比亚迪纯电动汽车的工作原理与故障诊断培训课件

1、 比亚迪纯电动汽车的工作原理与故障诊断知识目标 1.了解比亚迪纯电动汽车的结构和工作原理。 2.理解比亚迪纯电动汽车的故障诊断方法。能力目标 1.能在现场掌握比亚迪纯电动汽车的结构及工作原理。 2.能在现场掌握比亚迪纯电动汽车故障的诊断方法。内容： 一、比亚迪纯电动汽车动力系统组成及运行 二、比亚迪纯电动汽车高压电池系统故障诊断 三、比亚迪纯电动汽车电力驱动系统故障诊断 四、比亚迪纯电动汽车充电系统故障诊断 五、比亚迪纯电动汽车其他故障诊断一、比亚迪纯电动汽车动力系统的组成及运行 比亚迪纯电动汽车主要由比亚迪股份有限公司设计并制造。2003年比亚迪公司正式收购陕西秦川汽车有限责任公司，组建比亚

2、迪汽车，进入汽车制造与销售领域。比亚迪汽车隶属于比亚迪股份有限公司。 比亚迪汽车成功推出了宋EV、秦EV、比亚迪E5、比亚迪E6等系列纯电动汽车产品，其生产的纯电动汽车在市场上已有较高的占有率。 本模块以比亚迪汽车生产的E6纯电动车型为例，详细介绍比亚迪纯电动汽车的工作原理与故障诊断方法。 1.电动汽车动力系统的结构及原理 比亚迪E6纯电动汽车动力系统结构及原理（前驱系统）如图5-1所示。比亚迪E6整车动力系统的能量传递路线如图5-2所示。 电动汽车动力系统主要由控制模块、动力模块和高压辅助模块三大模块组成。 （1）电动汽车的控制模块包括电机控制器、DC/DC交换器、动力配电箱、电池管理单元。

3、 （2）电动汽车的动力模块有电机总成、电池包体总成。 （3）电动汽车的高压辅助模块有车载慢充系统、漏电保护器、挡位控制器、主控ECU、加速踏板、车载充电口、应急维修开关。动力系统各部件的作用如下： （1）电机控制器：负责控制电机的前进、倒退，维持电动汽车的正常运转，关键零部件为IGBT。IGBT实际为大电容，目的是控制电流的工作，保证能够按照驾驶员的意愿输出合适的电流参数。 从配电箱一路流向电机控制器的电量，由主控ECU根据驾驶员操作信息（接收加速踏板角度传感器和挡位控制器的信号）控制着电机控制器的工作，电机控制器主要控制流向电机的电量大小，以及控制电机正反转来驱动车辆前进或后退。 （2）DC

4、/DC变换器：负责将330 V高压直流转低压提供给车载低压用电设备，如蓄电池、EPS等。 从配电箱一路流向DC/DC变换器的电量，经过DC/DC变换器将高压直流电转化为低压直流电，为车辆电动液压助力转向系统提供42 V的电源，同时还为整车用电设备提供12 V的电源。 （3）高压配电箱：通过配电箱对电池包体中巨大的能量进行控制，相当于一个大型的电闸，通过继电器的吸合来控制电流通断，将电流进行分流等。关键零部件为继电器，为了控制如此大的电流通过整车，需要通过几个继电器的并联工作，这也对继电器工作的一致性和可靠性提出了苛刻的要求。 （4）电池管理单元：也称为电源管理器系统（battery manag

5、ement system，BMS），是电动汽车电池系统的参数测试及控制装置，具有安全预警与控制、剩余电量估算与指示、充放电能量管理与过程控制、信息处理与通信等主要功能。 （5）动力电机：动力电机根据冷却形式分风冷和水冷，根据结构分为直流有刷电机和直流无刷电机以及交流电机。该车使用的电机为交流无刷电机，通过采集电机旋变信号进行工作。 （6）动力总成（电池包）：动力总成作为提供整车动力能源的设备，根据电池种类的不同可分为锂电池、镍氢电池和铅酸类电池。 （7）车载慢充系统：车载慢充系统需要提升低压转高压的转化效率。需要注意的是，使用家用插座为电动车充电时，也需要考虑插座及线路的承受能力，需要额定电流

6、10 A的单项220 V插座，如果采用一些伪劣产品的插座，也可能导致充电插座烧毁、线路烧熔等安全隐患。 （8）漏电保护器：通过将一端和负极相连，一端对车身连接，检测电流和电压值，一旦发现有超出限制的电流和电压则发出报警，并切断控制模块，保证用电安全。动力蓄电池系统泄漏电流量不超过2 mA（E6车型），整车绝缘电阻值应大于1 000 （E6车型）。 （9）挡位控制器：用来控制电动车前进、后退、停车等动作的部件，由于电动车与传统燃油车的控制方式不同，故挡位控制类似自动挡。 （10）主控ECU：接收各高压监控系统发出的信号，并加以判断，控制冷却系统、制动系统、车速里程等。 （11）加速踏板：通过控制

7、电流大小，从而控制电机转速。 （12）车载充电口：车载充电可分为快充和慢充，为了保证充电迅速高效，使用特定的充电口进行充电，充电时需要保证整车防水密封性要求，并且能够保证车载充电口承受瞬时大电流的充电过程。 （13）应急维修开关：通常设计为人工操作的安全开关，一般设计在电池的正负极近端，保证通过人工操作应急开关能够在紧急情况下将电池电压封闭。 2.动力总成（电池包）和电池管理单元 （1）动力总成。 作用。动力总成（电池包）作为提供整车动力能源的设备，主要作用是储存电能和释放电能,如图5-3 所示。 电池包的组成和参数。电池包的组成和参数见表5-1。电池包的结构示意图如图5-4所示。注：标称电压

8、=单体标称电压单体数量；综合工况下续驶里程超过300 km。电池组成电池组成电池参数电池参数（1）共有96个单体；（2）电压采样线束1条（96+1）；（3）温度采样线束1条（96+11）；（4）正负极母线各1条；（5）托盘1个 （1）磷酸锂钴铁（正极）电池； （2）每个单体标称电压3.3 V，终止充电电压3.6 V，终止放电电压2.0 V； （3）电池包标称电压316.8 V，容量220 Ah； （4）一次充电65 kWh表5-1 电池包的组成和参数电池单元的安装位置如图5-5所示。 应急维修开关。应急维修开关是电动车辆中一种常用的手动操作设备，用于使电动车辆紧急断电，从而对车辆进行维修及更换

9、零部件等。应急维修开关的位置如图5-6所示。应急维修开关的拆装过程如图5-7所示。 应急维修开关的拆装注意事项如下： a.启动按钮打到“OFF”挡。 b.务必戴绝缘手套。使用前必须检查手套是否有破损、破洞或裂纹等，不要戴湿手套。 c.保证通过人工操作能够在紧急情况下将电池电压从内部断开，如图5-8所示。 （2）电池管理系统。电池管理系统也称电源管理系统（battery management system,BMS），是电动汽车电池系统的参数测试及控制装置，具有安全预警与控制、剩余电量估算与指示、充放电能量管理与过程控制、信息处理与通信等主要功能。高压电池组总成为整车提供动力能源，比亚迪E6电动汽

10、车采用的是比亚迪自主研发的220 Ah磷酸锂钴铁电池，由96个电池单体串联组成，一次充满需要65 kWh，兼容快充和慢充两种充电模式。电池管理系统在整车中的位置如图5-9所示，电池管理系统的组成如图5-10所示，电池管理系统的线束连接如图5-11所示。 电源管理系统能够对电源系统的状态参数进行实时监控，比较重要的状态参数有SOC、总电压、总电流、每节电池温度值、每节电池电压值、漏电信号（通过对硬件信号的采样）、碰撞信号（通过接收主控ECU的报文）。 SOC：电池荷电状态,也称剩余电量，代表的是电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，常用百分数表示。其取值范围为0

11、1，当SOC=0时表示电池放电完全，当SOC=1时表示电池完全充满。电源管理系统能够在运行过程中对电池荷电状态进行实时估算，主要是通过电流积分的方法实现SOC的计算。 电池温度控制。汽车动力电池采用大容量单体电池容易产生过热现象，从而影响电池的安全和性能，必须监测和控制温度。 保持电池组电压和温度的平衡。由于电池正负极材料和电池制造水平的差异，电池组各单体电池之间尚不能达到性能的完全一致，在通过串并联方式组成大功率、大容量动力电池组后，苛刻的使用条件也容易诱发局部偏差，从而引发安全问题。因此，为确保电池性能良好，延长电池使用寿命，必须使用BMS对电池组进行合理有效的管理和控制。 漏电传感器主要

12、监测电池总成与车身的漏电流。测量正负极与车身的绝缘阻值如下： 120140 k 一般漏电 20 k 严重漏电 漏电传感器的安装如图5-12所示。 3.电力驱动系统 纯电动汽车的电力驱动系统由驱动电机、电机控制器和变速器构成。 电机控制器采集接收挡位开关信号、加速踏板深度（加减速）信号、制动踏板深度信号、驱动电机转速信号、驱动电机旋变信号等，经过一系列逻辑分析处理和判断，输出相应的信号指令精确控制电机的正转、反转，维持电动车的正常运转，并将信号的数值通过显示屏呈现，供驾驶员随时掌握车辆状况。关键零部件为绝缘栅双极型晶体管（IGBT），主要应用在新能源汽车的逆变器上。汽车正常行驶时将电池组的直流电

13、逆变成三相交流电驱动电机，减速时把发电机的交流电逆变成直流电储存在电池组中，保证能够按照驾驶员的驾驶意愿输出合适的电流参数。 驱动电机根据冷却方式分为风冷式和水冷式，根据结构分为直流有刷电机、直流无刷电机及交流电机。 比亚迪E6纯电动汽车采用了交流无刷永磁同步电机，电机定子的三相绕组在正弦绕组下形成圆形的旋转磁场，驱动电机旋转。在旋转过程中，电机旋转变压器（简称旋变）对电机的旋转速度和位置进行检测，将信号反馈给电机控制器。电机控制器接收到来自旋变检测的信号，对比这些信号与目标值之间的差距，进而对电机的转速、转矩及转速变化率等方面进行控制。 纯电动汽车电力驱动系统的结构如图5-13所示。由图5-

14、13可知，电力驱动系统是包含于整车控制系统中的重要系统，参与了能量传递和整车控制的大部分工作。 电力驱动系统的机械连接方式是将电机、电机控制器和变速器连接为整体。此外，将电机和变速器连接为一个机械整体，将控制器安装于车身上，也是一种常见的布置方式。比亚迪E6即采用了后者所述的分体式布置方式，其电力驱动系统的参数见表5-2。表5-2 比亚迪E6电力驱动系统的参数名称/单位值电机输出最大转矩/Nm450电机输出额定功率/kW75电机输出最大功率/kW120电机输出最大转数/（rmin-1）7500电力驱动系统总质量/kg130总传动比6.417第一级传动比1.667主减速比3.85变速器润滑油量/

15、L3.5变速器润滑油牌号齿轮油SAE80W-90；环境温度低于-15 时，为SAE75W-90变速器润滑油牌号2电机冷却油牌号美孚ATF220 1）驱动电机 驱动电机的额定功率是75 kW，最大功率是120 kW。电机由外圈的定子和内圈的转子组成，可向外输出转矩，驱动汽车前进或是后退；同时也可以作为发电机发电，为电池充电，回收制动能量。如前所述，驱动电机为永磁同步电机，具有高密度、小型轻量化、高效率、高可靠性、高耐久性和强适应性等特点。图5-14所示为比亚迪E6纯电动汽车驱动电机。 驱动电机采用水冷方式进行冷却，其冷却过程与发动机水套冷却方式相同，即在壳体上加工水套，通过强制冷却水循环的方式进

16、行热交换。冷却系统包括散热器总成、电子风扇总成、电动水泵总成和冷却软管，冷却介质为乙二醇型冷却液。驱动电机水冷系统如图5-15所示。 旋转变压器是用于检测电机转速和转子位置的部件，布置于驱动电机壳体上。旋变输出电压随转子转角变化而变化，当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组的电压幅值与转子转角成正、余弦函数关系，这种旋变又称为正余弦旋转变压器。永磁交流电机的位置传感器，原来以光学编码器居多，但近年迅速被旋转变压器取代，这主要是因为永磁交流电机现在大部分采用了正弦波控制。磁阻式旋变是旋变的一种常见形式，其中励磁绕组和输出绕组放在同一套定子槽内，固定不动。两个绕组的形式不一样，使得两个绕组

17、的相位差90。旋转变压器实物如图5-16所示。 2）变速器 纯电动汽车用变速器通常只有一个挡位，减速通过两级圆柱斜齿轮实现，故通常也称之为差速减速器（简称差减器）。比亚迪E6纯电动汽车变速器的结构如图5-17所示。 3）电机控制器 （1）电机控制器的功能。电机控制器是电动汽车整车驱动控制系统的核心，E6的电机控制器类型为电压型逆变器。 电机控制器具有最高输出电压、电流限制功能：限制交流侧的最高输出电流，限制直流侧的最高输出电压。 具有控制电机正向驱动、反向驱动、正转发电、反转发电的功能。 具有根据目标扭矩进行运转的功能，对接收的目标扭矩具有限幅和平滑处理的功能，转矩的整率在5%。 CAN通信：

18、通过CAN总线能接收控制指令和发送电机参数，及时把电机转速、电机电流、旋转方向传给相关ECU，并接收其他ECU传递的信息。 能根据不同转速和目标转矩进行最优控制功能。 电压跌落、过温保护：当电机过温、散热器过温、功率器IPM过温、电压跌落发出保护信号，停止控制器运行。 最高工作转速：在额定电压下运行所能达到的最高转速为7 500 r/min。 具有动力电池充电保护信号应急处理功能。 半坡起步功能。 能量回馈功能。 防止电机飞车、防止IPM保护。 （2）电机控制器策略。 行驶过程的控制策略。E6电机控制器采用车速电流双闭环控制系统。油门踏板信号代表驾驶员期望车速的控制系统称为车速控制系统；如果按

19、照车速传感器检测车速，并将其与期望车速相比较构成反控制的称为车速单闭环控制系统。电流单闭环控制系统，就是用油门踏板信号代表电机电枢电流，即电机输出扭矩。电流单闭环车速控制系统的主要特点就是响应时间短，控制准确，具有自调节能力，但是此系统容易出现过流现象，导致电机或者控制器的损坏。采用双闭环控制系统具有满意的动态性能，加速踏板位置直接代表驾驶员期望车速，便于理解，起动加速性能好，系统动力性好。 再生制动控制策略。高效利用和回收制动能量是延长续航里程的有效方法，如果采用合理的再生制动控制策略，则电动汽车在制动和下坡时将会最大限度地回收能量，延长车辆的续航里程。 对于纯电动汽车而言，动力电池的性能直

20、接关系到整车的动力性能和经济性能，因此目前采用恒定充电电流制动策略来实现电池充电电流控制，防止大电流对电池的冲击损伤，延长电池的使用寿命。 恒定充电电流制动策略的控制对象是电机电枢绕组电流，兼顾能量回收和系统保护，是一种较为实用的控制策略。在整个制动过程中，保持电机电枢电流Id=Iconst，其回馈电流随着电机反电动势的降低而减小。 （3）电机控制器的结构及工作原理。驱动电机控制器总成包括上中下三层，上下层为电机控制单元，中层为水道冷却单元，总成还包括信号接插件（包含12 V电源/CAN线/挡位油门刹车/电机过温信号线/预充满信号线等），2根动力电池正负极接插件，3根电机三相接插件和2个水套接

21、头及其他附件，如图5-18所示。 动力电池组和电机的正负极分别与电机控制器内部的IGBT模块的输入端和输出端连接。IGBT的输出电压由主控制器向其输入的脉冲宽度调制（pulse width modulation，PWM）信号控制。在控制器运行过程中，主控制器通过采集分析油门踏板、制动踏板、车速、电机转速等传感器信号来进行电机电压的输出控制，输出方式是将PWM信号传递到IGBT模块，控制驱动电机的转速和旋转方向，并通过采集电机电压、电流、电机和IGBT模块的温度等反馈信号来进行系统的过流、过压、过热保护。 （4）IGBT的结构和工作原理。IGBT主要应用于电动车/混合动力车上的逆变器，汽车正常行

22、驶时将电池组的直流电逆变成三相交流电使电机工作；当制动减速时电机作为发电机使用，将损耗的动能通过电机回收成三相交流电，通过逆变器转换为直流电电能存储在电池组中，如图5-19所示。 IGBT是由BJT（双极型晶体管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，是在MOS结构基础上多一层P+注入区，形成了一个大面积的PN结，具有MOS驱动功率小而饱和压降低、开关频率高及BJT导通电阻低、电流密度大等优点，如图5-20所示。 IGBT是电动车的核心组件之一，目前这种组件大部分依赖进口，费用较高。比亚迪E6的IGBT为自主生产，如图5-21所示。 4.充电系统 E6是一款纯电

23、动汽车，只能采用自身的动力电池提供能量来行驶。为了避免因动力电池过放电而导致车辆无法行驶，及时充电储能和行驶前计算电量需求是非常重要的。 比亚迪E6的充电方式包括电网供电及再生制动能量回收。 1）电网供电 E6电网供电有两种方式，即直流充电（快充）和交流充电（慢充）。充电系统主要由车载充电器、交流充电口、直流充电口、高压配电箱、高压电缆、动力电池组和电池管理器（BMS）等组成。 交流充电主要是通过家用插头和交流充电桩接入交流充电口，通过车载充电器将家用220 V交流电转为320 V直流高压电给动力电池进行充电。直流充电主要是通过充电站的充电柜将直流高压电直接通过直流充电口给动力电池充电。 比亚

24、迪E6车辆有以下两种充电模式： （1） 即时充电（一般直接充电）。预约充电关闭时，当充电器连接好后车辆自动开始充电。 预约充电打开时，任何时候都可以使用即时充电按键实现立即充电，方法如下： 电源挡位退至OFF挡。 按一下即时充电按键，组合仪表提示“即时充电功能开启，请在15 min内连接充电器”。 15 min内连接充电器实现立即充电。 （2）预约充电（按照客户设置的充电时间对车辆定时充电）。比亚迪E6四种充电方式相关参数见表5-3。充电方式充电方式输入电压输入电压输入电流输入电流充电时间充电时间充电模式充电模式在充电站大功率直流充电320V DC100A DC2h即时充电在C10充电柜上直流

25、充电（随车配件）320V DC30A DC6.7h即时充电和预约充电在公共交流充电桩上交流充电220V DC15A DC20h即时充电和预约充电通过交流充电连接装置家用交流充电（随车配件）220V DC12A DC38h即时充电和预约充电表5-3比亚迪E6四种充电方式相关参数注注1 1：输入电压为外部供电设备供给车辆的充电电压的平均值。注注2 2：输入电流为外部供电设备供给车辆的充电电流的平均值。注注3 3：充电时间为常温下（23 ）车辆SOC从10%100%充电一般所需时间。 电网供电系统的路径如图5-22所示。 E6充电口如图5-23所示。 电 网 供 电系统的控制过程如图5-24所示，

26、充 电 控 制电路原理图如图5-25所示。 2）再生制动能量回收 利用驱动轮的旋转力，带动电机发电，将电机产生的交流电通过电机控制器和高压配电箱给蓄电池充电的同时，又可以利用发电时的电阻来减速制动。该系统在制动时，与液压制动器同时控制再生制动器，完美地将原来在减速中作为摩擦热散失的动能回收为行驶用能量。城市行驶中，经常反复进行速度调节操作，具有较高的能量回收效果，所以在低速带优先使用再生制动器。在城市中行驶100 km，大约可再生相当于一升多汽油的能量。 3）车载充电器 在公共交流充电桩上交流充电及通过交流充电连接装置家用交流充电（随车配件）时，需要通过车载充电器将家用220 V交流电转为32

27、0 V（或330 V）直流高压电给动力电池进行充电。 车载充电器参数见表5-4。车载充电器参数介绍车载充电器参数介绍输入参数 输出参数 输入电压：AC 220 V。 输入电流：交流额定14 A（满功率充电：使用16 A以上充电桩或者类似供电设备）。 交流额定8 A（涓流充电：使用家用插座或者16 A以下供电设备） 高压输出：DC 200400 V（给车载高压电池包充电）。 低压输出：DC 12 V（给车载蓄电池充电） 车载充电器位置如图5-26所示，车载充电器充电接口如图5-27所示， 车载充电器的外部连接如图5-28所示。5.高压配电箱 高压配电箱是整车高压电配电装置，主要对电池组中巨大的能

28、量进行控制，相当于一个大型的电闸，通过继电器的吸合来控制电流通断，将电流进行分流等，实现充放电过程的控制，由预充电阻、熔丝和继电器等组成。整车高压用电都是由高压配电箱进行分配的。 高压配电箱实现电源分配、接通、断开。比亚迪E6纯电动车MG2、高压配电箱、动力电池、DC/DC、空调压缩机、主电机控制器、PTC制热模块等工作电源的电压均超过人体安全电压36 V。高压配电箱的关键零部件为接触器，为了控制大的电流通过整车，需要通过几个接触器的并联工作，这也对接触器工作的一致性和可靠性提出了苛刻的要求。高压配电箱的安装位置如图5-29和图5-30所示，高压配电箱的外部连接端子如图5-31所示高压配电箱的

29、内部结构如图5-32所示高压配电箱附属保险如图5-33所示高压配电箱ON挡上电简易流程如图5-34所示。 预充接触器作用如下： （1）当钥匙打到ON挡时，负极接触器吸合，电池管理器先吸合高压配电箱中的预充接触器控制继电器，来自动力电池的高压电经过预充接触器与两个并联的限流电阻，加载在母线正极上。 （2）驱动电机控制器检查母线正极上的电压达到动力电池额定电压的2/3时，向电池管理器反馈一个预充满信号，从而电池管理器控制正极放电接触器控制器吸合，断开预充接触器控制器，完成上电过程，组合仪表OK灯点亮。 （3）在没有进行预充的情况下，主接触器吸合可能引起电流过大而烧结主接触器和击穿电容。电机控制器B

30、32与电源管理器M33信号反馈端子及M33端子如图5-35所示。预充接触器的工作回路如图5-36所示。 6.比亚迪纯电动汽车制动能量回收 比亚迪E6车的驱动电机采用额定功率为75 kW的永磁同步电机，由外圈的定子和内圈的转子组成，是整车唯一向外输出扭矩的动力源，驱动汽车前进和后退;同时也可在能量回收系统启动后作为发电机发电（如在陡坡下行、高速滑行以及制动过程中通过电机转化为电能）后给电池组充电（能量回收）。 7.DC/DC变换器及空调驱动器 DC/DC变换器负责将动力电池316.8 V的高压电转换成12 V电。DC/DC变换器在主接触控制器吸合时工作，输出的12 V电压供给整车用电器工作（包括

31、EHPS电机），并且在低压电池亏电时给低压电池充电。 DC/DC变换器是一个逆变器总成，主要功能是在车辆起动后将动力电池输入的316.8 V高压直流电转变成低压提供给车载用电设备，以保证行车时低压用电设备正常工作，如向车身电气设备供电，在蓄电池亏电时补充电;同时接收空调控制器信号来驱动空调压缩机（DC 320 V）的正常工作。 电动空调系统组成与常规车型类似，主要有供热通风与空调调节（heating ventilation and air conditioning adjustment,HVAC）总成、空调风管总成、空调管路总成、电动压缩机、冷凝器、空调控制面板及其相关传感器、空调驱动器等。其

32、中，空调驱动器与DC/DC布置于同一壳体中，位于前舱左侧，而由电加热模块（PTC）取代了暖风芯体，布置在HVAC总成中。 空调驱动器接收空调控制器信息来控制空调压缩机和PTC。比亚迪E6的空调系统不同于常规燃油车，制冷系统的动力源是电动空调压缩机，暖风系统的暖风源是PTC。由于都是占空比控制，因而比较节能。 供暖系统采用空调驱动器驱动PTC加热器制热，通过鼓风机吹出的空气将PTC散发出的热量送到车厢内或风窗玻璃，用以提高车厢内温度和除霜。空调系统如图5-37所示PTC加热电阻如图5-38所示。DC/DC变换器及空调驱动器在整车的位置如图5-39所示。四位一体实物图如图5-40所示。DC/DC变

33、换器系统工作图如图5-41所示。 空调交换器系统工作图如图5-42所示。外部连接图如图5-43所示。 PTC的R-T特性曲线如图5-44 所示空调系统的PTC如图5-45所示。 1.高压电池系统常见故障诊断码 高压电池系统的常见故障诊断码见表5-5。二、比亚迪纯电动汽车高压电池二、比亚迪纯电动汽车高压电池系统故障诊断系统故障诊断诊断码诊断码描述描述故障范围故障范围P1A40-00单节电池温度传感器故障温度传感器、线束P1A4B-00电池采样故障由诊断码判断P1A54-00电池组漏电错误漏电传感器、线束P1A58-00电池管理系统初始化错误电池管理器P1A5D-00电机控制器预充未完成由诊断码判

34、断表表5 5- -5 5高压电池系统的常见故障诊断码高压电池系统的常见故障诊断码 2.电池常见故障诊断 电源管理系统能够在运行过程中实现对电池系统的故障诊断，见表5-6。故障状态故障状态电池管理器系统故障诊断状况电池管理器系统故障诊断状况 模块温度65 1级故障：一般高温告警模块（单体）电压3.85 V 1级故障：一般高压告警模块（单体）电压300 A1级故障：充电过流告警放电电流450 A1级故障：放电过流告警绝缘电阻70 2级故障：严重高温告警 模块（单体）电压4.1 V2级故障：严重高压告警模块（单体）电压2.0 V 2级故障：严重低压告警绝缘电阻设定值2级故障：严重漏电告警表5-6 电

35、池系统常见故障电源管理系统能够在运行过程中实现安全保护功能，具体见表5-7。故障类别故障类别整车系统级别的故障响应和整车系统级别的故障响应和处理处理电池管理系统硬件响应电池管理系统硬件响应1级故障 电池管理系统发出告警后，整车的其他控制器模块可以根据具体故障内容启动相应的故障处理机制无2级故障：温度高关断直流动力回路 2级故障：电压高关断直流动力回路 2级故障：电压低关断直流动力回路 2级故障：严重漏电不允许放电表 -7 电源管理系统安全保护功能 电池管理器电路图如图5-46所示。图5-46 电池管理器电路图电池管理器终端M33针脚定义如图5-47所示。图5-47 电池管理器终端M33针脚定义

36、M33端子检测判断见表5-8。连接端子连接端子端子描述端子描述线色线色条件条件正常值正常值1车身的充电接触器控制G/B充电小于1V2车身的预充接触器控制Y/B启动小于1V5车身的车身的B始终小于1V6车身的电源信号R/B常电1114V7车身的车身的B始终小于1V10车身的充电感应开关L充电小于1V12车身的漏电传感器电源W启动约15V13车身的一般漏电信号G/Y一般漏电小于1V14车身的屏蔽地B始终小于1V16车身的充电通信CAN-LV充电1.52.5V17车身的充电通信CAN-HP充电2.53.5V18车身的F-CAN_LV电源ON挡1.52.5V19车身的F-CAN_HP电源ON挡2.53

37、.5V20车身的电流霍尔信号G电流信号21车身的正极接触器控制R/Y启动小于1V表5-8 M33端子检测判断连接端子连接端子端子描述端子描述线色线色条件条件正常值正常值22车身的DC继电器L充电或启动小于1V25车身的预充信号G/R上ON挡电后2s小于1V26车身的车身的B始终小于1V27车身的电源W/R电源ON挡/充电1114V28车身的车身的B始终小于1V31车身的漏电传感器电源R启动约15V32车身的漏电传感器地B始终小于1V33车身的严重漏电信号B/Y严重漏电小于1V37车身的屏蔽地B始终小于1V38车身的电流霍尔电源L启动约15V39车身的电流霍尔电源R启动约15V 3.动力电池的漏

38、电检测 动力电池的漏电检测如图5-48所示。图5-48 动力电池的漏电检测 故障检测工具为万用表（能精确到小数点后4位）、100 k电阻。动力电池漏电故障检测步骤如图5-49所示。图5-49 动力电池漏电故障检测步骤 4.比亚迪E6纯电动汽车动力系统的检修 1）故障现象 比亚迪E6纯电动汽车在电池组、12 V蓄电池的电量均充足的情况下，仪表板上“OK”指示灯亮，驱动电机起动正常。但踩下制动踏板时，拨动自动变速操纵杆无法挂上前进挡（D挡）。 2）故障诊断排除 （1）读取故障码。使用比亚迪汽车专用ED400型计算机检测仪检测故障码、读取挡位控制器的数据流，检测结果是动力系统无故障码，挂上D挡时挡位

39、传感器数据流显示无换挡动作。 （2）制动深度传感器的检查。首先检测抽动深度传感器是否存在故障。制动深度传感器安装在制动踏板上，其与电机控制器的电路连接如图5-50所示，电路分析见表5-9。电机控制器为制动深度传感器提供2条5 V的电源线，即连接器B05的2号和7号端子均为5 V。 另外两条负极线通过电机控制器内部搭铁，即连接器B05的9号和10号端子与车身之间电阻应小于1 ，与车身之间电压接近零。两条位置信号线分别输出与制动踏板深度变化成正比、反比的电压，即连接器B05的1号和8号端子信号电压之和约为5 V。经过万用表检测，制动深度传感器电路各电压检测值均正常。再检测每一条导线连接情况，未发现

40、断路及短路现象,说明制动深度传感器不存在故障。图5-50 制动深度传感器与电机控制器之间的电路连接端子端子条件条件正常值正常值/VB05-1车身地不踩制动踏板约0.66制动踏板踩到底约4.45B05-8车身地不踩制动踏板约4.34制动踏板踩到底约0.55B05-2车身地ON挡电约5B05-7车身地ON挡电约5B05-9车身地ON挡电1B05-10车身地ON挡电1表5-9制动深度传感器各端子与车身之间的电压关系 （3）挡位传感器的检查。根据以上检测结果，再检测挡位传感器。挡位传感器安装在挡位执行器上，挡位执行器上还装有换挡手柄，是人机对话的窗口。如图5-51所示，挡位控制器分别与挡位传感器A和挡

41、位传感器B连接，其中，挡位传感器A在人工操纵换挡手柄N挡或P挡时产生信号，并传递给挡位控制器；挡位传感器B在人工操纵换挡手柄R挡或D挡时产生信号，并传递给挡位控制器。 依据无法挂上D挡的故障现象，分析挡位传感器B与挡位控制器之间的电路，电路分析如表5-10所示。其中与挡位传感器B相连的连接器G55的4号端子的作用是挡位控制器为挡位传感器B提供5 V电源。G55的3号端子与车身接地，两者之间电阻应小于1 ，两者之间电压应接近零。操纵换挡手柄打到R挡位置时，G55的1号端子正常情况下相对于车身应输出约5 V电压。操纵换挡手柄打到D挡位置时，G55的2号端子正常情况下相对于车身应输出约5 V电压。

42、按下起动按钮，仪表板上“OK”指示灯亮，使用万用表检测挡位传感器B，测量G55的4号端子与车身之间的电压为4.88 V，线路正常。使用欧姆挡测量连接器G55的3号端子电阻值为0.14 ；再检测该端子与车身之间的电压，只有0.02 V， 说明3号端子与车身接地良好。拨动换挡手柄到R挡位置，检测连接器G55的1号端子输出电压为4.86 V，再检测导线另一端的连接器G56的4号端子的电压也为4.86 V，说明传递R挡信息的线路正常。拨动换挡手柄到D挡位置，检测连接器G55的2号端子相对于车身的输出电压，为4.88 V；再检测另一端与挡位控制器相连的连接器G56的6号端子的输出电压，为0.9 V。传递

43、D挡信息的线路的两端电压不一样，因而怀疑传递挡信息的线路存在故障。图5-51 挡位控制器和挡位传感器之间的电路接线图 表5-10 挡位传感器各端子与车身之间的电压电阻关系 （4）故障总结。了解比亚迪E6纯电动汽车动力系统，拆下中控饰板，检查挡位传感器到挡位控制器之间的D挡线路，发现该导线某一处被中控饰板夹住（已破损造成该导线搭铁），挂D挡时，没有信号传递给挡位控制器，故无法挂上D挡。使用电工胶布包扎破损之处，恢复电路原本的功能，起动车辆，挂上D挡，车辆可以行驶，故障完全排除。端子端子条件条件正常值正常值G55-1车身的换挡手柄打到R挡约5VG55-2车身的换挡手柄打到D挡约5VG55-3车身的

44、始终1G55-4车身的电源打到ON挡约5V 1.电力驱动系统的位置与参数 电力驱动系统的位置如图5-52所示。电力驱动系统的参数见表5-11。三、比亚迪纯电动汽车电力驱动系统故障诊断图5-52 电力驱动系统的位置表5-11 电力驱动系统的参数名称名称参数参数电机最大输出扭矩 450 Nm电机额度输出功率 75 kW电机最大输出功率 120 kW，电机峰值功率驱动电机具有一定的过载能力，采用峰值进行描述，它表示电动汽车行驶后备功率，与 整车的加速、爬坡性能相关关电机最大输出转速 7 500 r/min动力总成总重量 130 kg总传动比 6.417主减速传动比 3.85传动比 1.667前驱变速

45、箱润滑油油量 3.5LL变速箱润滑油类型 齿轮油SAE80W-90（冬季环境温度低于-15 地区推荐换用SAE75W-90）前驱电机油量 2L电机用油型号 美孚AFE220后驱变速箱润滑油油量 1.5 L后驱变速箱润滑油型号 AFE220 2.驱动电机控制器故障外围检测 1）驱动电机控制器故障外围检测 驱动电机控制器故障及旋变小线故障如图5-53所示。 1）检测内容。 熟练使用ED400读取MG2信息及各数据要求。 熟练使用万用表，掌握驱动电机控制器及旋变小线各诊断数据，形成初步判断驱动电机控制器及旋变小线故障能力。 2）注意事项。 非使用诊断仪检查本系统时，确保在检查之前拔下维修开关。 确保

46、电源开关（点火开关）关闭。 从辅助蓄电池上断开负极端子电缆。 务必穿戴绝缘手套、绝缘胶鞋、防护眼镜。 拔出紧急维修开关，并将维修开关放置在指定位置由专人看管，以防其他技师重新连接。图5-53 驱动电机控制电路原理图 电机控制器端子B33与电机低压端子B22、B23之间的电阻关系见表5-12。端子端子线色线色正常值正常值B33-7B23-1O小于1B33-15B23-4Lg小于1B33-4B22-1Y/L小于1B33-5B22-2Y/O小于1B33-6B22-3Y/G小于1B33-12B22-4L/W小于1B33-13B22-5L/O小于1B33-14B22-6Gr小于1表5-12 电机控制器端

47、子B33与电机低压端子B22、B23之间的电阻关系 2）检查结果判断 （1）用诊断仪检查电机控制器和MG2电机。 （2）对照下面的结果更换相应的组件，见表5-13。故障部位故障部位更换总成更换总成电机控制器故障更换电机控制器MG2电机故障更换MG2电机表5-13 检查电机控制器和MG2电机 3）电机故障检测数据（参考值） 测量电机控制器高压正负极输入端与控制器向动力电机输出端的电压值。电机控制器的最终判定需要厂家进一步确认。电机控制器高压正负极输入端与控制器向动力电机输出端的电压关系见表5-14，MG2电机之间电压关系见表5-15，MG2故障检测见表5-16。接插件端口针脚定义阻值针脚定义阻值

48、母端23（MG2正弦）（144）24（MG2励磁+）8.12）11（MG2正弦）12（MG2励磁-）公端（控制器）23（MG2正弦）（1375）K24（MG2励磁+）(3395)k11（MG2正弦）12（MG2励磁-）表5-14 电机控制器高压正负极输入端与控制器向动力电机输出端的电压关系接插件端接插件端口口针脚定义针脚定义阻值阻值针脚定义针脚定义阻值阻值母端16（MG2电机过温）251）22（MG2余弦+）（144）11（MG2电机过温地）10（MG2余弦-）公端（控制器）16（MG2电机过温）（251）k22（MG2余弦+）（1365）k11（MG2电机过温地）10（MG2余弦-）表5-1

49、5 MG2电机A相、B相、C相与控制器之间电压关系至动力电机输出相位电压数值，正常值为0.3 VA相与控制器输入正极0.3V与控制器输入负极B相与控制器输入正极0.3V与控制器输入负极C相与控制器输入正极0.3V与控制器输入负极表5-16 MG2电机控制器模块故障检测故障诊断码（故障诊断码（DTC）故障描述故障描述可能发生部位可能发生部位P1B00-00IPM故障电机控制器P1B01-00旋变故障MG2电机线束，接插件P1B02-00欠压保护故障电机控制器P1B03-00主接触器异常故障电机控制器电池管理器高压配电箱P1B04-00过压保护故障电机控制器P1B05-00IPM散热器过温故障电机

50、控制器P1B06-00挡位故障挡位控制器电机控制器,线束P1B07-00油门异常故障油门深度传感器回路P1B08-00电机过温故障制动深度传感器回路P1B09-00动力电机过流故障MG2电机P1B0A-00缺相故障电机控制器,线束P1B0B-00EEPROM失效故障3.驱动电机控制器低压插脚检测从驱动电机控制器B32连接器后端引线，检查控制器各端子，见表5-17。MG2电机控制器模块电机控制器模块端子号线色端子描述条件正常值B32-1黑GND始终小于1VB32-2绿制动深度电源1,2始终约5VB32-7橙油门深度电源1,2ON挡电约5VB32-8红12VON挡电1114VB32-9黑制动深度信

51、号屏蔽地始终小于1VB32-10粉制动深度电源地1,2始终小于1VB32-15绿黑油门深度电源地1,2始终小于1VB32-16黑油门深度屏蔽地始终小于1V续表MG2电机控制器模块电机控制器模块端子号线色端子描述条件正常值B32-17黄黑制动深度1踩制动至一定角度模拟信号B32-18棕制动深度1踩制动至一定角度模拟信号B32-22蓝黑预充满ON挡电后约2s小于1VB32-23绿黄油门深度1踩油门至一定角度模拟信号B32-24黄红油门深度2踩油门至一定角度模拟信号从驱动电机控制器B33连接器后端引线，检查控制器各端子，见表5-18。表5-18 控制器各端子之间电压或电阻关系MG2电机控制器模块电机

52、控制器模块端子号线色端子描述条件正常值3绿MG2旋变屏蔽地始终小于1 V4黄MG2励磁+线束端（断接插件）与励磁-8.1（-2，2）5蓝MG2正弦+线束端（断接插件）与正弦（-144）6橙MG2余弦+线束端（断接插件）与余弦（-144）7粉MG2电机过温线束端（断接插件）与15脚有电阻值（小于100 ）8灰运行模式切换信号输入ON挡小于1 V或1114 V11紫CAN屏蔽地始终小于1 V续表MG2电机控制器模块电机控制器模块端子号线色端子描述条件正常值12绿黑MG2励磁-线束端（断接插件）与励磁（+8.12）13黄黑MG2正弦-线束端（断接插件）与正弦（+144）14蓝黑MG2余弦-线束端（断

53、接插件）与余弦（+144）15绿黄MG2电机过温地线束端（断接插件）与7脚有电阻值（小于100 ）16黄红运行模式切换信号输出ON挡小于1 V或1114 V19棕CAN信号高始终2.53.5 V20白CAN信号低始终1.52.5 V21白黑手刹信号驻车小于1 V22白红脚刹信号踩制动1114V 拔下电机控制器B32（外围24PIN棕色接插件）连接器，确认电机控制器低压电路，测量线束端连接器各端子之间电压或电阻，如图5-54和表5-19所示。表5-19 测量线束端连接器各端子之间电阻或电压关系端子号端子号线色线色条件条件正常值正常值B32-8车身的L电源打到ON挡1114VB32-1车身的B电源

54、打到ON挡小于1 图5-54 驱动电机控制器低压控制电路 1.充电系统故障诊断 1）充电系统电路图 在比亚迪E6车的车载交流充电系统中，电控部分主要由车载充电感应信号（CC）、充电控制确认信号（CP）及CAN网络构成。因充电感应信号（CC）是电池管理器（BMS）和车载充电器信息交互的控制线，而充电控制确认信号（CP）串联了车载充电器，故需对其进行分别检测，如图5-55所示。四、比亚迪纯电动汽车充电四、比亚迪纯电动汽车充电系统故障诊断系统故障诊断图5-55 充电系统电路图 2）交流充电枪的故障判定 如图5-56所示，在开关按下时，检测CC和PE之间的电阻为480 ；而在开关弹起时，检测CC和PE

55、之间的电阻为150 。在这种情况下，说明交流充电枪正常，否则交流充电枪有故障。图5-56 交流充电枪 现在大多数电动汽车，除了使用充电桩充电外，还可以使用220 V电源充电。让家中接出来的电线能固定在墙体上，甚至加装镀锌管防止线路老化和进水，最后也要定时检查插座、线路是否老化，如图5-57所示。图5-57 家用220V充电插座 3）车载充电器的故障判定 如果以上测量值为2.7 k时，说明车载充电器内部二极管损坏，需要更换，如图5-58所示。图5-58 车载充电器 2.比亚迪E6纯电动汽车无法充电故障诊断 1）故障现象 2012年产比亚迪E6纯电动汽车累计行驶里程约为52 000 km。车主反映

56、该车使用便携式220 V交流充电器正常连接成功后，仪表的充电指示灯点亮，但充电一段时间后剩余电量没变化，无法充电，未见其他明显故障。比亚迪E6车载慢充充电系统结构如图5-59所示。 2）故障排除 确认预约充电功能处于关闭状态，分别对车辆进行快充、慢充充电，以判断故障是在电控线路还是机械设备。 比亚迪E6车载慢充充电流程为：正确连接充电枪，提供充电感应信号（CC），车载提供DC 12 V，BMS和车载报文交互，BMS吸合车载充电接触器，充电成功。根据以上的慢充充电流程，可以排除车载充电器存在故障的可能，认为故障点发生在交流充电口至动力电池组之间。图5-59 比亚迪E6车载慢充充电系统结构 使用比

57、亚迪汽车专用ED400故障检测仪读取故障代码和车载充电器的数据流，无故障代码存储，相关数据流也正常，由此可得出车载充电器未发生故障。检测配电箱内部的慢充继电器（电阻为49.2 ,正常值为48.052.0 ，符合技术要求）及相关熔丝，外加12 V电压后能闭合导通，未见异常。据此可得出故障点是在电控线路系统中。查阅比亚迪E6车维修手册，其车载慢充系统控制电路如图560所示。在比亚迪E6车的车载交流充电系统中，电控部分主要由车载充电感应信号（CC）、充电控制确认信号（CP）及CAN网络构成。因充电感应信号（CC）是电池管理器（BMS）和车载充电器信息交互的控制线，而充电控制确认信号（CP）串联了车载

58、充电器，其相关控制线路如图561所示，故需对其进行分别检测。 首先在未充电的情况下，断开高压维修开关，等待5 min后对交流充电口的充电控制确认信号（CP）进行检测，测量CP-PE间的电阻为0.58 M（正常值为0.50.6 M），与理论值较接近，符合技术要求，说明车载充电器内部连接CP信号端的二极管并未损坏，不存在故障；根据图3测量端子K504与车身搭铁间电压，为11.66 V，正常；测量端子M33-4与车身搭铁间电压，为11.69 V，正常;测量端子K50-4与端子M33-4之间的电阻，为0.3 ，正常；结合充电指示灯点亮，认为充电控制确认信号线（CP）无故障。 接通至ON位，对充电感应信

59、号（CC）控制线进行检测。使用万用表的欧姆挡测量端子K50-1与端子M33-10间的电阻，为0.6 ，正常；使用万用表的电压挡测量端子M33-10与车身搭铁间的电压，为0.2 V，而正常值约为12 V；测量端子K50-1与车身搭铁间的电压，为0.32 V，正常。由此可判断端子K50-1与端子M33-10之间的线路存在故障。为了进一步确定故障点，缩小故障范围，通过对车载充电器进行充电测试，端子M33与车身搭铁之间的电压、电阻关系如表5-20所示。在确认交流充电口连接成功且仪表充电指示灯点亮后（此时车载充电器还处于不工作状态），用万用表的电压挡测量端子M33-10与车身搭铁间的电压，为0.77 V

60、；测量端子 M33-10与端子KJ07-19之间的电压，也为0.77 V。由此可判断充电感应信号（CC）控制线发生搭铁故障。图5-60 车载慢充电系统控制电路图5-61 电池管理器控制线路表5-20 端子M33与车身搭铁之间的电压、电阻关系连接端子连接端子端子描述端子描述线色线色条件条件正常值正常值端子M33-10与车身搭铁充电感应信号Y充电小于1 V端子M33-10与车身搭铁充电感应信号Y点火开关置于ON位约12 V端子M33-4与车身搭铁充电控制确认信号R/Y充电小于1 V端子M33-4与车身搭铁充电控制确认信号R/Y点火开关置于ON位约12 V端子K50-1与端子M33-10充电感应信号