新能源汽車電控系統(tǒng)組成及故障管理技術(shù)

姚明泉,陳 壯,徐利升

(廣西玉林農(nóng)業(yè)學(xué)校,廣西 玉林 537000)

0 引言

隨著信息技術(shù)、集成控制技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車制造業(yè)中的快速發(fā)展,汽車制造正在向集成化、智能化和電子化方向發(fā)展[1-3]。與傳統(tǒng)燃油汽車相比,電控系統(tǒng)和電子技術(shù)是新能源汽車組成的核心,因此,提高電子產(chǎn)品質(zhì)量及其維修技術(shù)是提高汽車制造核心競爭力的關(guān)鍵。

本研究基于新能源汽車電控系統(tǒng)組成及常見的故障類型進行論述,介紹了故障排除方法與步驟,研究結(jié)果可為新能源汽車維修人員提供技術(shù)參考與指導(dǎo)。

1 新能源汽車電控系統(tǒng)組成

1.1 新能源汽車電子控制系統(tǒng)組成與分類

汽車電子控制系統(tǒng)主要由傳感器、執(zhí)行裝置和電子控制單元(ECU)組成(圖1),汽車中的各類傳感器將采集的車輛工況信息及相關(guān)運行數(shù)據(jù)傳輸給ECU,ECU通過中央控制器將數(shù)據(jù)處理后傳送給執(zhí)行裝置,進而控制汽車不同系統(tǒng)的有序運行[4]。

圖1 新能源汽車電控系統(tǒng)的組成與關(guān)系

新能源汽車電控系統(tǒng)可以分為電子控制系統(tǒng)和車載電子系統(tǒng)(表1)。新能源汽車電子控制系統(tǒng)一般與機械裝置配合應(yīng)用,直接影響汽車整體工作性能,如安全性和舒適性等。車載電子系統(tǒng)主要是提高汽車的智能化、信息化和娛樂化程度增加汽車的附加價值[5]。

1.2 動力傳動總成電控系統(tǒng)

1.2.1 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)

發(fā)動機電子控制系統(tǒng)(EECS)主要是通過對發(fā)動機點火、噴油和廢氣排放等進行電子控制,保證發(fā)動機處于最佳工作狀態(tài),提高新能源汽車(在此主要是指混合動力汽車)工作性能和能源節(jié)約的目的[6-8]。

1)電控點火裝置(ESA)。電控點火裝置主要包括微機處理器、傳感器及其接口等。該裝置可以根據(jù)傳感器測得汽車發(fā)動機參數(shù)進行運算再進行點火時刻的調(diào)節(jié),保證發(fā)動機在不同轉(zhuǎn)速和進氣量的條件下使發(fā)動機輸出最大功率和轉(zhuǎn)矩。

2)電控燃油噴射(EFI)。電控燃油噴射系統(tǒng)主要是在發(fā)動機工作時,根據(jù)傳感器測得的空氣流量、進氣溫度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速等參數(shù),根據(jù)程序計算出最佳供油控制參數(shù),適時調(diào)整供油量,保證發(fā)動機處于最佳工作狀態(tài)。

3)怠速控制(ISC)。主要是根據(jù)相關(guān)輸入信號使汽車怠速處于最佳狀態(tài)。

1.2.2 動力傳動電子控制系統(tǒng)

1)電控自主變速器(ECAT)。電控自主變速器主要是適時協(xié)調(diào)發(fā)動機與傳動系統(tǒng)的工作狀態(tài),最大程度地發(fā)揮汽車動力傳動系統(tǒng)的潛力,使其達到最佳匹配。

2)電控四輪驅(qū)動技術(shù)(4WD)。電控四輪驅(qū)動技術(shù)主要是通過傳感器感知汽車四個車輪在路面的運行情況,通過微電腦進行分析判斷,在前后驅(qū)動軸之間及左右輪之間分配驅(qū)動力。

1.3 底盤電控系統(tǒng)

1.3.1 制動控制系統(tǒng)

1)防抱死制動系統(tǒng)(ABS)。主要是保持車輛處于理想的制動狀態(tài),使汽車車輪能始終維持在有微弱滑移的滾動狀態(tài)下制動,不會抱死。

2)電子控制力分配系統(tǒng)(EBD)。汽車制動時,當(dāng)汽車四個車輪附著在地面上的條件不同是會導(dǎo)致摩擦力不同,在汽車制動時容易產(chǎn)生打滑。電子控制力分配系統(tǒng)主要是調(diào)整制動力和摩擦力相匹配,保證車輛的平穩(wěn)運行與安全。

3)驅(qū)動防滑系統(tǒng)(ASR)。其實質(zhì)是一種速度調(diào)節(jié)器,當(dāng)汽車在起步和彎道行駛速度發(fā)生變化時,改善汽車車輪與地面的縱向附著力,提供最大的汽車驅(qū)動力,維持汽車行駛的穩(wěn)定性。

4)車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESP)。屬于防滑系統(tǒng),能識別車輛不穩(wěn)定狀態(tài)對制動系統(tǒng)、發(fā)動機管理系統(tǒng)進行實時控制,防止車輛滑出車道。

1.3.2 轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)

1)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)。電子控制單元根據(jù)輸入信號確定汽車所需扭矩大小和方向,使汽車得到一個與運行工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力。

2)電控四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)(4WS)。主要是通過傳感器感知汽車前輪的轉(zhuǎn)速和方向盤轉(zhuǎn)角等,通過信息處理,由伺服電動機驅(qū)動后輪轉(zhuǎn)向。

1.3.3 行駛控制系統(tǒng)

1)自適應(yīng)懸掛系統(tǒng)(ASS)。自適應(yīng)懸掛系統(tǒng)能根據(jù)懸掛裝置的瞬時負(fù)荷,自動、適時地調(diào)整懸掛的阻尼特性及懸架彈簧的剛度,以適應(yīng)瞬時負(fù)荷,保持懸掛的既定高度,提高汽車行駛的穩(wěn)定性和舒適性。

2)巡航控制系統(tǒng)(CCS)。在汽車進行長途行駛時,采用巡航控制系統(tǒng),汽車可以根據(jù)汽車行駛阻力自動調(diào)整節(jié)氣門開度,保證車速在恒速狀態(tài)。

3)汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)。對汽車行駛過程中的輪胎高壓、低壓和溫度進行報警,避免因其輪胎故障引發(fā)安全事故,保證汽車行駛的安全性。

2 動力驅(qū)動系統(tǒng)故障診斷與分析

2.1 故障1

新能源汽車汽車儀表顯示“請檢查動力系統(tǒng),請檢查車輛網(wǎng)絡(luò)”。主要檢查步驟及故障排除方法是啟動發(fā)動機在怠速狀態(tài)下,車涼時正常,車熱后出現(xiàn)“請檢查動力系統(tǒng),請檢查車輛網(wǎng)絡(luò)”。使用VDS1000讀取電池管理器,當(dāng)出現(xiàn)故障碼“U011000”時表示汽車與電動機控制器失去故障,當(dāng)故障碼為“P1C0D00”時表示與前驅(qū)動電動機失去通信故障,故障排除方法為更換前驅(qū)動電動機控制器。

2.2 故障2

以比亞迪唐行駛過程中無法使用EV模型為例,主要故障類型與排除方法如下。首先使用VDS1000檢查驅(qū)動電動機控制器,讀取故障碼為1C0D00時,表示后驅(qū)動電動機旋變故障信號丟失,故障碼為P1C1300時,表示后驅(qū)動電動機控制器電流霍爾傳感器故障。然后開始逐步清除故障碼,當(dāng)P1C1300無法清除時,查詢維修手冊,驅(qū)動電動機正弦和余弦電阻為15～19 Ω,勵磁電阻為7～10 Ω,判定是后驅(qū)動電機故障,應(yīng)及時更換后驅(qū)動電動機。電動機旋變故障在線束端測量發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有異常時,應(yīng)在電動機端口進行測量,進而確定是電動機旋變故障還是線束故障,避免故障判定失誤。

3 底盤電控系統(tǒng)故障診斷與分析

3.1 故障1

汽車行駛過程中,換擋時沖擊力較大,故障診斷步驟如下。首先使用VAS5051進入網(wǎng)關(guān)安裝列表進行查詢,無故障存儲,進入自動變速箱系統(tǒng)讀取自動變速箱測量數(shù)據(jù)塊,顯示正常,則自動變速箱控制單元編碼正確無誤。其次,檢查ATF油油位和油質(zhì),無明顯色澤變化及燒焦氣味,則進行汽車自動變速箱的失速試驗,轉(zhuǎn)速為2 000 r/min,則表明自動變速箱內(nèi)離合器和制動器等工作元件正常。然后檢查電磁閥線路,用萬用表測量電子線路是否存在短路和開路現(xiàn)象。最后拆下自動變速箱的滑閥箱,檢查電磁閥是否存在堵塞和卡滯現(xiàn)象,如果正常則進一步拆檢與電磁閥連接的機械閥,當(dāng)發(fā)現(xiàn)機械閥斷裂時,應(yīng)及時更換。

3.2 故障2

當(dāng)汽車顯示“差速器”故障時,警告燈亮起或者報警,可能存在的故障類型為信號線對地短路、傳感器公共接地連接斷路、兩信號導(dǎo)線中短路等。首先使用萬用表檢查傳感器和控制單元之間的線束,檢查是否存在短路和斷路現(xiàn)象,檢查插頭有無破損,讀取單元傳感器之間的數(shù)據(jù)如正常,嘗試更換傳感器。

如果故障依然存在,將車輛后部空氣泵防護蓋拆下,檢查傳感器和控制單元之間是否存在線路損壞或卡滯,重新包扎線束,恢復(fù)數(shù)據(jù)傳輸。其主要故障原因是當(dāng)車輛發(fā)生振動或者車輛高速轉(zhuǎn)彎行駛過程中,線束和空氣泵長時間摩擦導(dǎo)致破損引起故障。

4 結(jié)論

隨著國內(nèi)外新能源汽車推廣力度的增大,新能源汽車行業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展,新能源汽車產(chǎn)業(yè)是目前的研究重點與發(fā)展熱點之一。隨著新能源汽車的快速發(fā)展,提高新能源汽車維修技術(shù)和售后服務(wù)是保證新能源汽車產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定的基礎(chǔ)技術(shù)。本研究以新能源汽車電控系統(tǒng)基本組成為基礎(chǔ),系統(tǒng)論述了新能源汽車動力驅(qū)動系統(tǒng)和底盤電控系統(tǒng)的故障診斷過程與操作步驟,研究結(jié)果可為新能源汽車的維修提供指導(dǎo)和參考。