北汽EV200純電動汽車低壓系統不能充電故障診斷與排除

彭小偉，黃華

北汽EV200純電動汽車低壓系統不能充電故障診斷與排除

彭小偉，黃華

（江蘇省交通技師學院，江蘇 鎮江 212028）

近年來純電動汽車市場快速發展，首批投入市場的純電動汽車也開始出現一些故障，文章以北汽EV200純電動汽車為例，結合實際，重點闡述DC-DC系統的結構與工作原理，并探討了純電動汽車發生低壓不能充電的故障時的診斷與排除方法。

北汽；EV200；純電動；低壓充電；故障診斷

前言

一輛EV200純電動汽車在行駛過程中，儀表的低壓蓄電池故障警示燈點亮。低壓蓄電池亮起在傳統汽車中，說明發電機不再對外發電，有低壓蓄電池向車身電氣系統供電。在純電動汽車中，類似“發電機”的部件是“DC-DC轉換器”，由此可以推斷，該車DC-DC轉換器及其控制電路發生了故障。本文以此為起點，探討一下DC-DC轉換器的工作原理及故障診斷方法。

1 純電動汽車電壓供電系統的組成

EV200純電動汽車有高壓動力電池作為動力源，在車輛高壓上電完成（READY燈點亮）以后，為驅動電機提供動力，驅動車輛行駛。但由于取消了發動機，無法再像傳統汽車一樣使用發電機為整車低壓用電系統供電，因此，DC/DC轉換器應運而生。DC/DC轉換器將高壓直流通過轉換電路變換成14V低壓直流，為整車的低壓用電器供電，并且可以在能量剩余的時候為低壓蓄電池充電。EV200的低壓12V用電系統構成如圖1所示。

有圖中可以看出，DC/DC不僅給車輛低壓電器供電，在車輛高壓上電后，還給高壓控制系統供電，如BMS、VCU、MCU、空調控制器、PTC控制器等。假如DC/DC不工作，則由低壓蓄電池為這些用電設備供電，維持系統的運行，直到低壓蓄電池電量消耗到不能維持系統工作為止。此時，車輛高壓會斷電，車輛將無法繼續行駛。

圖1 EV200純電動汽車低壓用電系統組成

2 DC/DC工作原理

DC/DC轉換器的本質是一個變壓器，根據輸入輸出端電壓值的大小，可分為升壓器和降壓器等不同類型。在新能源汽車中，DC/DC轉化器大致可分為三種類型：

（1）高低壓轉換器（輔助功率模塊）

此模塊主要作用是取代傳統燃油汽車中的發電機，在混合動力車輛中，發動機輸出的動力直接驅動高壓繼電器給電池系統補充電量。純電動汽車中，傳統的12V用電負荷就完全依靠DC/DC轉換器供給，功率范圍為1～2.2KW。

（2）12V電壓穩定器

這種類型主要應用在部分起停系統中，在啟動時避免電壓波動對一些敏感的用電負載造成影響和破壞。例如，車內照明、收音機和顯示屏等。電壓穩定器的功率等級視用電負載而定，一般范圍為200～400W。

（3）高壓升壓器

為了提高動力系統的效率，有些新能源車型會選用一個升壓器來提高逆變輸入的電壓，如豐田THS II混合動力系統中帶增壓轉化的逆變器。

DC/DC轉換器的工作原理和工作簡圖分別如圖2、圖3所示。

由圖2中的演示過程可知，直流高壓電輸入DC/DC轉化器以后，首先會由直流經轉換改為交流，但電壓幅值并未減小，然后交流高壓電經過中間的變壓器部分后，高壓電降為14V左右的電壓交流電，最后經過整流和濾波電路，形成穩定的14V電壓直流電輸出，為低壓系統供電。由圖3可知，DC/DC轉換器作為一個高壓轉換裝置，雖然其工作內容是將高壓直流電轉化為低壓直流電，但其控制系統仍然受低壓電控制，并在工作過程中還會不斷地與低壓控制系統有信號通訊。若DC/DC工作系統出現故障，不僅會在車輛控制系統中記錄相應故障代碼和數據流，還可以通過儀表顯示出來。

圖2 DC/DC轉換器工作原理示意圖

圖3 DC/DC轉換器工作示意圖

3 EV200汽車DC/DC轉換器結構及其工作電路圖

由前文闡述可以得知，DC/DC轉換器并非一個獨立的部件，其在工作時，還會受到其他條件的制約。其工作條件主要有兩條：

（1）高壓輸入范圍為290～420V之間；

（2）低壓使能輸入范圍為DC 9～14V之間。

第一條的成立條件是高壓電池內部繼電器正常吸合，并且高壓電池的電量滿足車輛行駛要求。第二條要求低壓蓄電池的電壓在9～14V之間，這是純電動汽車的控制原則之一，即由低壓電控制高壓電。如果第二條不滿足，說明低壓蓄電池發生故障，或者低壓供電系統有故障。出于安全考慮，此時純電動汽車應及時進行檢修，而非強行上電。因此，出現低壓蓄電池虧電導致高壓不能上電時，一定不要期望通過車輛的充電系統充電能激活動力電池，然后讓DC/DC轉換器產生14V低壓電給低壓蓄電池充電。最可靠的方式是用充電機給低壓蓄電池充電或使用應急電源給車輛蓄電池泵電，甚至更換低壓蓄電池，否則，車輛就會停留在癱瘓狀態。

DC/DC轉換器的工作流程可分為以下幾步：

（1）整車ON檔上電或充電喚醒充電；

（2）動力電池完成高壓系統預充電流程；

（3）VCU發給DC/DC轉換器的使能信號正常；

（4）DC/DC轉換器開始工作。

DC/DC轉換器的結構與工作電路圖分別如圖4、圖5所示。

圖4 DC/DC轉換器總成接線端子

圖5 DC/DC轉換器電路圖

從圖中可以看出，DC/DC轉換器主要的線束組成為高壓輸入正極、高壓輸入負極、低壓輸出正極、低壓輸出負極、低壓控制線束等。圖4中所示的部件為EV160車型上單獨布置的DC/DC轉換器總成，后續的車型中，將DC/DC轉換器、車載充電器、高壓控制盒等部件整合在一個“高壓分配器”總成中，線束也進行了重新布置，如圖5所示。為便于理解，我們就選擇單獨的DC/DC轉換器作講解。由圖4可以看出，低壓輸出正極和負極分別為獨立的線束，分別連接低壓蓄電池的正極和負極；高壓輸入端中有2根直流動力母線，分別于高壓控制盒中的高壓正極和高壓負極相連，接線端還有確保高壓線束接觸良好的高壓互鎖短接端子，低壓控制端3根線束分別為控制電路電源正極兼使能線（直流12V啟動，0～1V關機）、電源狀態信號輸出線（也稱故障線，12V高電平時為故障，低電平時正常）、控制電路電源負極搭鐵線。

4 故障分析與診斷

DC/DC轉換器作為“發電機”為低壓系統供電，當其發生故障時，首先應確認故障。在故障診斷排除過程中，我們一貫秉持由簡到繁、由易到難的原則，結合電路圖與實車的布局，我們可按以下步驟進行排查，電路簡圖如圖6所示。

圖6 DC/DC轉換器工作電路圖

（1）通過測量整車“ON檔”上電時，低壓蓄電池的電壓值來判斷DC/DC轉換器是否有故障。若電壓數值在13.8～14V之間，說明DC/DC轉換器正常工作，若測量結果為12V，甚至小于12V，說明DC/DC轉換器及工作電路存在故障，低壓電未能給低壓蓄電池供電。

（2）檢查連接器及低壓熔斷器是否正常

從最易著手的角度考慮，DC/DC轉換后的低壓直流電需要經過150A的低壓熔斷器為低壓蓄電池供電，因此，檢查150A保險絲的好壞，也是快速判斷DC/DC轉換器是否正常的一個快捷步驟。若150A保險絲正常，則說明DC/DC轉換器確實無14V低壓電輸出，我們的排除重點就可以集中到DC/DC轉換器的控制線束及其本身。

（3）檢查VCU向DC/DC轉換器輸出的使能信號是否正常。

這根線就是上文中提及的低壓控制端線束中的控制電路電源正極兼使能線，正常值應在9～14V之間，否則檢查VCU 62#針腳至DC/DC1#之間線束的連接情況。

（4）檢查高壓保險絲是否熔斷

高壓保險絲放置在DC/DC轉換器內部電路中，若DC/DC轉換器單獨布置，高壓保險絲就放置在高壓控制盒中，若DC/DC轉換器未單獨布置，則高壓保險絲則布置在高壓分配盒中。由于涉及到高壓部件的拆裝，在測量之前，必須按要求執行“高壓斷電”操作。因此，該步驟比較繁瑣，應在前面低壓系統線束完全檢查結束，確認無故障后再執行此操作，正常值應小于1Ω，否則更換高壓保險絲。

（5）更換DC/DC轉換器總成

以上測量結果若全部正常，說明DC/DC轉換器外部連線均正常，則問題出在DC/DC轉換器總成本身，更換總成，故障就可解決。

以上是針對DC/DC轉換器單獨布置的車型而言，對于DC/DC轉換器整合在高壓分配盒內部的純電動車型，可參照上述步驟，對照相應的工作電路圖進行檢查，故障分析和排除的思路基本相同。

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Diagnosis and Troubleshooting of The Fault That The Low-voltage System of BAIC EV200 Battery Electric Vehicle Cannot Be Charged

Peng Xiaowei, Huang Hua

( Jiangsu Jiaotong College, Jiangsu Zhenjiang 212028 )

In recent years, the Battery Electric Vehicle(BEV) market has developed rapidly, and some failures have also begun to occur in the first batch of Battery Electric Vehicles put on the market. Taking the BAIC EV200 Battery Electric Vehicle as an example, combined with the actual situation, this article focuses on the structure and working principle of the DC-DC system, and discusses the diagnosis and troubleshooting methods of a battery electric vehicle when the failure that the low voltage system cannot be charged occurs.

BAIC;EV200;Battery Electric Vehicle(BEV);Low Voltage Ststem;Diagnosis

A

1671-7988(2020)24-194-03

U472

A

1671-7988(2020)24-194-03

彭小偉，助講，研究生，就職于江蘇省交通技師學院，研究方向為汽車檢測與維修、新能源汽車等。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2020.24.063

CLC NO.: U472