新能源汽車電控系統組成及故障管理技術

姚明泉,陳 壯,徐利升

(廣西玉林農業學校,廣西 玉林 537000)

0 引言

隨著信息技術、集成控制技術和計算機網絡技術在汽車制造業中的快速發展,汽車制造正在向集成化、智能化和電子化方向發展[1-3]。與傳統燃油汽車相比,電控系統和電子技術是新能源汽車組成的核心,因此,提高電子產品質量及其維修技術是提高汽車制造核心競爭力的關鍵。

本研究基于新能源汽車電控系統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,研究結果可為新能源汽車維修人員提供技術參考與指導。

1 新能源汽車電控系統組成

1.1 新能源汽車電子控制系統組成與分類

汽車電子控制系統主要由傳感器、執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運行數據傳輸給ECU,ECU通過中央控制器將數據處理后傳送給執行裝置,進而控制汽車不同系統的有序運行[4]。

圖1 新能源汽車電控系統的組成與關系

新能源汽車電控系統可以分為電子控制系統和車載電子系統(表1)。新能源汽車電子控制系統一般與機械裝置配合應用,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

1.2.1 發動機電子控制系統

發動機電子控制系統(EECS)主要是通過對發動機點火、噴油和廢氣排放等進行電子控制,保證發動機處于最佳工作狀態,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。該裝置可以根據傳感器測得汽車發動機參數進行運算再進行點火時刻的調節,保證發動機在不同轉速和進氣量的條件下使發動機輸出最大功率和轉矩。

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

3)怠速控制(ISC)。主要是根據相關輸入信號使汽車怠速處于最佳狀態。

1.2.2 動力傳動電子控制系統

1)電控自主變速器(ECAT)。電控自主變速器主要是適時協調發動機與傳動系統的工作狀態,最大程度地發揮汽車動力傳動系統的潛力,使其達到最佳匹配。

2)電控四輪驅動技術(4WD)。電控四輪驅動技術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,在前后驅動軸之間及左右輪之間分配驅動力。

1.3 底盤電控系統

1.3.1 制動控制系統

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

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

3)驅動防滑系統(ASR)。其實質是一種速度調節器,當汽車在起步和彎道行駛速度發生變化時,改善汽車車輪與地面的縱向附著力,提供最大的汽車驅動力,維持汽車行駛的穩定性。

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

1.3.2 轉向控制系統

1)電動助力轉向系統(EPS)。電子控制單元根據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的轉向作用力。

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

1.3.3 行駛控制系統

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

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

3)汽車胎壓監測系統(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安全事故,保證汽車行駛的安全性。

2 動力驅動系統故障診斷與分析

2.1 故障1

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

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檢查驅動電動機控制器,讀取故障碼為1C0D00時,表示后驅動電動機旋變故障信號丟失,故障碼為P1C1300時,表示后驅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P1C1300無法清除時,查詢維修手冊,驅動電動機正弦和余弦電阻為15～19 Ω,勵磁電阻為7～10 Ω,判定是后驅動電機故障,應及時更換后驅動電動機。電動機旋變故障在線束端測量發現數據有異常時,應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進入網關安裝列表進行查詢,無故障存儲,進入自動變速箱系統讀取自動變速箱測量數據塊,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,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,轉速為2 000 r/min,則表明自動變速箱內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象,如果正常則進一步拆檢與電磁閥連接的機械閥,當發現機械閥斷裂時,應及時更換。

3.2 故障2

當汽車顯示“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象,檢查插頭有無破損,讀取單元傳感器之間的數據如正常,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,恢復數據傳輸。其主要故障原因是當車輛發生振動或者車輛高速轉彎行駛過程中,線束和空氣泵長時間摩擦導致破損引起故障。

4 結論

隨著國內外新能源汽車推廣力度的增大,新能源汽車行業的持續快速發展,新能源汽車產業是目前的研究重點與發展熱點之一。隨著新能源汽車的快速發展,提高新能源汽車維修技術和售后服務是保證新能源汽車產業穩定的基礎技術。本研究以新能源汽車電控系統基本組成為基礎,系統論述了新能源汽車動力驅動系統和底盤電控系統的故障診斷過程與操作步驟,研究結果可為新能源汽車的維修提供指導和參考。