果無法啟動再去考慮是否為其他故障。測量結(jié)果表明，IG 85搭鐵端存在有12V電壓，將點火開關(guān)斷開后，進(jìn)一步開展后續(xù)檢測。

（3）使用萬用表對IR02繼電器兩個85和86兩個端子之間的電阻進(jìn)行測量，正常數(shù)值應(yīng)該為80Ω左右，如果超過這個值，表明在線圈內(nèi)存在有斷路或者電子串聯(lián)的情況，需要對繼電器進(jìn)行更換。如果數(shù)值處于正常范圍，表明線圈狀態(tài)良好，需要進(jìn)一步確認(rèn)繼電器觸點30和87的接觸情況。故障診斷過程中，可以在IR02的85和86端，施加12V電壓，然后利用萬用表，針對30和87端子之間的電阻進(jìn)行測量，正常情況下數(shù)值不能超過1Ω，如果超過這個數(shù)值，表明接觸點存在接觸不良的情況，應(yīng)該在更換繼電器后嘗試啟動車輛。檢測結(jié)果表明，車輛IG1繼電器正常，繼續(xù)下一步檢測[6]。

（4）排除其他位置的故障后，認(rèn)定故障發(fā)生在IP20A/8或者上游電路區(qū)域。因此，插好繼電器同時點火，測量IP20A/8搭鐵電壓，結(jié)果正常。依照從簡到繁的原則，將點火開關(guān)斷開，檢查SF01和IF28熔斷絲，發(fā)現(xiàn)其完好，車身搭鐵點G24正常，檢查SF下游端子及線路電阻，結(jié)果顯示IF28到端子IP20A/8的電阻無窮大，查看線路，發(fā)現(xiàn)其出現(xiàn)了斷裂，接線后啟動車輛，可以正常上電，故障代碼消除。

3.1.2 高壓上電失敗

某2019款吉利帝豪EV450汽車在按下一鍵啟動開關(guān)，儀表盤可以點亮，但是READY燈不亮，車輛整車故障燈和動力電池故障燈常亮，無法實現(xiàn)高壓上電。

連接診斷儀對故障代碼進(jìn)行讀取，顯示車輛VCU模塊存在故障碼：P1C0852（主繼電器故障）。從避免診斷錯誤的角度，將故障碼清除后再次讀取，依然顯示該故障碼。依照主繼電器電路圖（見圖3）分析，VCU被IG1經(jīng)熔斷絲IF26和EF19喚醒，經(jīng)端子CA66/51向主繼電器ER05的86端子搭鐵，端子線圈通電控制30和87端觸點吸合，低壓蓄電池將12V電傳輸?shù)?0和87端，經(jīng)熔斷絲EF10抵達(dá)VCU，主繼電器工作[7]。

可以明確，主繼電器由VCU控制，會影響車輛高壓上電。結(jié)合故障碼分析，認(rèn)定應(yīng)該對繼電器控制電路、工作電路以及VCU相關(guān)電路進(jìn)行檢查。

（1）將主繼電器拔下，使用萬用表測量85和86端子間的電阻，如果超過正常值（80Ω），表明線圈內(nèi)存在短路或者電阻串聯(lián)，需要進(jìn)行更換。如果數(shù)值處于正常范圍，表明線圈狀態(tài)良好，繼續(xù)檢測繼電器觸點30和87的接觸情況?？梢栽贗R02的85和86端，施加12V電壓，然后利用萬用表，針對30和87端子之間的電阻進(jìn)行測量，正常情況下數(shù)值不能超過1Ω，如果超過這個數(shù)值，表明接觸點存在接觸不良的情況，應(yīng)該在更換繼電器后嘗試啟動車輛。經(jīng)過檢測，發(fā)現(xiàn)ER05完好[8]。

（2）點火開關(guān)接通。使用萬用表測量CA66/50搭鐵電壓，原理同低壓上電失敗的情況，測量結(jié)果顯示，端子搭鐵電壓為12V，繼續(xù)下一步檢測。

（3）使用萬用表測量ER05 86端搭鐵電壓，數(shù)值顯示為12V，表明VCU內(nèi)和端子CA66/51到ER08 86端的線路都不存在問題。繼續(xù)測量85和30端搭鐵電壓，數(shù)值為12V，表明蓄電池到主繼電器的電源線路沒有故障。將點火開關(guān)斷開，ER05繼電器插回。

（4）對照P1C0852故障碼，認(rèn)定故障應(yīng)該存在于ER05 87端到VCU的線路中。點火后，使用萬用表分測量三個端子的搭鐵電壓，均為0V。將點火開關(guān)斷開，檢查熔斷絲，發(fā)現(xiàn)EF熔斷絲熔斷，對其進(jìn)行更新后起動車輛，上電成功，故障修復(fù)[9]。

3.2 無法行駛故障

某吉利帝豪EV450行駛里程為80000km，發(fā)生碰撞事故后，使用拖車拖到4S店，對車輛進(jìn)行修復(fù)后，發(fā)現(xiàn)READY燈不亮，儀表上系統(tǒng)故障燈與輔助電池故障燈點亮。

連接故障儀，對車輛故障信息進(jìn)行讀取，從電機控制系統(tǒng)中，讀取到相應(yīng)的故障代碼：P171100（信號適配錯誤）、P0C5200（余弦/正弦輸入信號低于電壓閥值）、P171400（鎖相錯誤）、P130C00（旋轉(zhuǎn)變壓器初始化錯誤）。對故障進(jìn)行診斷，旋轉(zhuǎn)變壓器與電機控制器的連接線有6根，均為低壓線束，其中2根為激勵信號，另外4個為旋變輸出正弦和余弦信號，勵磁信號、正弦信號以及余弦信號的正常值范圍依次為（9.5±1.5）Ω、（13.5±1.5）Ω、（14.5±1.5）Ω。檢測結(jié)果顯示，其中一根余弦線束信號的數(shù)值存在異常，對其進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)線束出現(xiàn)了部分?jǐn)嗔训那闆r。通常來講，車輛線束存在短路故障，表明在事故發(fā)生時，線束受到了損傷，對于此類故障的維修是直接對線束進(jìn)行更換。更換線束后，故障現(xiàn)象消失，試車發(fā)現(xiàn)可以正常啟動和行駛[10]。

4 結(jié)語

總而言之，汽車是當(dāng)前人們?nèi)粘３鲂斜貍涞慕煌üぞ咧?，而汽車本身在使用過程中，難免出現(xiàn)各種各樣的故障和問題。對于純電動汽車而言，其結(jié)構(gòu)相比較燃油汽車更加簡單，故障一般發(fā)生在電機控制系統(tǒng)中，而一旦電機控制系統(tǒng)發(fā)生異常，車輛的正常行駛會受到直接影響，甚至可能引發(fā)相應(yīng)的安全隱患。文章以吉利帝豪EV450電動汽車為例，對其電機控制系統(tǒng)無法連接的故障進(jìn)行了研究，對照具體的故障現(xiàn)象，探討了故障診斷和故障排除的流程及策略。對于維修人員而言，在對車輛故障進(jìn)行診斷的過程中，不僅需要關(guān)注其基本的工作原理，還必須關(guān)注功能的安全設(shè)計，全面深入分析故障，對故障進(jìn)行快速定位和排除。

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