比亞迪e5高壓上電原理及故障案例分析

摘要：高壓無法上電是新能源純電動(dòng)汽車比較典型的故障現(xiàn)象。以一輛2019款比亞迪e5純電動(dòng)汽車OK燈不亮、高壓無法上電的故障為例，從高壓上電的控制策略、高壓上電相關(guān)電路圖識(shí)讀、高壓不上電故障案例等方面分析高壓上電原理與高壓不上故障診斷檢測(cè)思路與步驟。

關(guān)鍵詞：高壓上電；原理；故障；案例

中圖分類號(hào)：U472 收稿日期：2022-11-10

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.09.036

1 前言

比亞迪e5高壓上電邏輯涉及BCM、BMS、KlyeECU、網(wǎng)關(guān)等控制模塊，涉及制動(dòng)踏板、啟動(dòng)按鈕等部件，涉及IG1、IG3、預(yù)充接觸器、正極接觸器、負(fù)極接觸器等繼電器以及若干保險(xiǎn)，因此在進(jìn)行高壓上電故障分析時(shí)要遵循高壓上電邏輯，根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行排除［1］。本文列舉了四個(gè)高壓不上電相關(guān)的故障案例，并通過案例進(jìn)行高壓不上電的故障診斷與排除分析。

2 比亞迪e5高壓上電控制策略

比亞迪e5高壓上電流程如圖1所示。

由圖1可知，比亞迪e5高壓上電OK燈點(diǎn)亮的邏輯是：踩下制動(dòng)踏板，按下啟動(dòng)按鈕，IKeyECU和BCM接收到信號(hào)，控制IG1繼電器和IG3繼電器吸合，IG1繼電器吸合后給網(wǎng)關(guān)供電，IG3繼電器吸合后給BMS供電，BMS接收到IG3電和網(wǎng)關(guān)信號(hào)之后，BMS控制預(yù)充繼電器吸合進(jìn)行預(yù)充，同時(shí)與動(dòng)力電池包通過網(wǎng)線進(jìn)行自檢，并檢查高壓互鎖。在自檢正常、互鎖正常、預(yù)充正常的情況下，BMS控制主負(fù)繼電器吸合，然后斷開預(yù)充繼電器控制主正繼電器吸合，如此高壓上電，OK燈點(diǎn)亮，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常狀況均無KFj9iusMh1GSeTW69IcSew==法點(diǎn)亮OK燈。比亞迪e5上電邏輯如圖2所示。

3 相關(guān)電路的識(shí)讀

3.1 I-Key電路圖的識(shí)讀

識(shí)讀電路圖需要識(shí)讀三部分：控制單元的電源部分、網(wǎng)線部分和信號(hào)部分。

電源部分是給控制單元提供工作電壓的電源線和搭鐵線以及電源線相關(guān)的保險(xiǎn)絲和繼電器；網(wǎng)線是控制單元之間的信息傳遞，信息傳遞不正常，控制單元也無法工作；控制單元本身有許多傳感器，有些傳感器是主要信號(hào)，影響控制單元的工作，有些傳感器是輔助信號(hào)，起到修正和輔助作用［2］。

因此IKey電路識(shí)讀，首先是識(shí)讀電源部分，電源由常電經(jīng)由F2/46保險(xiǎn)供電，而IKey控制單元的搭鐵線是9號(hào)和10號(hào)；IKey控制單元與高頻接收模塊鑰匙認(rèn)證信號(hào)，4線，分別是VC電源線，RFDA信號(hào)，GND搭鐵，RSSI信號(hào)；IKey控制單元接收啟動(dòng)按鈕信號(hào)，4線分別為：VCC電源線、GND搭鐵線、DATA信號(hào)線、SCLK信號(hào)線；IKey控制單元與BCM控制單元之間通信網(wǎng)線為啟動(dòng)網(wǎng)。只有這三部分電路均正常，IKey控制單元才能正常工作。

3.2 BCM電路圖的識(shí)讀

BCM電源部分，看電路圖，BCM有很多電源線，但有一些電源線是經(jīng)過BCM給對(duì)應(yīng)的用電設(shè)備供電，如此處的F2/4保險(xiǎn)絲是由BCM控制單元給轉(zhuǎn)向燈供電的。因此并不是所有的保險(xiǎn)絲都是BCM控制單元的電源線，在這里只有F2/10是BCM電源線。再看搭鐵線，電路圖中BCM有5個(gè)搭鐵線，其中有3條是用電設(shè)備經(jīng)過BCM的搭鐵線，圖中的3號(hào)4號(hào)是BCM的搭鐵線。

BCM接收啟動(dòng)按鈕的啟動(dòng)信號(hào)，BCM與啟動(dòng)按鈕之間有5條線，其中21、22、29三條線是啟動(dòng)按鈕的指示燈，不影響啟動(dòng)信號(hào)接收，而19和22號(hào)線是啟動(dòng)按鈕信號(hào)線，是影響B(tài)CM決策的重要信號(hào)；制動(dòng)燈開關(guān)的OV制動(dòng)信號(hào)也是重要的信號(hào)。

3.3 IG1繼電器工作電路圖

IG1繼電器供電給網(wǎng)關(guān)電腦版等控制單元，因此是重要的繼電器。這個(gè)繼電器由BCM控制，BCM供電給繼電器，繼電器線圈通電之后，觸點(diǎn)閉合，IG1繼電器便給網(wǎng)關(guān)等其他控制單元供電。

3.4 網(wǎng)關(guān)電路的識(shí)讀

網(wǎng)關(guān)有兩條電源線，一條是16號(hào)線，常電經(jīng)由F2/46保險(xiǎn)絲供電，第二條電源是由IG1繼電器供電給F2/33保險(xiǎn)再供電給網(wǎng)關(guān)電腦版，網(wǎng)關(guān)的搭鐵線有3條；網(wǎng)關(guān)有4組網(wǎng)絡(luò)，分別是舒適網(wǎng)、動(dòng)力網(wǎng)、ESC網(wǎng)、ECM網(wǎng)；當(dāng)網(wǎng)關(guān)電源正常之后，便與各控制單元之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸［3］。

3.5 IG3繼電器電路的識(shí)讀

IG3繼電器也是重要的繼電器，它由BCM控制，BCM給繼電器線圈供電，繼電器觸點(diǎn)閉合，IG3繼電器便由F1/18和F1/19兩顆保險(xiǎn)絲分別給驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、整車控制器電控冷卻水泵、無極風(fēng)扇等供電。

3.6 BMS電路圖的識(shí)讀

BMS有3條電源線，第一、第二條是常電，由F1/7保險(xiǎn)絲分成兩路給BMS供電，分別對(duì)應(yīng)BK45（A）的28線和BK45（B）的1號(hào)線，第三條是IG3繼電器經(jīng)F1/18保險(xiǎn)絲供電的BK45（B）的8號(hào)線，BMS有兩條搭鐵線，分別是BK45（B）的2號(hào)和21號(hào)線。高壓互鎖是重要信號(hào)，高壓互鎖如果斷路則BCM將控制不能上高壓電、不能充電。比亞迪e5的BMS出發(fā)的高壓互鎖要經(jīng)過動(dòng)力電池包內(nèi)部和動(dòng)力電池包的維修開關(guān)和動(dòng)力母線，還要經(jīng)過充配電總成內(nèi)部及充配電總成的PTC和壓縮機(jī)插頭，最后才回到BMS。電池管理系統(tǒng)BMS與動(dòng)力電池包之間的信息采集由電池子網(wǎng)來完成，而電池包級(jí)聯(lián)模塊需要BMS供電才能正常工作。電池包的預(yù)充接觸器、正極接觸器、負(fù)極接觸器由BMS控制，動(dòng)力電池包與網(wǎng)關(guān)通過動(dòng)力網(wǎng)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

BMS工作原理簡(jiǎn)述為：BMS常電正常搭鐵線、BMS本身正常的情況下，當(dāng)接收到IG3電便開始工作，首先進(jìn)行高壓互鎖檢查以及通過電池子網(wǎng)進(jìn)行電池包自檢，然后通過動(dòng)力網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在互鎖和電池包自檢均正常的情況下，閉合預(yù)充接觸器，再閉合負(fù)極接觸器，最后斷開預(yù)充閉合主正接觸器往外供電，實(shí)現(xiàn)高壓上電。

綜述可知，要實(shí)現(xiàn)高壓上電，則IKey模塊、BCM模塊、網(wǎng)關(guān)模塊、BMS模塊要正常，同時(shí)這些模塊的電源電路要正常，如保險(xiǎn)絲和IG1、IG3繼電器要正常，這些模塊的重要信號(hào)要正常，如啟動(dòng)按鈕信號(hào)、制動(dòng)踏板信號(hào)、高壓互鎖等需正常，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，均會(huì)導(dǎo)致高壓無法上電。

4 故障案例分析

4.1 1BMS電源電路故障診斷與排除（F1/18保險(xiǎn)損壞）

a.案例引入。某比亞迪e5車主反應(yīng)：?jiǎn)?dòng)車輛時(shí)，車輛儀表的OK燈未點(diǎn)亮，動(dòng)力系統(tǒng)故障燈點(diǎn)亮，車輛無法上高壓電。

b.故障驗(yàn)證。按下啟動(dòng)按鈕，儀表點(diǎn)亮，但OK燈未點(diǎn)亮，儀表顯示動(dòng)力系統(tǒng)故障。

c.故障分析。比亞迪e5無法上高壓電的故障范圍比較多，可進(jìn)一步借助診斷儀讀取故障碼，縮小故障范圍。

d.故障診斷。①連接診斷儀，讀取故障碼及數(shù)據(jù)流。②分析故障碼，發(fā)現(xiàn)故障為與BMS無法通信，識(shí)讀BMS電路圖，發(fā)現(xiàn)BMS由F1/7和F1/18供電，F(xiàn)1/7保險(xiǎn)由常電供電，因此任何時(shí)候測(cè)量F1/7保險(xiǎn)均有12 V電壓，而F1/18由IG3繼電器供電，而IG3繼電器是由BCM控制的。③故障檢測(cè)。本著從易到難的排故順序，先檢查F1/7保險(xiǎn)，測(cè)量F1/7保險(xiǎn)兩端均有12 V電壓，再測(cè)量F1/18，發(fā)現(xiàn)F1/18保險(xiǎn)一端有12 V電壓，一端為0V電壓，拆下F1/18保險(xiǎn)，測(cè)量保險(xiǎn)絲電阻，發(fā)現(xiàn)F1/18電阻為∞，因此判斷F1/18保險(xiǎn)燒斷。

e.故障確認(rèn)。發(fā)現(xiàn)F1/18電阻為∞，判斷為F1/18保險(xiǎn)燒斷。

f.故障排除及驗(yàn)證。更換F1/18保險(xiǎn)絲，按下啟動(dòng)按鈕，儀表點(diǎn)亮，OK燈點(diǎn)亮，車輛能夠正常行駛，讀取故障碼發(fā)現(xiàn)車輛已無故障碼。

4.2 高壓互鎖故障診斷與排除

故障診斷與排除流程中，“a.案例引入”“b.故障驗(yàn)證”“c.故障分析”與4.1節(jié)a～c步驟一樣。

d.故障診斷。①連接診斷儀，讀取故障碼及數(shù)據(jù)流。②分析故障碼，識(shí)讀電路圖，發(fā)現(xiàn)故障碼為高壓互鎖1故障，比亞迪e5車輛有兩條高壓互鎖線路，一條是由動(dòng)力電池（動(dòng)力電池、維修開關(guān)、動(dòng)力母線）、BMS、充配電總成（充配電總成、壓塑機(jī)、PTC）的高壓互鎖1線路，另一條是BMS和充配電總成（充配電總成、交流充電口），而高壓互鎖1是指第一條互鎖，即動(dòng)力電池、BMS、充配電總成。③故障檢測(cè)。測(cè)量VMS的BK45B/4和BK45B/5之間的電阻為∞（正常電阻小于1 Ω），確認(rèn)故障為高壓互鎖故障，本著從易到難、由近及遠(yuǎn)的檢查順序，首先檢查高壓互鎖1相關(guān)的幾個(gè)高壓插頭，即壓縮機(jī)、PTC、高壓維修開關(guān)，檢查完高壓插頭再進(jìn)行分段測(cè)量，檢查壓縮機(jī)、PTC插頭良好，檢查高壓維修開關(guān)發(fā)現(xiàn)高壓維修開關(guān)未插接好。

e.故障確認(rèn)。發(fā)現(xiàn)高壓維修開關(guān)未插接好。

f.故障排除及驗(yàn)證。插好高壓維修開關(guān)，按下啟動(dòng)按鈕，儀表點(diǎn)亮，OK燈點(diǎn)亮，車輛能夠正常行駛。

再次讀取故障碼，發(fā)現(xiàn)無故障碼。

4.3 網(wǎng)關(guān)故障診斷與排除（F2/33保險(xiǎn)燒壞）

故障診斷與排除流程中，“a.案例引入”“b.故障驗(yàn)證”“c.故障分析”與4.1節(jié)a～c步驟一樣。

d.故障診斷。①連接診斷儀，讀取故障碼及數(shù)據(jù)流。②分析故障碼，識(shí)讀電路圖，故障碼為網(wǎng)關(guān)故障，而由前面高壓上電邏輯可知，網(wǎng)關(guān)由動(dòng)力網(wǎng)線給BMS傳送制動(dòng)踏板、啟動(dòng)按鈕等信號(hào)，因此如果網(wǎng)關(guān)無法正常工作，則會(huì)影響B(tài)MS信號(hào)的接收，便無法上高壓電，由網(wǎng)關(guān)電路圖可知，網(wǎng)關(guān)經(jīng)由F2/46和F2/33供電，而F2/46是常電，任何時(shí)候都有12 V電壓，F(xiàn)2/33由IG1繼電器供電。本著由易到難的檢查過程，首先檢查F2/46和F2/33保險(xiǎn)情況。③故障檢測(cè)，測(cè)量F2/46保險(xiǎn)兩端均有12 V電壓，說明F2/46保險(xiǎn)供電正常，再測(cè)量F2/33保險(xiǎn)，發(fā)現(xiàn)F2/33保險(xiǎn)一端有電，一端為0 V，拆下F2/33保險(xiǎn)測(cè)量電阻為∞，說明F2/33保險(xiǎn)燒斷。

e.故障確認(rèn)。拆下F2/33保險(xiǎn)測(cè)量電阻為∞，說明F2/33保險(xiǎn)燒斷。

f.故障排除及驗(yàn)證。更換拆下F2/33保險(xiǎn)絲，按下啟動(dòng)按鈕，儀表點(diǎn)亮，OK燈點(diǎn)亮，車輛能夠正常行駛，再次讀取故障碼，已無故障碼。

4.4 制動(dòng)踏板故障診斷與排除（制動(dòng)踏板故障）

故障診斷與排除流程中，“a.案例引入”“b.故障驗(yàn)證”“c.故障分析”與4.1節(jié)a～c步驟一樣。

d.故障診斷。①連接診斷儀，讀取故障碼及數(shù)據(jù)流。②分析故障碼，識(shí)讀電路圖故障碼為制動(dòng)踏板信號(hào)故障，查閱電路圖發(fā)現(xiàn)BCM制動(dòng)踏板信號(hào)為G21/24腳，找到G21/24，踩下制動(dòng)踏板測(cè)量G21/24電壓為0 V，松開制動(dòng)踏板，測(cè)量G21/24電壓為0 V仍為0 V。③故障檢測(cè)。踩下制動(dòng)踏板測(cè)量G21/24電壓為0 V，松開制動(dòng)踏板，測(cè)量G21/24電壓仍為0 V，測(cè)量制動(dòng)踏板G28的1號(hào)腳和2號(hào)腳，踩下制動(dòng)踏板和松開制動(dòng)踏板均為閉合狀態(tài)，證明制動(dòng)踏板故障。

e.故障確認(rèn)。踩下制動(dòng)踏板和松開制動(dòng)踏板均為閉合狀態(tài)，證明制動(dòng)踏板故障。

f.故障排除及驗(yàn)證。更換制動(dòng)踏板，按下啟動(dòng)按鈕，儀表點(diǎn)亮，OK燈點(diǎn)亮，車輛能夠正常行駛，再次讀取故障碼，無故障碼。

5 結(jié)語

新能源汽車高壓上電、下電、 充電均受低壓系統(tǒng)控制，即低壓控制高壓，在進(jìn)行高壓上電、充放電故障維修時(shí)，通常先排除低壓側(cè)故障，然后再檢查高壓側(cè)是否有故障。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

黃彩娟，女，1984年生，講師，研究方向?yàn)槠嚒⑿履茉雌囯娐肪S修。