北汽EV200加速無反應故障分析與排除

秦飛飛

摘要：隨著汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，電動汽車已成為當今社會綠色交通工具的主流。然而，隨之而來的各個系統(tǒng)的故障問題也是層出不窮，本文選取北汽EV200為例，對其車輛加速無反應問題，進行故障分析和排除，本研究有助于電動汽車基礎知識的普及應用。

關鍵詞：電動車;整車控制器;故障診斷

中圖分類號：U469.72+2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）16-0137-02

1? 電動汽車加速系統(tǒng)組成及工作原理

隨著汽車產(chǎn)量逐年增加，我國自主研發(fā)的如北汽、比亞迪、江淮EV等新能源汽車已經(jīng)逐步成熟。電動汽車的加速系統(tǒng)包括加速踏板位置傳感器、整車控制器、電機控制器、驅(qū)動電動機四個部分。

1.1 速踏板位置傳感器

當駕駛員需要加速時，踩下油門踏板，由油門加速踏板位置傳感器檢測信號，并將此信號傳給整車控制器。

1.2 整車控制器（VCU）

整車控制器是電動汽車上最核心的一個控制器，跟其它的電腦進行CAN網(wǎng)絡的通訊。整車控制器根據(jù)加速踏板位置傳感器和電動機轉(zhuǎn)速傳感器傳送過來的信號，進行數(shù)據(jù)分析并計算電動機需要輸出多大的扭矩和功率，然后整車控制器給電機控制器MCU發(fā)送控制信號，最后由電機控制器控制驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動。對于固定傳動比的變速器，整車控制器根據(jù)變速器換擋手柄傳來的位置信號確定扭矩方向;對于兩三個傳動比的變速器，整車控制器根據(jù)變速器抵擋手柄傳來的位置信號確定扭矩方向和大小。

1.3 電動機控制器（MCU）

電動機控制器就是控制主牽引電源與電機之間能量傳輸?shù)难b置，由DSP電動機控制板、IGBT驅(qū)動器電路析、IGBT（驅(qū)動）模塊、控制電源、散熱系統(tǒng)組成。電機控制器接受來自整車控制器VCU的信號，通過系統(tǒng)調(diào)節(jié)來實現(xiàn)對電動機的轉(zhuǎn)速和方向的控制，而VCU的數(shù)據(jù)則來自駕駛員的操作意圖。

1.4 驅(qū)動電動機（DM）

驅(qū)動電動機是電動汽車核心部件之一，是車輛行駛中的主要執(zhí)行機構(gòu)，直接影響車輛的動力性。北汽EV200采用永磁同步電機，在轉(zhuǎn)子中嵌放永久性磁鐵，將旋變器與電動機同軸進行安裝，用以檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度。當給定子繞組中通入三相交流電源時，將會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，而這個旋轉(zhuǎn)的磁場就會牽動轉(zhuǎn)子中嵌放的永磁體，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭矩，該旋轉(zhuǎn)扭矩與旋轉(zhuǎn)磁場同步。驅(qū)動電動機通過內(nèi)置旋轉(zhuǎn)變壓器來檢測電動機轉(zhuǎn)子的位置，控制器經(jīng)過解碼后獲取電動機轉(zhuǎn)速信號，電流傳感器檢測繞組的電流，從而控制驅(qū)動電動機的扭矩輸出。

當駕駛員在行駛中切換D擋并踩下加速踏板時，該擋位信息與加速信息首先傳遞給整車控制器，整車控制器再通過CAN網(wǎng)絡把控制信號傳遞給驅(qū)動電機控制器，從而驅(qū)動電動機。隨著加速踏板行程的進一步增大，電動機控制器控制的驅(qū)動導通頻率上升，電動機的轉(zhuǎn)矩隨電流進一步增加。

2? 故障現(xiàn)象與故障分析

2.1 故障現(xiàn)象

車主反映北汽EV200已駕駛8個月，車輛在行駛過程中，踩踏加速踏板時，突然出現(xiàn)車輛無反應，儀表顯示整車故障。

2.2 故障分析

根據(jù)車主提供的故障現(xiàn)象推斷故障位置在加速踏板傳感器及其控制、驅(qū)動電路。整車控制器根據(jù)加速踏板傳感器獲取加減速信息，然后向電機控制器發(fā)出轉(zhuǎn)矩需求，從而改變電機轉(zhuǎn)矩，控制電動機轉(zhuǎn)速，進而改變車速。

加速踏板位置傳感器提供兩組信號，讓整車控制器進行對比，如圖1所示為整車控制器與加速踏板位置傳感器連接電路圖。

3? 故障診斷與排除

3.1 故障診斷

分別對驅(qū)動電機、電機控制器、加速踏板傳感器進行檢測。

3.1.1 對電動機進行故障診斷

首先檢查蓄電池并確認蓄電池電壓電壓，然后按如下步驟進行逐步檢測。①關閉點火開關，將點火開關置于OFF擋。②將故障診斷儀IMS-D60連接于車輛診斷接口上。③將點火開關置于ON擋。④用故障診斷儀讀取和清除DTC。如果檢測到故障代碼，則對應表1所示電動機常見的故障代碼含義，找出可能故障原因并排除。

經(jīng)檢測，電動機正常，線路導通，進行下一步檢測。

3.1.2 對電動機控制器MCU進行故障診斷

①排除MCU逆變器故障：使用整車鑰匙上電復位3次，如果不能清除該故障，則更換電機控制器總成。②排除直流母線過壓故障：使用整車鑰匙上電復位3次，如果不能清除該故障，則排查高壓電池輸出電壓是否正常，如正常則更換電機控制器總成。③排除直流母線過流故障：使用整車鑰匙上電復位3次，如果不能清除該故障，則斷開電機控制器高壓插接件看故障能否清除，如果不能清除故障，排查電機總成是否有短路情況，如有則更換電機，如無則更換電機控制器總成。④排除電機控制器供電電壓故障：使用整車鑰匙上電復位3次，如果不能清除該故障，則排查電機控制器低壓信號插接件連接是否可靠，再檢測該線束中的電源信號，如果排查后還不能清除故障，則更換電機控制器總成。

具體操作方法如下：①首先檢查電動機控制器電源：拔下電動機控制器35針插接件，用萬用表直流電壓擋沒量35針插接件1與針腳與24號針腳，正常情況為12V 蓄電池電壓。若無電壓，則檢熔絲是否燒壞;若熔絲正常，則檢查熔絲與插接件1號針腳線路是否導通，檢查24號針腳與車身搭鐵之間是否導通，如圖2所示。

②其次檢查CAN線：拔下電動機控制器35針插接件，用萬用表歐姆擋測量35針插接件31號針腳與整車控制器VCU插接件104號針腳之間是否導通，35針插接件32號針腳與VCU插接件111號之間是否導通。

經(jīng)檢測，電動機控制器引腳電壓正常，線路導通，進行下一步檢測。

3.1.3 對加速踏板位置傳感器進行故障診斷

檢測加速踏板傳感器1信號;加速踏板從0-100%變化，用萬用表直流電壓檔測量插件4號端子與搭鐵（或3號端子）之間應有0.74-4.8V的電壓;否則檢查傳感器電源和搭鐵線，如果傳感器輸人電源和搭鐵線正常，則為傳感器內(nèi)部故障。檢測加速踏板傳感器2信號：節(jié)氣門開度從0-100%變化，用萬用表直流電壓檔測量插件6號端子與搭鐵（或5號端子）之間應有0.37-2.4V的電壓;否則檢查傳感器電源和搭鐵線，如果傳感器電源和搭鐵線正常，則為傳感器內(nèi)部故障。

①首先使用診斷儀讀取數(shù)據(jù)流指令，選取加速踏板信號1和加速踏板信號2，讀取二者數(shù)據(jù)流。

②檢查加速踏板線束端子Pin1和Pin2的電壓，正確電壓應該是5V;檢查線束端子Pin3和Pin5的電壓，正確電壓應該是0V。

③當先不踩加速踏板時，檢驗加速踏板線束端子Pin4和Pin6的搭鐵電壓，正確的電壓是都接近0。

④當踩加速踏板在一定開度時，檢驗加速踏板線束端子Pin4和Pin6的電壓，正確的端子Pin4的電壓是端子Pin6電壓的兩倍。

⑤檢查與加速踏板連接的線束有無短路、斷路和退針現(xiàn)象，如線束有問題請更換線束。檢查方法如下：1）加速踏板位置信號1搭鐵線束測量，測量方法：用萬用表通斷檔測量相應端子之間的線束是否斷路。2）加速踏板位置信號1輸出線束測量，逐一測量是否導通，如果不導通，確定問題后更換線束。測量方法：用萬用表通斷檔測量相應端子之間的線事是否斷路。3）加速踏板位置信號1電源線束測量，逐一測量是否導通，如果不導通，確定問題后更換線束。測量方法：用萬用表通斷檔測量相應端子之間的線束是否斷路。4）加速踏板位置信號2搭鐵線束測量，測量方法：用萬用表通斷檔測量相應端子之間的絲束是否斷路。5）加速踏板位置信號2輸出線束測量，逐一測量是否導通，如果不導通，確定問題后更換線束。測量方法：用萬用表通斷檔測量相應端子之間的線束是否斷路。6）加速踏板位置信號2電源線束測量，逐一測量是否導通，如果不導通，確定問題后更換線束。測量方法：用萬用表通斷檔測量相應端子之間的線束是否斷路。

⑥經(jīng)檢測，以上線束確定沒問題后，更換加速踏板位置傳感器。

3.2 故障排除

通過對整個加速系統(tǒng)的逐步檢測，逐步排除，確定故障為加速踏板位置傳感器。更換全新加速踏板位置傳感器后，重新啟動車輛并踩踏加速踏板進行加速測試，故障排除，加速性能恢復。

4? 故障總結(jié)

針對行駛中出現(xiàn)的加速無反應故障，通過對加速踏板位置傳感器，整車控制器、電機控制器、驅(qū)動電機四個部分的結(jié)構(gòu)梳理，依次排除，從而確定了故障位置并將故障排除。

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