江淮纯电动汽车iEV5技术解析与故障分析

卢强，周革

（1.江淮汽车乘用车营销公司，安徽合肥 230601；2.国家汽车零部件产品质量监督检验中心）

江淮纯电动汽车iEV5技术解析与故障分析

卢强1，周革2

（1.江淮汽车乘用车营销公司，安徽合肥 230601；2.国家汽车零部件产品质量监督检验中心）

从江淮纯电动汽车iEV5产品技术结构与电驱动系统工作原理出发，结合市场故障案例，进行技术解析与故障分析，供市场维护人员参考。

江淮纯电动汽车iEV5；三元锂电池；驱动电机；电机控制器；整车控制器

近年来，新能源汽车是缓解环境压力、提升节能减排的重要发展趋势之一［1］，其中纯电动汽车是新能源汽车的成熟技术方案。为促进客户与市场维修人员掌握必要的纯电动汽车故障识别与快速处理方法，本文就江淮纯电动汽车iEV5的技术结构与典型故障案例进行分析。

1 iEV5整车结构与电驱动技术解析

江淮纯电动汽车iEV5采用三元锂电池、电池热管理、整车控制器、能量回收、远程监控等技术，具有智能化特点，是集电池动力、智能互联、安全e控的智能终端［2］。整车外观与前舱布置见图1和图2。

江淮纯电动汽车iEV5关键电驱动系统各总成的结构与主要功能介绍如下。

1.1 动力电池

采用三元锂电池，是整车能量储存单元，以直流电形式直接提供到高压供电系统，同时通过直流-直流转换器（DC／DC）转换为13～15V电压，为低压系统供电。动力电池结构见图3［3］。

1.2 电池切断单元（BDU）

图1 江淮纯电动汽车iEV5整车外观指示图

BDU安装在动力电池总成前端中部，如图4所示。包括主接触器、预充接触器、加热接触器、加热熔断丝、电流传感器和预充电阻等。主接触器控制动力电池总成到整车的高压电路通断；预充接触器防止高压回路在钥匙启动瞬间出现大电流；加热接触器控制风扇蒸发器总成加热器通断；电流传感器测量高压电路电流，由整车控制器（VCU）计算电池容量。

1.3 电池控制器（LBC）

LBC安装于动力电池总成内部，是电池管理系统核心部件，如图5所示。LBC监测电池单体电压、电流、温度及整车高压绝缘等信息至VCU，VCU根据以上信息控制动力电池总成充放电，LBC诊断信息如表1所示。

图2 江淮纯电动汽车iEV5前舱布置图

图3 动力电池结构示意图

图4 动力电池切断单元结构图

1.4 高压接线盒

高压接线盒内部分为两层，上层为熔断丝，下层为继电器。有6个高压线缆接口，通过4个安装点固定在车载充电机上。如果需更换熔断丝，只需打开高压接线盒上盖即可操作，如果需更换继电器，需拆下熔断丝层绝缘板。

图5 动力电池控制器LBC布置图

表1 LBC诊断信息——动力电池系统

其功能包括动力电池总成电能分配，电加热器与直流充电回路通断控制，空调系统、直流充电、交流充电、电机控制等回路过载保护。

1.5 驱动电机

采用永磁同步电机。永磁铁被镶入转子中，电机旋变被同轴安装在电机上，用来检测转子旋转的角度。当三相交流电被通入到定子线圈中，即产生了旋转的磁场，这个旋转的磁场牵引转子内部的永磁体，产生和旋转磁场同步的旋转扭矩。使用旋转变压器检测转子的位置和电流传感器检测线圈的电流，从而控制驱动电机的扭矩输出。结构示意如图6所示。

驱动电机与外部的电气接口包括高压电部分、低压部分和通信接口3部分［4］。

1）高压部分P——电机控制器直流正端；N——电机控制器直流负端；A（U）——电机A相（U）；B（V）——电机B相（V）；C（W）——电机C相（W）。

2）低压部分配置2个低压接插件，23Pin和14Pin接插件；23Pin完成电机控制器（PCU）、DCDC与整车之间的通信及控制，14Pin完成PCU与电机之间的通信，并检测电机实时温度，防止电机在过温下工作。

图6 驱动电机结构示意图

1.6 电机控制器（PCU）

安装在前舱内，采用CAN通信控制，通过接收VCU发送来的转矩指令和采集的电机位置信号，控制驱动电机的运行。软件控制是电机控制器的核心，采用矢量控制算法控制PWM斩波信号输出，依据电机外特性曲线图实现转矩限制输出，依据电流及转子位置信号的采样并经滤波处理实现电机正反转和扭矩控制，如图7所示。

图7 PCU控制策略示意图

PCU将电池的直流电转换为交流电，并采集电机位置信号和三相电流检测信号，精确地驱动电机，同时具备将车轮旋转的动能转换为电能给动力电池充电，在减速阶段，电机作为发电机应用。

1）电机电动状态控制电动状态下，为了产生驱动力，VCU根据目标扭矩信号要求电机控制器传送交流电给电机，以达到驱动车辆的运行。

2）电机发电状态控制在制动能量回收阶段，根据VCU通过整车CAN发送的再生转矩请求，电机控制器控制电机作为发电机的功能，由车轮旋转产生动能转换为电能。此电能为电池充电。电机产生的再生转矩被作为制动力，能够减少制动钳的压力。

1.7 整车控制器（VCU）

接收各部件信息，综合判断整车状态，实现多系统的协调控制，VCU通过CAN通信将控制信号传输给电动化仪表。

1）当点火钥匙置于ON挡，唤醒VCU，VCU控制M／C继电器给电机控制器和电池控制器供电，VCU通过CAN通信发送相关控制命令完成整车系统启动。

2）整车控制器接收到上电开关、直流充电桩、车载充电机或远程智能终端的唤醒信号后，直接控制高压继电器吸合或断开，完成高压系统接通或断开。

3）VCU基于加速踏板位置信号、挡位信号和车速信号计算车辆的目标转矩，并通过CAN通信发送转矩需求指令给PCU。

4）车辆在滑行或制动时，VCU根据ABS状态、动力电池状态和制动踏板位置信号，计算能量回收转矩并发送指令给电机控制器，启动能量回收。

5）车辆行驶状态下，VCU根据电机温度、PCU温度、IGBT温度、冷却液温度和车速信号，发送PWM信号控制电子冷却水泵转速。在车辆交流充电状态下，VCU根据冷却液温度和车载充电机温度，发送PWM信号控制电子冷却水泵转速。在车辆直流充电状态下，VCU根据冷却液温度，发送PWM信号控制电子冷却水泵转速。

6）车辆发生碰撞或严重故障（绝缘故障、动力电池过温／过压、动力电机过流／过温等）时，VCU切断高压回路上的继电器，确保人员安全。

1.8车辆仪表

显示用户最关心的车辆信息，如图8所示。

图8 江淮纯电动汽车iEV5仪表信息指示图

主要涉及驾驶与维修提示的仪表故障灯指示含义举例如下。

2 江淮纯电动汽车iEV5市场典型故障分析

2.1车辆无法行驶故障排除

故障现象一辆江淮HEC7001AiEV纯电动汽车iEV5，行驶里程3400 km，客户反馈组合仪表故障灯常亮，动力中断，车辆无法进入可行驶状态。

故障排除插接整车诊断口，将控制器上电，读取上位机监测数据，存在DTC178，指示CAN通信故障。检查PCU低压控制接插件内CAN-H、CAN-L两针脚，确定整车CAN终端电阻的阻值为60Ω，但无法确定PCU内部CAN终端电阻有无故障。所以，根据电动汽车维修规程，首先断开电池维修开关，维修开关位于动力电池总成中间表面位置，打开中央通道末端地毯盖板下方的维修开关盖板，操作维修开关，如图9所示。切断整车高压，再拔掉正负母线接头，拆下电机控制器PCU的接线盒盖，然后拆下三相线，拔掉低压插接件，移除DC／DC搭铁，再用水管卡钳拆下进出水管，最后拆卸PCU控制器4个固定螺栓，这样完全拆卸电机控制器PCU，进行车下检查。上述拆解步骤见图10～图12。

图9 江淮纯电动汽车iEV5维修开关

图10 拆卸电机控制器接线盒

图11 卸下PCU低压接线

图12车下检查电机控制器

进一步对PCU内部进行检查，发现DC／DC损坏（图13）。更换PCU控制器后重新装车试车，故障排除。

故障总结江淮纯电动汽车iEV5整车采用CAN通信，其CAN通信拓展如图14所示。驱动电机控制器PCU内部集成DC／DC模块，其功能是将电池的高压电转换成低压电，提供整车低压系统供电。

图13 PCU总成内部元件损坏

图14 江淮纯电动汽车iEV5整车CAN通信拓展图

2.2车辆无法提速故障排除

故障现象一辆HEC7001AiEV江淮纯电动汽车iEV5，行驶里程约12400km，车主电话报修反映组合仪表上存在提示语“限功率模式”，车辆最高车速限制在40 km／h，无法正常提速。

故障排除根据故障现象，判断该车进入了跛行模式。查阅维修手册，得知电机故障灯点亮、提示“限功率模式”时，可能故障点为：IGBT过温，电池单体温度过高。

利用上位机监控检测诊断软件发现车辆IGBT温度高于85℃，显示故障码为P301E。首先检查前舱的冷却水箱内冷却液液位，正常。再进一步检查PCU控制器本身内部水道有无堵塞不畅，拔出PCU上的冷却液进水管和出水管，利用风枪对着吹风，观察另一端的出风情况，也正常。最后检查水泵，发现水泵不工作，导致冷却系统不循环，无法给予控制器降温，导致PCU过温，车辆限功率。查阅资料得知，水泵工作需要的条件有2个：①VCU给予的转速信号；②12V的低压供电，M／C继电器由VCU控制，为PCU、LBC、冷却风扇、电子冷却水泵及电池风扇供电。

所以重点检查水泵继电器和M／C继电器，在钥匙ON状态下，测量到水泵低压接插件没有12V供电，因为水泵继电器和日间行车灯继电器可以通用，把前舱继电器盒中的日间行车灯继电器与水泵继电器对调，确认故障点为继电器烧毁失效。更换新的继电器，试车，故障排除。水泵继电器检查与更换如图15所示。

故障总结江淮纯电动汽车iEV5驱动电机控制器采用水冷模式，PCU通过冷却液水循环降温，VCU转速信号根据冷却液的水温来自动调节水泵转速，转速信号从上位机监控检测诊断软件确认。一旦检测到PCU内的IGBT温度超过85℃，车辆就会进入限功率模式，正常情况下钥匙打到ON挡水泵就会处于工作状态，如果水泵不工作可以通过测量水泵低压插件确认12V是否正常，如果有12V输入但水泵仍然不工作，一般处理方法为更换水泵总成。

Technology Analysis and Troubleshooting of JAC Pure Electric Vehicle iEV5

LU Qiang1，ZHOU Ge2
（1.Jianghuai Automobile Co.，Ltd.，Hefei 230601，China；2.National Auto Parts Product Quality Supervision and Inspection Center）

Based on technology structure of JAC iEV5 and working principal of electric-driven system，the paper conducts technology analysis and troubleshooting with real fault cases in the market，which provide valuable reference for maintenance staff.

JAC pure electric vehicle iEV5；Li（NiCoMn）O2battery；driving motor；engine motor；body control module

U469.72

B

1003－8639（2016）08－0014－04

2016-01-17；

2016-03-01

卢强（1971-），男，从事市场技术支持与产品技术类课程开发工作。