纯电动汽车故障诊断与维修课后习题及答案

纯电动汽车故障诊断及维修模块一一、填空题1.纯电动汽车是高科技综合性的产品，其车体本身也包含许多高新技术，例如，车体本身的节能技术可以延长蓄电池的充电周期，增加续航里程，所以这方面的技术创新也要重视起来。能量管理系统是纯电动汽车的智能核心，能够协调纯电动汽车各个功能部分的工作，包括能源、机械元件、电机、驱动部分等之间的工作都是靠能量管理系统来协调统一的，可见其重要性。蓄电池、变速器、电机等零部件对纯电动汽车的性能有重要的影响，在运行过程中必须保证其相互协调。2.目前国内外针对电动汽车整车及关键零部件的测试评价开展了大量的研究工作，也制定了很多测试标准，但是在增程式电动汽车能量消耗、排放测试，以及电动汽车电磁兼容特性测试、整车噪声特性测试、蓄电池系统的寿命测试、电动商用车（M3/N3）动力总成测试、增程器测试、燃料电池发动机测试、车载充电机测试等方面尚无明确的技术条件和测试规范，还有待完善或新增，以便更好地推进电动汽车产业的发展。答案：1.节能技术智能纯电动汽车能量管理关键增程式电磁兼容动力总成充电机二、简答题1.分析我国纯电动汽车发展的现状。①相比于世界著名汽车制造商对纯电动汽车的积极响应，我国自主品牌的民营企业走在了纯电动汽车创新的前列；②目前我国纯电动汽车的研发主要集中在整车总布置、系统集成控制、电动机及其控制器、电池及其管理等方面；③通过国内整车和电池相关厂商、高校和研究单位的共同努力，纯电动客车使用的锂离子蓄电池的技术日趋成熟，基本可以媲美国际先进水平；④在纯电动乘用车方面，随着磷酸铁锂电池等技术的改进，纯电动汽车产业向着市场化、产业化的方向迅速发展。2.我国对促进纯电动汽车的发展有哪些扶持政策？①政府在2014年推行“国五”排放标准，并将在2019年推行“国六”排放标准，逐步提高汽车排放标准，迫使汽车企业对技术进行升级，同时也是为纯电动汽车的推广做铺垫。②国家将继续执行对纯电动汽车的购买补贴政策，其中包括免征车船税与汽车消费税、免费对充电线路进行改造并给予优惠电价等。③对运营企业和充电站的建设将给予优惠，如税收优惠、减排补贴等。④《通知》表示四部委在全国范围内开展新能源汽车推广应用工作，中央财政对购买新能源汽车给予补助，实行普惠制。⑤《通知》明确规定，补助产品是“纳入‘新能源汽车推广应用工程推荐车型目录’的纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车”。模块二纯电动汽车的主要部件及工作原理一、填空题1.纯电动汽车的能量管理主要是指电池管理系统,它的主要功用是对电动汽车用电池单体及整组进行实时监控、充放电、巡检、温度监测等。辅助系统主要包括辅助动力源、空调器、动力转向系统、导航系统、刮水器、收音机以及照明和除霜装置等。辅助动力源主要由辅助电源和DC/DC功率转换器组成，它的功用是向动力转向系统、空调器及其他辅助设备提供动力。2.中央控制单元不仅是驱动系统的控制中心，还要对整辆纯电动汽车的控制起到协调作用。它根据加速踏板与制动踏板的输入信号向驱动控制器发出相应的控制指令，对驱动电机进行启动、加速、减速、制动控制。在纯电动汽车减速和下坡滑行时，中央控制单元配合车载电源模块的能源管理系统进行发电回馈，使蓄电池反向充电。对于与汽车行驶状况有关的速度、功率、电压、电流及有关故障诊断等信息，还需传输到辅助模块的驾驶室显示操纵台进行相应的数字或模拟显示，也可采用液晶屏幕显示来提高其信息量。答案：1.电池管理单体及整组监测辅助电源其他辅助2.驱动系统协调加速控制车载电源蓄电池辅助模块二、简答题1.电机控制器的工作原理是什么？电机控制器是驱动电机系统的控制中心，又称智能功率模块（IPM），以IGBT（绝缘栅双极型晶体管）模块为核心，辅以驱动集成电路和主控集成电路。通过把微电子器件和功率器件集成到同一芯片上，形成智能功率模块。对所有的输入信号进行处理，并将驱动电机控制系统运行状态的信息通过CAN2.0网络发送给整车控制器。驱动电机控制器内含故障诊断电路，当诊断出异常时，它将激活一个故障码，发送给整车控制器，同时也会存储该故障码和数据。纯电动汽车整车上下电是如何控制的？①上电过程控制策略。a.初始化：VCU上电后的准备阶段，该时间段包含VCU的基本配置和自检，VCU自检完成之后，Chargeline=0且Keyon=1，则进入下一个过程。b.唤醒BMS：BMS由VCU控制唤醒，唤醒BMS后，等待与BMS的通信；BMS通信连接后，CANCom_E=0（BMS通信无故障）并且电池允许上电，则进入下一个判断过程。若BMS报故障，则终止上电过程，整车状态进入BMS故障模式。唤醒MCU：MCU由VCU直接发布命令，随后MCU等待与CAN通信连接，CAN通信正常连接后，接收MCU上报的故障状态，若MCU允许上电，则完成高压电上电前的准备过程，进入高压电上电控制；在上面三个过程中，实时监控驾驶员的钥匙请求，当Keyon=0后，进入低压电的下电流程。上高压:VCU发送高压上电命令，BMS来执行预充继电器指令，完成电量总正和总负的控制。VCU通过CAN信息实时监控电池状态，当高压电状态为连接、电池单体电压差在允许范围内且电池允许放电三个条件同时满足后进入高压电准备完毕状态。在这个阶段，如果监控到Keyon=0，则进入高压电的下电流程。当DC/DC正常工作，气泵正常工作，且气压达到一定值时，KeyStart=1，则进入车辆正常运行模式，完成整车上电过程。在这个阶段，如果Keyon=0，则进入下电流程。②下电过程控制策略。a.负载下降阶段：将DC/DC和气泵disable同时驱动电机扭矩降低，当驱动电机转速小于某个值后，进入高压电下电流程。b.高压电下电阶段：VCU监控判断满足条件之后，发送命令给BMS进行下电，同时VCU监控高压电状态，当高压电下电完成之后，进入低压下电阶段。c.低压下电阶段：VCU向BMS、MCU发送下电请求，等待BMS、MCU进行数据保存，当BMS、MCU允许下电之后，状态为BMSdisable,MCUdisable之后对VCU进行下电。电动汽车整车上下电控制策略的核心就是对动力系统高压电路通断的控制，在此过程中要准确高效地对上下电进行控制，达到既能快速响应驾驶员动作，又可以保证整车在上下电过程安全性的目的。模块三纯电动汽车相关技术一、填空题1.车辆行驶安全性和舒适性要求。制定制动能量回馈控制策略时必须保证车辆制动过程的安全，制动力分配要符合制动力分配安全要求，确保车辆安全制动。另外，电机的电动和发电状态的切换必然会给车辆行驶造成冲击，电机制动和机械制动的叠加与分离会造成制动过程中速度的较大波动，影响人员乘坐的舒适性。因此要尽量减小再生制动过程对车辆的冲击，满足车辆的舒适性要求。2.DC/AC逆变器是应用功率半导体器件，将直流电能转换成交流电能的一种静止变流装置，供交流负荷用电或与交流电网并网发电。随着石油、煤和天然气等主要能源的大量使用，新能源的开发和利用越来越得到人们的重视。利用新能源的关键技术，逆变技术能将蓄电池、太阳能电池和燃料电池等其他新能源转化的电能变换成交流电能与电网并网发电。因此，逆变技术在新能源的开发和利用领域有着至关重要的地位。答案：1.控制策略制动力电动和发电速度再生制动2.半导体交流天然气新能源燃料电池交流电能二、简答题1.DC/AC逆变器的结构和工作原理是什么？DC/AC逆变器是应用功率半导体器件，将直流电能转换成恒压恒频交流电能的一种静止变流装置，供交流负荷用电或与交流电网并网发电。逆变器可分为有源逆变与无源逆变两种。有源逆变是指把直流逆变成与交流电源同频率的交流电馈送到电网中去的逆变器。在逆变状态下，变换电路的交流侧如果不与交流电网连接，而直接与负荷连接，将直流电逆变成某一频率或可调频率的交流电直接供给负荷，则称为无源逆变。电动汽车中使用的DC/AC逆变器多为无源逆变器，其功用主要是将蓄电池或燃料电池等输出的直流电变换为交流电提供给交流驱动电机等。2.纯电动汽车空调系统的结构和工作原理是什么？电动汽车空调系统，主要由一体化压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和储液干燥器、高低压管路附件、传感器组成，另外还增加了电气系统的空调驱动器。VCU采集到空调A/C开关信号、空调压励开关信号、蒸发器温度信号、风速信号以及环境温度信号,经过运算处理形成控制信号，通过CAN总线传输给空调控制器,由崆调控制器控制空调压缩机高压电路的通断。模块四纯电动汽车工作原理与故障诊断一、填空题1.实时跟踪监控电池系统运行状态参数:实时采集电池组中单电池的电压、温度、电池组总电压及放电电流等信息。由于电池组中的各单电池的工作性能存在差异，因而要对电池组及其各个单电池运行参数实时监测、采集。电池组运行状态参数是进行故障诊断、电池估算和电池管理系统其他功能实现的依据。实时跟踪监测电池系统运行状态参数是电池管理系统功能实现的基础。2.充电控制器是把电网供电制式转换为对蓄电池充电要求的制式，即把交流电转换为相应电压的直流电，并按要求控制其充电电流。充电器开始时为恒流充电阶段。当电池电压上升到一定值时，充电器进入恒压充电阶段，输出电压维持在相应值，充电器进入恒压充电阶段后，电流逐渐减小。当充电电流减小到一定值时，充电器进入涓流充电阶段。还有采用脉冲式电流进行快速充电。答案：1.电池系统电池工作性能电池组参数电池系统2.电网蓄电池电压电池电压恒压充电充电电流脉冲式二、简答题1.纯电动汽车的性能指标有哪些？①纯电动汽车的经济性；②纯电动汽车的动力性。2.纯电动汽车故障的诊断方法是什么？①直观检测法。直观检测法又称人工经验检测法，是指检测人员借助丰富的实践经验和一定的理论知识，在汽车不解体或局部解体的情况下，依据直观的感觉，借助简单工具，采用眼观、耳听、手摸和鼻闻等手段对汽车进行检查、试验和分析，查明故障原因和故障部位。②现代仪器设备检测法。现代仪器设备检测法是在人工经验检测法的基础上发展起来的一种检测方法，是指在汽车不解体的情况下，使用检测仪器、检测设备或工具，检测整车、总成或机构的参数、曲线和波形，为分析、判断汽车故障原因提供定量依据。模块五比亚迪纯电动汽车的工作原理与故障诊断一、填空题1.电机控制器负责控制电动机的前进、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/DC变换器负责将动力电池316.8V的高压电转换成12V电源。DC/DC变换器在主接触控制器吸合时工作，输出的12V电源供给整车用电器工作（包括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316.8V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（DC320V）的正常工作。答案：1.电动机控制电流电流控制器驾驶员控制器电量正反2.主接触控制器电器逆变器动力电池直流电电气设备空调控制器二、简答题空调压缩机的结构和工作原理是什么？结构：电动压缩机由冷媒压缩结构和电机部分组成。工作原理：空调压缩机是空调系统的动力，当空调系统工作的时候压缩机使制冷剂在制冷系统中正常循环流动，实现制冷。一旦压缩机有故障不能正常工作，空调循环系统则无法运行，当然也就无法制冷。因此压缩机就像汽车的发动机、人体的心脏，是空调系统动力的源泉。如下图所示为北汽EV纯电动汽车空调压缩机的结构，压缩机及其控制器连接在一起，形成整体结构。模块六北汽纯电动汽车的工作原理与故障诊断一、填空题1.动力电池系统内的BMS实时采集各电芯的电压、各温度传感器的温度值、电池系统的总电压值和总电流值等数据，时时监控动力电池的工作状态，并通过CAN线与整车控制器（VCU）或充电机之间进行通信，获得电能需求和故障信息，对动力电池系统的充放电进行综合管理。2.纯电动汽车的电机相当于普通燃油汽车的发动机，是车辆行驶的主要执行机构，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。答案：1.BMS总电压值动力电池充电机电能充放电2.电机性能动力性二、简答题1.北汽纯电动汽车的结构和工作原理是什么？北汽纯电动汽车三大核心部件，即电池、电机、电控系统，纯电动汽车的电池相当于普通燃油汽车的油箱，为汽车运行提供全部能量。纯电动汽车的电机相当于普通燃油汽车的发动机，是车辆行驶的主要执行机构，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。对于纯电动汽车而言，整车控制器相当于汽车的大脑，它根据驾驶员意愿和各系统实时状态，通过对比分析后做出决策并发出指令，合理分配动能，使车辆运行在最佳状态。2.北汽纯电动汽车的再生制动系统的原理是什么？纯电动汽车在行驶过程中，电机除了需要消耗蓄电池中的能量以驱动车辆之外，还需要将汽车行驶过程中和制动时产生的能量进行回收（这一过程被称为再生制动），并在汽车正常行驶过程中的合适时机释放出来，这样才能尽可能提高汽车行驶过程中的能量利用率。在再生制动的过程中，电机作为发电机，将汽车行驶过程中产生的机械能转化为电能并输出，由于电机是三相的，它发出的也是三相交流电，是不能直接充入蓄电池中，这时就需要将三相交流电转换为直流电。由于二极管的存在，电机发出的三相交流电会被自动转换为直流电，下面举例说明。若产生的交流电从U相输出，从V相回流，则产生的电流会经1号二极管从C端口流出，经E端口从6号二极管流回。若产生的交流电从V、W相输出，从U相回流，则产生的电流会经2、3号二极管从C端口流出，经E端口从4号二极管流回。模块七江淮纯电动汽车的工作原理与故障诊断一、填空题1.电池切断单元（BDU）安装在动力电池总成前端中部，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。2.车辆行驶状态下，VCU根据电机温度、PCU温度、IGBT温度、冷却液温度和车速信号，发送PWM信号控制电子冷却水泵转速。在车辆交流充电状态下，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。答案：1.动力电池传感器高压电路高压加热器2.电机车速冷却水泵充电机直流充电冷却液二、简答题1.简述江淮同悦纯电动汽车的结构和工作原理。江淮同悦纯电动汽车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。纯电动汽车的电池相当于普通燃油汽车的油箱，为汽车运行提供全部能量。纯电动汽车的电机相当于普通燃油汽车的发动机，是车辆行驶的主要执行机构，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。对于纯电动汽车而言，整车控制器相当于汽车的大脑，它根据驾驶员意愿和各系统实时状态，通过对比分析后做出决策并发出指令，合理分配动能，使车辆运行在最佳状态。2.简述江淮纯电动汽车真空助力系统的结构和工作原理。结构：真空泵控制器、真空报警开关、真空助力器、真空软管、真空报警开关、真空泵、蓄电池、组合仪表。工作原理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。模块八特斯拉纯电动汽车的工作原理与故障诊断一、填空题1.高压电池作为整车的能量来源，安装于车身底部，负责能量的输出和储存。由于电池本身质量较大，因而可以显著降低整车的重心，增强车辆的稳定性。2.驱动单元包括三相交流感应电机、单级变速箱、逆变器。其中,电机作为整车的动力来源，安装于车辆的后悬挂上，为车辆的行驶提供动力；单级变速器将电机的旋转传输到驱动轴；逆变器可以使电流在直流和交流之间进行转换，从而满足不同用电器的需求。答案：1.能量车身输出和储存稳定性2.三相交流感应电机单级变速箱逆变器电机后悬挂单级变速器驱动轴逆变器直流交流二、简答题1.特斯拉使用的电池是什么型号的？其型号的意义是什么？它们是如何组成高压电池包的？特斯拉使用的是18650三元锂电池。其中，18650是型号，18表示直径为18mm，65表示高度为65mm，0表示为圆柱形电池。特斯拉公司是使用圆柱形三元锂电池的代表，使用由7000节左右的电池单体组成的电池包特斯拉完整的电池包内部电池排列得非常紧密，这有利于加大空间利用率。特斯拉电池砖由77个单体通过并联组成，每个电池砖对外输出电压为3.6V。特斯拉电池模块，9个电池砖通过串联组成了电池模块，其对外输出电压为3.6×9=32.4V。图83特斯拉电池单体特斯拉电池包，11个电池模块通过串联组成了整个高压电池包，其对外输出的电压约为32.4×11=356.4V。在特斯拉高压电池包的组装形式里，串联提高了电池的电压，并联提高了电池的容量。特斯拉通过特定的组装形式，使电池组达到最终所需的电压和容量。2.特斯拉使用的是几级变速器？为什么它可以使用这种变速器？单级变速箱。通常，由于受到电机最高转速的限制，在驱动装置与驱动轴之间都需要连接一个变速器，该装置通过增加电机的输出扭矩降低电机的转速，使电机一方面可以继续加大转速，另一方面可以输出更大的扭矩，从而适应电动汽车的高速行驶。由于特斯拉ModelS使用的电机转速范围很宽，其最高转速可达15000r/min，已经可以适应高速行驶的要求，因而无须使用多级变速箱，但是由于机构连接的关系，特斯拉使用了单级减速箱，与通常车辆上的主减速齿轮类似，该部件仅仅将电机的转速降低，将电动机输出扭矩增大，并传输到驱动轴，并完成左右车轮的差速，没有变速作用。特斯拉使用什么电机？与其他电动车使用的电机相比，这种电机有什么特点？三相感应交流异步电机传统的永磁同步电机使用的转子是永磁体，在工作时，定子产生一定频率的旋转磁场，输出电磁转矩，转子在电磁转矩的作用下旋转，其转子的转速与定子产生的磁场的转速是相同的。而交流异步电机的转子是没有磁性的，在定子产生磁场的时候，转子的绕组在运动的磁场中感应出电流，并在磁场的作用下旋转，其转子的转速比定子产生的转速慢。相比于永磁同步电机，异步电机具有结构简单、容易制造、价格低廉的优势，但其调速性能较差，速度控制不如同步电机精确。①能耐受大幅的温度变化。②扭矩调整范围大。③体积小、质量轻。模块九奇瑞纯电动汽车的工作原理与故障诊断一、填空题1.奇瑞M1纯电动汽车整车配备29/40kW永磁同步电机、336V高压锂电池，采用自主研发的整车控制系统、高压电池管理系统（BMS）及DSP控制技术、电机管理系统（MCU）、整车管理系统（VMS），采用固定速比减速器，通过整车控制器与电机控制器及电池管理系统的协同控制，可实现整车较强的动力性和舒适性。2.奇瑞A3车转向系统使用一种机电一体化的新一代汽车智能助力转向系统,即电动助力转向系统（EPS）,具有结构精巧、紧凑、节能、环保等特点。汽车在不同工况下转向时,通过电子控制装置使转向助力电机产生所需的辅助助力,达到操纵稳定、转向轻巧、行驶安全,使驾驶人行车有良好的路感。答案：1.336V电池管理系统固定速比电机控制器2.转向系统智能助力不同工况控制装置辅助二、简答题1.奇瑞纯电动汽车的结构和工作原理是什么？电动空调系统、电动助力转向系统、电动真空助力系统、系统上电、选档及行驶。纯电动汽车的电池相当于普通燃油汽车的油箱，为汽车运行提供全部能量。纯电动汽车的电机相当于普通燃油汽车的发动机，是车辆行驶的主要执行机构，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。对于纯电动汽车而言，整车控制器相当于汽车的大脑，它根据驾驶员意愿和各系统实时状态，通过对比分析后做出决策并发出指令，合理分配动能，使车辆运行在最佳状态。奇瑞纯电动汽车电气系统的组成和工作原理是什么？组成：低压电器系统、高压电器