项目5-检修整车控制系统故障

项目5检修整车控制系统故障任务1检修故障诊断仪无法与车辆通信故障教师姓名授课形式讲授授课时数6授课日期年月日授课班级授课项目及任务名称任务1检修故障诊断仪无法与车辆通信故障教学目标知识目标1.能就车认识整车控制系统的组成，并掌握其控制逻辑。2.能查阅维修手册，掌握整车控制系统的故障诊断流程。技能目标能小组合作，执行维修手册标准，掌握检修故障诊断仪无法与车辆通信故障的方法。教学重点整车控制系统的故障诊断流程教学难点检修故障诊断仪无法与车辆通信故障教学方法教学手段借助于多媒体课件，播放视频讲授整车控制系统的组成及其控制逻辑，整车控制系统的故障诊断流程。通过教师的示范和视频的示范讲授检修故障诊断仪无法与车辆通信故障。让学生更直接地学会检修故障诊断仪无法与车辆通信故障技巧与方法。学时安排讲授整车控制系统的组成及其控制逻辑约35分钟；利用教学设备讲授整车控制系统的故障诊断流程；约45分钟3.利用教学设备完成检修故障诊断仪无法与车辆通信故障，约110分钟；4.教学实训，完成工作页内容约50分钟。教学条件多媒体课件、北汽EV160纯电动汽车维修手册、纯电动汽车检修学习工作页、汽车维修专用工具。课外作业阅读维修手册、完成工作页检查方法1．随堂提问，计平时成绩。2．完成检修故障诊断仪无法与车辆通信故障测试评分，计平时成绩。教学后记授课主要内容【情景引入】某北汽4S店的高级汽车维修工小王接到一张任务工作单：一辆北汽EV160纯电动汽车，行驶里程50000km，车主反映在行驶过程中仪表故障灯点亮显示有故障。小王使用故障诊断仪检测，却发现故障诊断仪无法与车辆通信。如果你是小王，应该如何检修该故障呢？【知识链接】一、整车控制系统的组成纯电动汽车的整车控制系统通常包含低压电器控制系统、高压电器控制系统和整车网络化控制系统三部分。1.低压电器控制系统低压电器控制系统主要由辅助低压电池和若干低压电器设备组成。低压电器控制系统采用直流12V或24V电源，一方面为灯光、雨刷器等车辆的常规低压电器供电，另一方面为整车控制器、高压电器设备的控制电路和辅助部件供电。2.高压电器控制系统高压电器控制系统主要由动力电池、驱动电机和功率转换器等大功率、高压的电器设备组成，根据车辆行驶的功率需求完成从动力电池到驱动电机的能量变换与传输过程。3.整车网络化控制系统整车网络化控制系统主要包括整车控制器、电机控制器、BMS、车身控制管理系统、信息显示系统和通信系统等。整车控制器是整车控制系统的核心，承担了数据交换与管理、故障诊断、安全监控、驾驶人意图解析等功能。各子系统之间的信息传递通过网络通信系统实现。二、整车控制系统的控制逻辑整车控制系统对整车的控制主要是通过整车控制器与CAN总线的连接来控制其他系统的方式来实现。整车控制器是整车控制系统的核心部件，相当于纯电动汽车的“大脑”，又被称为动力总成控制器。整车控制器通过采集电机控制系统信号、加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，根据驾驶员的驾驶意图综合分析并作出响应判断后，监控下层的各部件控制器运行，来保证整车的行驶。1.分层控制整车控制系统采用分层控制方式，如图所示，最底层是执行层，由部件控制器和一些执行单元组成，其任务是正确执行中间层发送的指令，这些指令通过CAN总线进行交互，并且有一定的自适应和极限保护功能；中间层是协调层，也就是VCU，一方面它根据驾驶员的各种操作和汽车当前的状态解释驾驶员的意图，另一方面根据执行层的当前状态，做出最优的协调控制；最高层是组织层，由驾驶员或者制动驾驶仪来实现车辆控制的闭环。各控制器之间通过CAN网络进行信息交互，共同实现整车的功能控制。分层控制2.局域网络控制在整车的网络管理中，VCU是信息控制的中心，具有信息的组织与传输、网络状态的监控、网络节点的管理、网络优先权的动态分配以及网络故障的诊断与处理等功能。VCU这些功能主要是通过CAN总线协调其相应模块相互通信来实现。3.整车控制模式判断和驱动控制VCU通过各种状态信息如充电信号、启动开关信号、加速/制动踏板位置信号、当前车速和整车是否有故障信息等，来判断当前需要的整车工作模式是处于充电模式还是行驶模式，然后根据当前的参数和状态及前一段时间的参数及状态，计算出当前车辆的转矩能力，按当前车辆需要的转矩，计算出合理的最终实际输出的转矩。4.电源控制如图所示，电源控制系统主要由四个继电器组成，分别为F/SRLY、M/CRLY、A/CRLY和F/SCHGRLY。根据不同模式，VCU操作不同的继电器吸合。电源控制结构图5.主继电器控制如图所示，车辆控制模块会因驾驶员的操作而启动，因而控制动力电池组中的系统主继电器以及充电电阻继电器。当系统主继电器处于“ON”挡时，从动力电池处向DC/DC转换器、空调系统以及动力电机逆变器提供电源；同时，车载充电机打开充电继电器，从车载继电机向动力电池DC/DC转换器、空调系统提供电源。主继电器控制系统6.制动能量回收和优化控制（1）制动能量回收的原理纯电动汽车的驱动电机可以工作在再生制动状态，对制动能量进行回收是其与传统燃油汽车的重要区别。VCU根据行驶速度、驾驶人制动意图和动力电池组状态（如电池的荷电状态SOC值）进行综合判断后，对制动能量回收进行控制，如图5-1-6所示。如果达到回收制动能量的条件，VCU向电机控制器发送控制指令，使电机工作在发电状态，将部分制动能量储存在动力电池组中，提高车辆能量利用效率。制动能量回收控制（2）制动能量回收的原则制动能量回收的原则如下：①能量回收制动不应该干预ABS（防抱死制动系统）的工作。②当ABS进行制动力调解时，制动能量回收不应该工作。③当ABS报警时，制动能量回收不应该工作。④当驱动电机系统具有故障时，制动能量回收不应该工作。（3）能量的优化控制纯电动汽车有很多用电设备，包括驱动电机和空调设备等。VCU可以对能量进行合理优化来提高纯电动汽车的续航里程。例如当动力电池组电量较低时，VCU发送控制指令关闭部分起辅助作用的电器设备，将电能优先保证车辆的安全行驶。7.辅助系统控制（1）HMI仪表控制整车控制系统能够对车辆的状态进行监测并显示，当整车控制器在对自身及各子系统进行监测的过程中发现故障时，将会点亮仪表中相应的指示灯。（2）DC/DC转换控制DC/DC转换控制主要体现在：①能够将直流360V降为直流13～14V，为辅助设备如灯具、音响等提供电源且给辅助低压电池充电。②为了防止辅助低压电池因为长期不使用而出现功能下降的问题，当驱动和充电在一定时间不工作的情况下，系统将自动启动充电系统，控制辅助低压电池充电。③当辅助低压电池电压降到电源开关可开启之下时，系统会自动启动充电系统，控制辅助低压电池充电。8.保护控制（1）故障诊断和处理整车控制系统能够连续监视整车电控系统，进行故障诊断，并及时进行相应的安全保护处理。根据传感器的输入及其他通过CAN总线通信得到的电机、电池、充电机等信息，对各种故障进行判断、等级分类、报警显示以及储存故障码等处理。对于不太严重的故障，能做到“跛行回家”。（2）失效保护控制如图所示，当VCU检测到故障时，根据故障的内容继续进行控制或者停止车辆系统。整车控制系统的故障安全处理措施具体包括驱动力限制、充电停止、系统主继电器关闭等。当采取故障安全处理措施时，纯电动汽车系统故障警告灯在仪表上亮起。失效保护控制（3）碰撞切断控制当VCU从安全气囊电脑探测到安全气囊弹开的信号时，会控制系统主继电器1、2（动力电池组内）断开，目的是为了关闭高压电路，保证驾乘人员及车辆的安全。三、整车控制系统常见故障及诊断1.整车控制系统的故障等级（表）2.车载诊断系统（OBD）概述及故障诊断仪的功能（1）车载诊断系统（OBD）当系统出现故障时，故障警告灯点亮，同时0BD系统会将故障信息存入存储器，运用标准的诊断仪器连接诊断接口可以以故障码的形式读取相关信息。根据故障码的提示，维修人员能迅速准确地确定故障的性质和部位。（2）北汽纯电动汽车专用故障诊断仪的功能北汽纯电动汽车故障诊断仪与其他传统汽车故障诊断仪的结构与功能基本相同，但也有不同之处，下面以北汽纯电动汽车专用故障诊断仪为例介绍其功能。北汽纯电动汽车专用故障诊断仪能与多种车型匹配，能对多个子系统进行诊断，具有多种诊断能力，能对主要功能部件进行测试，并且能对系统进行标定和烧录程序。【任务方案制订】查阅北汽EV160纯电动汽车维修手册，观看北汽EV200DC/DC电脑故障诊断流程的微课，制订检修故障诊断仪无法与车辆通信故障的任务方案。【任务实施】STEP1故障分析。分析故障诊断仪无法与车辆通信故障的主要原因有：VCU不工作、OBD诊断接口异常、OBD诊断接口与VCU的CAN总线线束连接异常等。STEP2检查VCU的供电是否正常。查阅维修手册，根据VCU的供电线路图，使用万用表检查其供电是否正常，包括ON挡电、常电；若不正常，则需要检查低压电气盒中VCU的熔丝FB16和FB17是否正常，检查熔丝与控制器连接线是否正常。STEP3检查OBD诊断接口。查阅维修手册，根据诊断接口各端子电气连接图，使用万用表检查OBD端子Pin16与端子Pin4是否有12V供电电压，若没有，则检查相应熔丝和线束。STEP4检查CAN总线。检查OBD端子Pinl与端子Pin9是否有600Ω左右的阻值，若没有，则检查相应CAN总线线束。如果以上都正常，建议更换全新的VCU。【任务小结】回顾本次任务所学知识，强调本节课的重点与难点，加深理解与记忆。【学习评价】让同学独立完成学后测评试题，检验同学掌握情况，并计入平时成绩。任务2检修无法加速故障教师姓名授课形式讲授授课时数4授课日期年月日授课班级授课项目及任务名称任务2检修无法加速故障教学目标知识目标1.能就车认识加速踏板位置传感器的结构，并根据结构理解其工作原理。2.能查阅维修手册，认识整车控制器与各系统的连接。技能目标能小组合作，执行维修手册标准，掌握检修加速踏板位置传感器故障的方法。教学重点检修加速踏板位置传感器故障教学难点检修加速踏板位置传感器故障教学方法教学手段借助于多媒体课件，通过视频展示加速踏板位置传感器的结构；工作原理；整车控制器与各系统的连接进行讲授，使学生更形象学会检修加速踏板位置传感器故障；正确规范地填写检验记录单。通过老师的示范检修加速踏板位置传感器故障正确演示，使学生学会检修加速踏板位置传感器故障正确方法与技巧。学时安排2．利用教学设备讲授加速踏板位置传感器的结构；工作原理；整车控制器与各系统的连接约40分钟；3.利用教学车辆完成检修加速踏板位置传感器故障约80分钟；4．教学实训，完成工作页内容约40分钟。教学条件多媒体课件、北汽EV160纯电动汽车维修手册、纯电动汽车检修学习工作页、汽车维修专用工具课外作业阅读维修手册、完成工作页。检查方法1．随堂提问，计平时成绩。2．完成检修加速踏板位置传感器故障质量评分，计平时成绩。教学后记授课主要内容【情景引入】某北汽4S店的高级汽车维修工小王接到一张任务工作单：一辆北汽EV160纯电动汽车，行驶里程10000km，车主反映在行驶过程中车辆无法加速，并且仪表故障灯点亮。如果你是小王，应该如何检修该故障呢？【知识链接】一、加速踏板位置传感器的结构和端口信息1.加速踏板位置传感器的结构及作用纯电动汽车的加速踏板由霍尔芯片、磁铁、加速踏板组件等构成。加速踏板位置传感器安装在加速踏板上。北汽EV160纯电动汽车采用的是非接触式加速踏板传感器，它是一种霍尔效应（芯片）式旋转位置传感器，它最大的优点就是在工作过程中没有机械磨损，从而提高了工作的可靠性和耐久性。加速踏板位置传感器传送加速踏板的深浅和快慢讯号，这个讯号会被整车控制器接收和解读，然后整车控制器发出控制指令至电机控制器，电机控制器根据该指令控制驱动电机的转速。2.加速踏板位置传感器的端口信息以北汽EV160纯电动汽车的加速踏板位置传感器为例，其插接件及各端口的针脚定义。二、整车控制器与各系统的连接车辆无法加速故障产生的原因除了加速踏板位置传感器失效外，还可能是整车控制器与相关系统连接电路出现故障。整车控制器通过CAN总线与各个系统连接，决定各个分支结构是否工作。整车控制器对各主要控制对象（驱动电机、车载充电机、动力电池组内的正负极继电器和预充继电器、电动空调压缩机等）进行分级控制。当整车控制器与各系统的连接出现故障时，可能导致相关零部件的失灵，因而要熟悉整车控制器与各系统之间的连接电路图，并能够就车检查它们之间的信号、供电电压和搭铁是否正常。1.整车控制器与挡位传感器的连接整车控制器通过挡位传感器获取挡位信息，两者之间的连接关系如图所示。整车控制器与挡位传感器的连接整车控制器接收从挡位传感器传送来的四个信号，进行运算、比较和分析后确定此时驾驶人的选挡意图是前进、倒车还是空挡。2.整车控制器与加速踏板位置传感器的连接整车控制器通过加速踏板位置传感器来获得加速或减速信息，从而改变驱动电机的转矩，控制驱动电机的转速，进而改变车速。加速踏板位置传感器提供两组信号，让整车控制器进行对比。检测加速踏板位置传感器1信号：加速踏板开度从0%～100%变化，用万用表直流电压挡测量插件4#端子与搭铁（或3#端子）之间应有0.74～4.8V的电压；否则检查传感器电源和搭铁线，如果传感器输入电源和搭铁线正常，则为传感器内部故障。检测加速踏板位置传感器2信号：节气门开度从0%～100%变化，用万用表直流电压挡测量插件6#端子与搭铁（或5#端子）之间应有0.37～2.4V的电压；否则检查传感器电源和搭铁线，如果传感器输入电源和搭铁线正常，则为传感器内部故障。3.整车控制器与电机控制器的连接整车控制器向电机控制器发出转矩需求和故障通信，电机控制器通过CAN总线来反馈包括电机转速、电机温度、控制器温度信号等信息。整车控制器与电机控制器的连接如图所示。整车控制器与电机控制器的连接4.整车控制器与BMS的连接整车控制器给BMS发出电能需求和故障通信，BMS通过CAN总线来反馈包括动力电池电量、动力电池温度、电压、电流信号等信息。整车控制器与BMS的连接如图所示。整车控制器与BMS的连接三、车辆无法加速故障的原因及处理方法1.车辆无法加速故障的具体原因①ECU到加速踏板位置传感器之间的线路断路，无法测得油门位置信号，导致无法加速。②加速踏板位置传感器内部的两套电阻之间不能相互检测，VCU无法获得当前的油门踏板的正确位置，导致加速无力。③加速踏板位置传感器的霍尔芯片失效或者线路断路，导致无法加速。④整车控制器故障、电机控制器故障。2.车辆无法加速故障的处理方法【任务方案制订】查阅北汽EV160纯电动汽车维修手册，制订检修加速踏板位置传感器故障的任务方案。【任务实施】STEP1使用故障诊断仪读取数据流指令，选取加速踏板信号1和加速踏板信号2，单击确定，读取其数据流。STEP2检测加速踏板线束端子Pinl和Pin2的电压，正常电压为5V；检测线束端子Pin3和Pin5的电压，正常电压为0V。STEP3不踩加速踏板时，检测加速踏板线束端子Pin4和Pin6的搭铁电压，正常电压接近0V。STEP4踩加速踏板至一定开度时，检测加速踏板线束端子Pin4和Pin6的电压，端子Pin4的电压是端子Pin6电压的两倍则为正常电压。STEP5检查与加速踏板连接的线束有无短路、断路和退针现象，如线束有问题则更换线束。检查方法如下：检测加速踏板位置信号1搭铁线束。测量方法：用万用表通断挡测量相应端子之间的线束是否断路。②检测加速踏板位置信号1输出线束，逐一测量是否导通，如果不导通，确定问题后更换线束。测量方法：用万用表通断挡测量相应端子之间的线束是否断路。③检测加速踏板位置信号1电源线束，逐一测量是否导通，如果不导通，确定问题后更换线束。测量方法：用万用表通断挡测量相应端子之间的线束是否断路。④检测加速踏板位置信号2搭铁线束。测量方法：用万用表通断挡测量相应端子之间的线束是否断路。⑤检测加速踏板位置信号2输出线束，逐一测量是否导通，如果不导通，确定问题后更换线束。测量方法：用万用表通断挡测量相应端子之间的线束是否断路。⑥检测加速踏板位置信号2电源线束，逐一测量是否导通，如果不导通，确定问题后更换线束。测量方法：用万用表通断挡测量相应端子之间的线束是否断路。STEP6如果以上线束检测无故障后，建议更换加速踏板位置传感器。【任务小结】回顾本次任务所学知识，强调本节课的重点与难点，加深理解与记忆。【学习评价】让同学独立完成学后测评试题，检验同学掌握情况，并计入平时成绩。任务3检修无法行驶故障教师姓名授课形式讲授授课时数3授课日期年月日授课班级授课项目及任务名称任务3检修无法行驶故障教学目标知识目标1.能就车认识解析器的结构，理解其工作原理。2.能查阅维修手册，就车认识旋钮式电子换挡器的结构，掌握其操作方法。技能目标能小组合作，执行维修手册标准，掌握更换旋钮式电子换挡器的方法教学重点更换旋钮式电子换挡器教学难点更换旋钮式电子换挡器教学方法教学手段借助于多媒体课件，通过视频展示解析器的结构；工作原理；旋钮式电子换挡器的结构及其操作方法进行讲授，使学生更形象学会更换旋钮式电子换挡器；正确规范地填写检验记录单。通过老师的示范更换旋钮式电子换挡器正确演示，使学生学会更换旋钮式电子换挡器方法与技巧。学时安排1．利用教学设备讲授解析器的结构；工作原理；旋钮式电子换挡器的结构及其操作方法约30分钟；3.利用教学车辆完成更换旋钮式电子换挡器约65分钟；4．教学实训，完成工作页内容约25分钟。教学条件多媒体课件、北汽EV160纯电动汽车维修手册、纯电动汽车检修学习工作页、汽车维修专用工具课外作业阅读维修手册、完成工作页。检查方法1．随堂提问，计平时成绩。2．完成更换旋钮式电子换挡器质量评分，计平时成绩。教学后记授课主要内容【情景引入】某北汽4S店的高级汽车维修工小王接到一张任务工作单：一辆北汽EV160纯电动汽车，行驶里程20000km，车主反映该车在任何挡位下均无法行驶，并且汽车仪表上也无挡位显示。小王使用故障诊断仪初步检测，读出挡位信号故障。如果你是小王，应该如何检修该故障呢？【知识链接】一、驱动电机管理模块驱动电机管理模块（控制器）的功能类似于传统汽车的发动机控制模块，主要用于管理和控制驱动电机的运转速度、方向以及将驱动电机作为逆变电机发电。目前在纯电动汽车上使用的驱动电机管理模块主要有两种类型，一种是仅用于控制驱动电机的，即MCU；另一种是更具有集成控制功能的驱动电机管理模块，即兼具MCU与DC/DC转换器功能，这类驱动电机管理模块也被称为PCU。将MCU与DC/DC转换器集成化是目前纯电动汽车与混合动力汽车驱动电机管理模块发展的一个趋势，集成度更高的系统既节省了成本，也有利于系统之间信息的共享与车辆部件位置的布置设计。二、解析器解析器又称旋转变压器，是可靠性极高且结构紧凑的传感器，它可精确检测磁极的位置。1.解析器的结构解析器[（a）]由定子和转子两部分组成，如图（b）所示，其定子包括励磁线圈和检测线圈（包括线圈S和线圈C），其转子为椭圆形或正方形，定子与转子间的距离随转子的旋转而变化。a解析器的外观b解析器的内部结构2.解析器的工作原理检测线圈S的＋S和-S错开90°，检测线圈C的＋C和-C也以同样的方式错开90°，线圈S和C之间相距45°检测线圈的电流流向。三、旋钮式电子换挡器的结构及操作方法1.旋钮式电子换挡器的结构北汽EV160纯电动汽车采用的是旋钮式电子换挡器。旋钮式电子换挡器采用双霍尔式传感器原理，旋钮旋转的不同角度产生不同的四组电信号反馈给VCU，进行挡位变更。双传感器结构的信号更加稳定、精确，受环境影响较小，但成本较高。2.旋钮式电子换挡器的操作旋钮式电子换挡器的操作说明见下表旋钮式电子换挡器的旋钮挡位操作角度说明如图所示。旋钮式电子换挡器的旋钮挡位操作角度说明3.旋钮式电子换挡器的接口及其针脚定义上端一排从左向右分别为针脚1～6，下端一排从左向右分别为针脚7～12。各针脚的定义如下：1：电压供电；2：相位信号1；3：相位信号2；4：相位信号3；5：相位信号4；6：电源地端；7：背光灯电源；8：备用；9：背光灯地端；10：转向盘换挡拨片插接件脚1（未采用）；11：转向盘换挡拨片插接件脚2（未采用）；12：备用。【任务方案制订】查阅北汽EV160纯电动汽车维修手册，观看检修旋钮式电子换挡器故障和拆装旋钮式电子换挡器的微课，制订检修旋钮式电子换挡器故障的任务方案。【任务实施】STEP1故障分析。车辆无法行驶的原因有高压电路故障、整车控制系统故障、驱动电机控制系统故障及驱动电机故障。整车控制系统中电子换挡器故障是造成纯电动汽车无法行驶的常见原因。STEP2在车辆正常上电的情况下，用万用表测量旋钮式电子换挡器插接件上引脚的电压，并与接口标准电压进行对照，具体电压信号见下表。STEP3若与接口标准电压相符，则判断旋钮式电子换挡器无故障，应检查其他元件或者线束。若与接口标准电压不相符，则判断旋