1、江淮纯电动汽车的工作原理与故障诊断知识目标1.了解江淮纯电动汽车的结构和工作原理。2.理解江淮纯电动汽车的故障诊断方法。能力目标1.能在现场掌握江淮纯电动汽车的结构及工作原理。2.能在现场掌握江淮纯电动汽车故障的诊断方法。内容：一、江淮纯电动汽车动力系统的组成及运行二、江淮纯电动汽车行驶系统故障诊断三、江淮纯电动汽车真空助力系统故障四、江淮同悦纯电动汽车其他故障诊断相比上一代车型来说，2015款江淮iEV5在外观方面有了全面的升级，无论是整体设计还是细节处理都颇有韵味。前脸最让人印象深刻的要属采用双层金属镀铬材质打造的六边形中。车头醒目的蓝色LOGO预示着该车纯电动的身份
2、。夸张醒目的前中网搭配左右两侧动感的前大灯组，看上去俏皮可爱。LOGO下方隐藏有一个双流慢充接口，该接口是目前家用电桩和国家电网的常用设备，将空电池充满电需用时8h。厂家会免费为购买iEV5的消费者安装慢充桩，或可选装简易充电桩。相比前脸夸张俏皮的造型，车身侧面的造型就要收敛许多。车身侧尾部设有一个直流快充电接口，仅需1h就可以充80%左右的电量。2015款江淮iEV5长4320mm，宽1710mm，高1515mm，轴距2490mm，数据比上一代车型有明显提高。尾部重新设计后的尾灯更加精致漂亮。内饰复古科技进入车内，2015款江淮iEV5的内饰同样令人眼前一亮。大面积白
3、色装饰板，蓝色装饰条加以点缀，使得整体风格复古可爱。按键的布局也比上一代车型有明显改观，但内饰用料还是比较廉价。仪表盘是最大亮点，设计具有科技感，即使强光直射，所有显示数据依然清晰可见。电池温度、车速、里程表还有电池容量一目了然。中控台，一块7英寸触摸式液晶屏位于中央，所有功能键都是触摸式。显示屏集合导航、收音机、蓝牙等功能，包含内容丰富，还可控制空调。全部采用触摸式的按键，虽然在一定程度上提升了科技感，但不便于操作。2015款江淮iEV5搭载了一台容量为23kWh的三元锂电池，电机最大功率为50kW，峰值扭矩215Nm。厂家公布的续航里程数达到200km。与发动机匹配的是一台单速
5、剐蹭。一、江淮纯电动汽车动力系统的组成及运行近年来，新能源汽车是缓解环境压力、提升节能减排的重要发展趋势之一,其中纯电动汽车是新能源汽车的成熟技术方案。为促进客户与市场维修人员掌握必要的纯电动汽车故障识别与快速处理方法,现介绍江淮纯电动汽车iEV5的技术结构和工作原理。江淮纯电动汽车iEV5采用三元锂电池、电池热管理、整车控制器、能量回收、远程监控等技术，具有智能化特点，是集电池动力、智能互联、安全e控的智能终端。整车外观与前舱布置分别如图7-1和图7-2所示。下面对江淮纯电动汽车iEV5关键电驱动系统各总成的结构与主要功能进行介绍。图7-1江淮纯电动汽车iEV5整车外观图7-2江淮
6、纯电动汽车iEV5前舱布置1.动力电池采用三元锂电池，它是整车能量储存单元，以直流电形式直接提供到高压供电系统，同时通过直流/直流（DCDC）转换器转换为1315V电压，为低压系统供电。动力电池结构如图7-3所示。图7-3动力电池结构2.电池切断单元电池切断单元(BDU)安装在动力电池总成前端中部，如图74所示，包括主接触器、预充接触器、加热接触器、加热熔断丝、电流传感器和预充电阻等。主接触器控制动力电池总成到整车的高压电路通断；预充接触器防止高压回路在钥匙启动瞬间出现大电流；加热接触器控制风扇蒸发器总成加热器通断；电流传感器测量高压电路电流，由整车控制器（VCU）计算电池容量。
7、图7-4动力电池切断单元结构图3.电池控制器电池控制器（LBC）安装于动力电池总成内部，是电池管理系统核心部件，如图7-5所示。LBC监测电池单体电压、电流、温度及整车高压绝缘等信息并传至VCU，VCU根据以上信息控制动力电池总成充放电。LBC诊断信息见表7-1。图7-5动力电池控制器LBC结构图表7-1LBC诊断信息检测项目检测项目条件条件参考值参考值/状态状态电流READY车辆静止-1010A12V低压系统READY1100015000mV绝缘低压脉冲READY05000mV维修开关互锁READY连接维修开关有高压READY断开维修开关无高压单体电压READYSO
8、C=5%30003400mVSOC=95%40104100mV动力电池总压READYSOC=5%276313VSOC=95%369377V动力电池温度READY车辆静止204.高压接线盒高压接线盒内部分为两层，上层为熔断丝，下层为继电器。有6个高压线缆接口，通过4个安装点固定在车载充电机上。如果需更换熔断丝，只需打开高压接线盒上盖即可操作；如果需更换继电器，需拆下熔断丝层绝缘板。其功能包括动力电池总成电能分配，电加热器与直流充电回路通断控制，空调系统、直流充电、交流充电、电机控制等回路过载保护。5.驱动电机采用永磁同步电机。永磁铁被镶入转子中，电机旋变被同轴安装在电机上
9、,用来检测转子旋转的角度。当三相交流电被通入定子线圈中，即产生了旋转的磁场，这个旋转的磁场牵引转子内部的永磁体，产生和旋转磁场同步的旋转扭矩。使用旋转变压器检测转子的位置，使用电流传感器检测线圈的电流，从而控制驱动电机的扭矩输出。驱动电机结构示意图如图7-6所示，驱动电机与外部的电气接口包括高压电部分、低压部分和通信接口3部分。图7-6驱动电机结构示意图（1）高压部分P为电机控制器直流正端；N为电机控制器直流负端；A（V）为电机A相（U）；B（V）为电机B相（V）；C（W）为电机C相（W）。（2）低压部分配置2个低压接插件，23Pin和14Pin接插件。23Pin完成电机控制器（P
10、CU）、DC/DC转换器与整车之间的通信及控制，14Pin完成PCU与电机之间的通信，并检测电机实时温度，防止电机在过温下工作。6.电机控制器电机控制器（PCU）安装在前舱内，采用CAN通信控制，通过接收VCU发送来的转矩指令和采集的电机位置信号，控制驱动电机的运行。软件控制是电机控制器的核心，采用矢量控制算法控制PWM斩波信号输出，依据电机外特性曲线图实现转矩限制输出，依据电流及转子位置信号的采样并经滤波处理实现电机正反转和扭矩控制，如图7-7所示。图7-7PCU控制策略示意图PCU将电池的直流电转换为交流电，并采集电机位置信号和三相电流检测信号，精确地驱动电机，同时将车轮旋转的动
11、能转换为电能给动力电池充电,在减速阶段，电机作为发电机应用。（1）电机在电动状态下，为了产生驱动力，VCU根据目标扭矩信号要求电机控制器传送交流电给电机，以驱动车辆的运行。（2）在制动能量回收阶段，根据VCU通过整车CAN发送的再生转矩请求，电机控制器控制电机作为发电机运行，由车轮旋转产生的动能转换为电能，此电能为电池充电。电机产生的再生转矩被作为制动力，能够减少制动钳的压力。7.整车控制器（VCU）VCU接收各部件信息，综合判断整车状态，实现多系统的协调控制，VCU通过CAN通信将控制信号传输给电动化仪表。（1）当点火钥匙置于ON挡,唤醒VCU，VCU控制MC继电器给电机控制器和电
13、电状态下，VCU根据冷却液温度和车载充电机温度，发送PWM信号控制电子冷却水泵转速。在车辆直流充电状态下，VCU根据冷却液温度，发送PWM信号控制电子冷却水泵转速。（6）车辆发生碰撞或严重故障（绝缘故障、动力电池过温过压、动力电机过流过温等）时，VCU切断高压回路上的继电器，确保人员安全。8.车辆仪表车辆显示用户最关心的车辆信息，如图7-8所示，主要涉及驾驶与维修提示的仪表故障灯指示含义。图7-8江淮纯电动汽车iEV5仪表信息主视图（1）READY指示灯。当钥匙旋转至START挡且整车或部件没有故障时，该指示灯点亮，表示整车高压已接通，车辆处于可行驶状态。（2）限功率指示灯。当
14、动力电池电量低或车辆处于限功率模式时，该指示灯点亮。VCU通过CAN通信将控制信号传输给电动化仪表。（3）高压切断指示灯。当车辆发生碰撞或动力电池出现安全故障时，VCU切断高压，高压切断指示灯点亮。此时车辆不能行驶。（4）动力电池故障警示灯。动力电池发生故障时，动力电池故障警示灯点亮。VCU接收LBC上报故障时通过CAN通信向仪表发送控制信号。（5）电机故障警示灯。当钥匙置于ON挡，电机发生故障时，电机故障警示灯点亮，表明车辆电控系统产生故障。VCU接收到PCU发送的故障信息后通过CAN通信向仪表发送控制信号。1.江淮纯电动汽车无法行驶故障诊断（1）故障现象。一辆江淮HEC70
15、01AiEV纯电动汽车iEV5，行驶里程3400km，客户反馈组合仪表故障灯常亮，动力中断，车辆无法进入可行驶状态。（2）故障排除。插接整车诊断口，将控制器上电，读取上位机监测数据，存在DTC178，指示CAN通信故障。检查PCU低压控制接插件内CAN-H、CAN-L两针脚，确定整车CAN终端电阻的阻值为60，但无法确定PCU内部CAN终端电阻有无故障。所以，根据电动汽车维修规程，首先断开电池维修开关，维修开关位于动力电池总成中间表面位置，打开中央通道末端地毯盖板下方的维修开关盖板，操作维修开关，如图7-9所示。二、江淮纯电动汽车行驶系统故障诊断切断整车高压，再拔掉正负母线接头，拆下
16、PCU的接线盒盖，然后拆下三相线，拔掉低压接插件，移除DCDC搭铁，再用水管卡钳拆下进出水管，最后拆卸PCU的4个固定螺栓，这样完全拆卸PCU，进行车下检查。上述拆解步骤如图710图712所示。进一步对PCU内部进行检查，发现DCDC损坏（见图713）。更换PCU后重新装车试车，故障排除。（3）故障总结。江淮纯电动汽车iEV5整车采用CAN通信，其CAN通信拓展如图7-14所示。PCU内部集成DCDC模块，其功能是将电池的高压电转换成低压电，提供整车低压系统供电。图7-9江淮纯电动汽车iEV5维修开关图7-10拆卸PCU接线盒图7-11拆卸PCU低压接线图7-12车下检查PC
18、，正常。再进一步检查PCU本身内部水道有无堵塞不畅，拔出PCU上的冷却液进水管和出水管，利用风枪对着吹风，观察另一端的出风情况，也正常。最后检查水泵，发现水泵不工作,导致冷却系统不循环，无法给控制器降温，导致PCU过温，车辆限功率。查阅资料得知，水泵工作需要的条件有2个：一是VCU给予的转速信号；二是12V的低压供电，MC继电器由VCU控制，为PCU、LBC、冷却风扇、电子冷却水泵及电池风扇供电。所以重点检查水泵继电器和MC继电器，在钥匙ON状态下，测量到水泵低压接插件没有12V供电，因为水泵继电器和日间行车灯继电器可以通用，把前舱继电器盒中的日间行车灯继电器与水泵继电器对调，确认故障点
19、为继电器烧毁失效。更换新的继电器，试车，故障排除。水泵继电器检查与更换如图7-15所示。图7-15水泵继电器检查与更换。（3）故障总结。江淮纯电动汽车iEV5驱动电机控制器（PCU）采用水冷模式，PCU通过冷却液水循环降温，VCU转速信号根据冷却液的温度来自动调节水泵转速，转速信号从上位机监控检测诊断软件确认。一旦检测到PCU内的IGBT温度超过85，车辆就会进入限功率模式。正常情况下钥匙打到ON挡水泵就会处于工作状态，如果水泵不工作可以通过测量水泵低压插件确认12V电压是否正常，如果有12V电压输入但水泵仍然不工作，一般处理方法为更换水泵总成。3.江淮同悦纯电动汽车行驶时突然
21、在传统车油箱安装的位置上。上电池包由40个电池模块组成，下电池包由55个电池模块组成。电池模块是由5个单体电池并联组成。电池模块的技术指标见表7-2。表7-2电池模块的技术指标项目项目参数参数规格型号1FP1865140A标称电压3.3V额定容量10Ah内阻9M放电下限电压2.50V充电上限电压3.90V恒流恒压2.0A恒流充电,3.90V恒压充电（0.5C），直至充电电流小于0.2A最大连续放电电流20.0A（2C）尺寸18mm65mm140mm质量(33010)g工作环境充电045,放电-2045储存温度1个月-2040，3个
22、月-2035根据故障现象判断，该车在行驶途中突然掉电的故障原因可能为：低压电池故障；高压电池组故障；动力电池高压继电器损坏；驱动电机故障；驱动电机控制器故障；挡位故障；线路故障。读取该车的故障码，液晶屏上显示的故障码如图7-17所示，即“210005”，查询故障表得知为“电机母线欠压”。起动车辆，挂上前进挡，准备行驶时，动力电池突然掉电。可能是低压电源的故障，因为电动汽车上低压电源的主要作用是：即使当主能源如主电池完全放完电或设备不能正常工作时，仍能为电动汽车的动力电池管理系统、中央控制器、显示仪表和基本辅助子系统提供稳定的动力。低压电源工作电压为916V，超出此范围低压系统就不能正常工作
23、，会处于欠压或过压状态。检测低压电源的电压低于9V。更换低压电源，起动车辆，车辆行驶10min后，又突然掉电。排除低压电源的故障，电机、电机驱动器的故障和线路故障。车辆能正常行驶，排除挡位的故障，同时动力电池高压继电器能正常闭合和开启，其故障也可以排除。故只可能是动力电池的故障。图7-17液晶屏上显示的故障码首先给动力电池充电，在充满电以后，将车辆开到举升机上，支起车辆的2个驱动轮，然后加速运行。行驶一会儿后，同时用仪器读取动力电池组的数据流，发现在95个电池模块中有1个电池模块即35号电池模块电压过低，为2.45V，标准电压应为2.53.6V。每当35号电池模块电压降到2.45
24、V时动力电池组就突然掉电，动力消失。（3）故障总结。为什么1个电池模块电压过低会使动力电池组整个系统输出能量也变低呢？江淮纯电动汽车的动力电池组是由95个电池模块串联组成的。电池组存在“木桶效应”，即电池组特性是由最差的电池决定的，而电池模块放电下限电压为2.5V，因而当电池管理系统采样到某一个电池模块电压过低，为了保护整个动力电池组，延长其使用寿命，故电池管理系统会切断整个动力电池组的能量输出。江淮纯电动汽车因为采用电驱动，缺乏传统的发动机进气歧管真空源，需要重新设计配置制动助力系统的真空输入，目前普遍采用的是电动真空泵控制。真空助力器通过真空软管与真空罐连通，真空泵控制器通过压力
25、开关监测真空罐内的压力，当真空罐内负压不足时，真空泵控制器控制真空泵工作，对真空罐抽气，直至真空罐内负压达到限值。电动真空助力工作原理如图7-18所示。三、江淮纯电动汽车真空助力系统故障诊断图7-18江淮纯电动汽车的电动真空助力工作示意图1.建立负压真空罐内负压不足时，真空罐上的压力开关断开，并向真空泵控制器输出信号，真空泵控制器控制真空泵电源接通，真空泵开始抽气，增大真空罐内的负压；当负压达到限值时，真空泵控制器延时10s后断开真空泵电源。2.工作过程真空罐压力开关在罐内真空度不足时会断开，负压较高时关闭。当踩制动后空气进入真空罐，踩过3次后罐内真空度不足，压力开关会断
26、开，然后ECU给真空泵供电，真空泵开始工作，抽出空气，罐内负压逐渐增大，大到一定的阈值后压力开关关闭，此时ECU会继续给真空泵供电12s，然后停止供电。3.故障诊断当由于意外工况，如真空罐漏气、真空泵损坏等，造成真空罐负压无法满足系统需求时，真空罐上的真空报警开关将输出报警信号给组合仪表，仪表上的制动系统故障警示灯点亮。1）真空泵不工作（1）故障可能的原因。一辆江淮IEV纯电动车行驶里程5400km，因车辆制动失效而报修，客户反馈该车制动踏板发硬、踩不动，无法正常使用。（2）对应原因的故障分析。首先试车确认故障现象属实，初步判断为制动真空助力系统故障，接连深踩制动踏板后，
28、原因。江淮纯电动车行驶里程25000km,客户反馈车辆前舱存在噪声，电动真空泵一直工作，无法停止。（2）故障分析。首先检查该车的真空罐是否有泄漏，因为如果真空罐漏气，会导致真空度不足，压力开关不能闭合，真空泵控制器接收不到压力开关信号，就会控制真空泵一直抽真空工作，但目视与用肥皂水检测均未发现泄漏问题，所以进一步检查压力开关是否损坏。利用万用表导通挡测量（真空罐内为真空时，压力开关为闭合状态，真空度不足时，压力开关为断开状态），压力开关正常。最后检查压力开关到真空泵控制器的线路，将压力开关上的插头拔下，用临时导线将该插头的2个针脚短接，直接传递闭合信号给真空泵控制器，但仍不能控制真空泵
29、断开。仔细查看压力开关到真空泵控制器的插头，发现有退针情况，如图720所示，重新处理后，试车，故障排除。3）解决方法。正常情况下，真空泵控制器接收到压力开关闭合信号后，控制真空泵工作12s后断开供电，如果压力开关到真空泵控制器的线束有断路或插头有退针情况，则控制器将不能控制真空泵断开，表现为真空泵一直在工作。图7-20电动真空泵与控制器插头针脚定义1.江淮同悦纯电动汽车电气系统结构和原理江淮同悦纯电动汽车（HFC7000AEV）电气系统由驱动电机及减速器、电机控制器（PCU）、动力电池及管理系统、充电系统、高压接线盒（BDU）、高低压直流转换器（DC/DC）及低压电气系统等组成。
30、1）驱动电机及减速器同悦纯电动汽车的驱动电机和减速器为一体化设计，采用永磁无刷直流电机和单速比减速器，额定功率为11kW，峰值功率为27kW，减速器减速比为6.37，最大输出转矩达200Nm。2）电机控制器PCU将电池组的直流电转化为交流电供驱动电机使用，同时通过控制电机的起动、停止和正反转等操作，实现车辆的前进和倒退。四、江淮同悦纯电动汽车其他故障诊断四、江淮同悦纯电动汽车其他故障诊断3）动力电池及管理系统同悦纯电动汽车所使用的动力电池是电极材料为磷酸铁锂的锂离子电池组，电压为320V，电池容量为15kWh。动力电池分成两块，一块位于后排座椅下方，长、宽分别为875mm
31、和660mm；另外一块位于后备厢，长、宽分别为800mm和470mm。两块动力电池的质量均为110kg，是整车储能的关键部件，主要负责给驱动电机提供电能。电池管理系统通过采集电池组电压、电流、温度、绝缘电阻等信号，实现电池组状态估算、热管理、安全管理、单体均衡控制、自检和故障诊断等功能。4）充电系统同悦纯电动汽车通过连接外部电网给动力电池充电，具备快充与慢充2种充电方式，可以采用标准充电桩、简易充电桩、家用电源（220V、16A以上规格插座）3种方法为车辆充电，车载充电器具有反接保护、短路保护、低压保护、过压保护、过热保护等功能。5）高压接线盒高压接线盒（BDU）将高压电
32、输送到各用电元件，并提供高压保护功能，BDU内部为继电器和熔丝等电气元件。6）高低压直流转换器及低压电气系统高低压直流转换器（DC/DC）将动力电池的高压直流电转化为低压直流电，向车辆附属的低压电气系统用电设备（照明、仪表、音响、喇叭等）提供电能，从而保证低压用电设备的正常工作；在行车时，DC/DC还负责给12V铅酸蓄电池充电，其作用与传统汽车的交流发电机类似。2.江淮同悦纯电动汽车操作和充电方法1）行驶操作方法起动车辆时，将上电开关（上电开关位于转向盘下方转向柱的右侧，将钥匙插入上电开关后，旋转钥匙，可在LOCK、ACC、ON、START4个挡位进行切换）接通至“ON”位置，仪
33、表板上的仪表背景灯点亮，车辆的低压系统接通。接着，将上电开关接通至“START”位置，系统会发出“嘀”的响声，高压电池组接通，仪表盘上出现绿色“READY”显示，车辆进入可行驶状态。此时，踩下制动踏板，释放驻车制动器，将换挡操纵机构手柄置于D挡，松开制动踏板，缓慢踩下加速踏板，车辆即可行驶。2）车辆充电操作方法车辆行驶过程中，当动力电池组电量不足时，仪表盘上的低电量报警灯点亮，如图7-21所示。车辆进入限功率模式，表明车辆需要尽快充电。使用市政配套的直流快充与交流慢充充电桩对车辆进行充电，应先将车辆配置的标准充电线缆插入充电桩的标准插座内，再打开车辆充电插头防护盖，将线缆的另一端插入待充
34、电车辆充电口的充电插座内。使用自用简易充电桩或家用220V电源为电动汽车进行充电时，应使用随车配置的普通型充电线缆（家用充电线缆），将普通型充电线缆的3极电源插头插入简易充电桩或家用220V插座内，再打开车辆充电插头防护盖，将线缆的另一端插入待充电车辆充电口的充电插座内。充电线缆连接完毕后，应观察车辆仪表盘上的充电线连接指示灯和电池组充电指示灯是否点亮，指示灯点亮说明车辆可以正常充电，否则应检查充电线路的连接情况或联系维修人员对车辆及充电设备进行检查。充电结束后，应取下充电线缆，并合上车辆充电口盖板。图7-21江淮同悦纯电动汽车仪表盘3.江淮同悦纯电动汽车无法充电（1）故障可能的原
36、连接指示灯点亮，同时给出一个充电唤醒信号。BMS在收到唤醒信号后即开始进入充电模式，充电回路接通，车载充电器开始给高压电池组充电，电流不断增大，充电器不断地向CAN网络发送信号汇报充电电流数据。当仪表控制模块收到充电电流大于1A的信号后，控制电池组充电指示灯点亮。（3）解决方法。在对车辆无法充电的故障现象进行诊断时，应首先观察仪表盘上的充电线连接指示灯和电池组充电指示灯。如果充电线连接指示灯和电池组充电指示灯均不亮，且排除充电线路存在故障的可能后，用万用表测量车载充电器后部四端子连接器CANH和CANL之间的电压，正常应为0.30.5V，否则可判定为车载充电器CAN通信模块故障，需更换车
39、表充电指示灯开始点亮，充电状态灯（乌龟灯）也点亮，表示车辆已进入正常充电状态。继续进行电池组充电后，可以点亮READY灯，车辆使用功能恢复正常。为何原车12V蓄电池会影响高压电池组充电呢？同悦车载充电系统的工作过程是在停车状态下BMS才允许充电，充电机连接220V电源后开始工作。充电机工作后会向广播地址发报文，仪表检测到充电机的报文后会把充电连接指示灯点亮，给出一个充电唤醒信号，BMS收到唤醒信号后开始进入充电模式。充电回路接通后充电机开始给电池充电，电流不断增大；同时充电机会不断地向广播地址报告输出电流，仪表收到报文后，当电流大于1A时仪表点亮充电标志信号灯。5.江淮同悦纯电动汽