北汽EC180 車高壓系統解析

云浮市中等專業學校 陳偉杰

1 北汽EC180車高壓系統

1.1 北汽EC180車高壓系統的組成

2017款北汽EC180車的高壓系統由驅動電機、電機控制器（MCU）、高壓控制盒、PCU總成（DC/OBC集成控制器，含車載充電機模塊和DC/DC變換器模塊）、空調壓縮機、PTC加熱元件及鋰離子動力電池系統組成，如圖1所示。

圖1 高壓系統組成

（1）驅動電機。北汽EC180車驅動系統采用三相異步電機與單擋2級減速器的組合，替代傳統車輛發動機與變速器，具有響應快、效率高、重量輕、結構緊湊、維修方便等特點。通過MCU可實現驅動電機正反轉、不同扭矩輸出、能量回收等功能，滿足不同路況的需求。

（2）電機控制器（MCU）。MCU是驅動電機系統的控制中心，以絕緣柵雙極晶體管（IGBT）模塊為核心，輔以驅動集成電路、主控集成電路，內含故障診斷電路，當診斷出異常時，它將會激活一個錯誤代碼，發送給組合儀表，同時也會存儲該故障代碼和相關數據。MCU主要是將輸入的直流電逆變成電壓、頻率可調的三相交流電，供給配套的三相交流驅動電機使用。

（3）高壓控制盒。高壓控制盒的主要功能是將鋰離子動力電池系統輸出的高壓直流電分配給整車高壓用電器使用，高壓控制盒內有熔絲、繼電器，可實現對高壓用電器的保護。

（4）PCU總成（DC/OBC集成控制器）。PCU總成是將車載充電機模塊、DC/DC變換器模塊進行了集成化設計，提高了高壓母線的屏蔽效果、裝配的便捷性和可靠性，同時采用風冷技術對控制單元進行冷卻，結構簡便且降溫速度快，其主要功能是在車輛起動后將鋰離子動力電池輸入的高壓電轉變成低壓12 V向蓄電池充電，以保證行車時低壓用電設備正常工作。

（5）鋰離子動力電池系統。鋰離子動力電池系統的組成如圖2所示，電源控制盒的組成如圖3所示。使用可靠高壓連接器與高壓控制盒連接，輸出高壓直流電給驅動電機、電動空調及PCU總成。BMS由低壓12 V蓄電池供電，實時采集各電池芯的電壓、溫度、鋰離子動力電池系統的總電壓和電流等數據，實時監控鋰離子動力電池的工作狀態，并通過與MCU、充電機的通訊來控制鋰離子動力電池系統的充放電。

1.2 北汽EC180車高壓上電的條件與過程

圖2 鋰離子動力電池系統

圖3 電源控制盒

高壓上電的條件：將點火開關置于ON擋，BMS和MCU當前狀態正常且不滿足整車充電條件，開始執行高壓上電。高壓上電過程如下。

（1）將點火開關置于ON擋，12 V低壓蓄電池對MCU、BMS、PCU總成、空調控制器等供電，各個控制器喚醒，并進行初始化和自檢，沒有問題分別上報MCU。

（2）BMS閉合預充繼電器，鋰離子動力電池通過預充繼電器和預充電阻對車輛負載端的電容充電，BMS檢測到預充電壓達到95%的鋰離子動力電池電壓時，閉合主正繼電器。

（3）閉合主正繼電器約10 ms后，斷開預充繼電器。

（4）此時儀表上READY燈點亮。

2 北汽EC180車多個警告燈同時亮起

故障現象 一輛累計行駛里程約為3.8萬km的北汽EC180車，出現能正常上高壓電、READY燈亮，但過4 s后，掉高壓電、READY燈熄滅、儀表電機故障警告燈、整車故障警告燈同時亮起的故障現象。

故障診斷 接車后首先試車，確認故障現象屬實。連接故障檢測儀讀取MCU系統故障代碼，讀取的故障代碼為“P114016 MCU直流母線欠壓故障”。

根據故障現象、故障代碼進行分析，導致該故障發生的可能原因有：高、低壓線路連接器松動、整車絕緣故障、MCU低壓線路故障、MCU本體故障、鋰離子動力電池系統內部故障等。具體的故障排除過程如下。

（1）檢查高、低壓線束連接器的連接狀態。將點火開關置于LOCK擋，斷開低壓蓄電池負極電纜，用膠帶覆蓋，戴上絕緣手套，分別對所有高壓部件連接器、低壓控制電路連接器連接情況進行檢查，發現各連接器均無斷開及虛接的現象。

（2）檢查整車絕緣情況。斷開低壓蓄電池負極電纜和鋰離子動力電池系統的直流母線，用絕緣筆分別檢測負載端各個高壓元件如驅動電機、MCU、PCU總成、空調壓縮機等的絕緣值，均在正常范圍內（維修手冊要求絕緣值低于500 Ω/V時報故障）。

（3）檢查MCU及相關線路。MCU相關線路如圖4所示。根據北汽EC180車維修手冊，檢測步驟如下：裝復鋰離子動力電池系統的直流母線，接上低壓蓄電池負極電纜，將點火開關置于LOCK擋，斷開MCU連接器U07，檢查連接器無裂痕和異常、端子無腐蝕和生銹；檢查熔絲FB05（10 A）、FB02（15 A），均正常；將點火開關置于ON擋，測量MCU端子U07/22與搭鐵間電壓，為蓄電池電壓，正常；將點火開關置于LOCK擋，測量連接器的MCU端子32、端子33與搭鐵間電壓，均為蓄電池電壓，正常；測量MCU端子21、端子11與搭鐵間電阻，均低于1 Ω，正常；更換MCU總成，故障現象依舊。

（4）鋰離子動力電池系統內部故障檢查。北汽EC180車高壓電路系統鋰離子動力電池部分接線圖如圖5所示。對SD卡數據進行分析，當車輛剛開始正常上電時，發現鋰離子動力電池系統的內部總電壓V1、外部總電壓V2均為115 V，負載端總電壓V3為110 V，上電后發現V1、V2的電壓不變，但V3的電壓會逐漸減小，最后降至81 V時車輛高壓電就斷開了。通過對圖5分析得知，鋰離子動力電池系統總電壓V3是受J120和J121控制的，如果J120和J121存在故障將導致不能上高壓電，但是該車能上高壓電，只是幾秒鐘后高壓電就斷開了，所以判斷可能是J120或J121內部接觸不良，開始時有電壓和電流，因為接觸不良會導致溫度過高而斷開，所以才會出現高壓上電4 s后就斷開高壓電的現象。請鋰離子動力電池公司的維修人員用上位機進行檢測，發現J120燒蝕損壞。

圖4 MCU相關線路（部分）

圖5 高壓電路系統接線圖（鋰離子動力電池部分）

將點火開關置于LOCK擋，斷開低壓蓄電池負極電纜，用膠帶覆蓋，戴上絕緣手套，把鋰離子動力電池系統拆卸下來開包檢測，發現鋰離子動力電池系統電源控制盒J120的螺栓松動，從而導致J120燒蝕損壞。

故障排除更換鋰離子動力電池系統電源控制盒后試車，故障徹底排除。