北汽EC180 车高压系统解析

2020-08-05云浮市中等专业学校陈伟杰

汽车维护与修理 2020年14期

关键词：高压电锂离子端子

云浮市中等专业学校陈伟杰

1 北汽EC180车高压系统

1.1 北汽EC180车高压系统的组成

2017款北汽EC180车的高压系统由驱动电机、电机控制器（MCU）、高压控制盒、PCU总成（DC/OBC集成控制器，含车载充电机模块和DC/DC变换器模块）、空调压缩机、PTC加热元件及锂离子动力电池系统组成，如图1所示。

图1 高压系统组成

（1）驱动电机。北汽EC180车驱动系统采用三相异步电机与单挡2级减速器的组合，替代传统车辆发动机与变速器，具有响应快、效率高、重量轻、结构紧凑、维修方便等特点。通过MCU可实现驱动电机正反转、不同扭矩输出、能量回收等功能，满足不同路况的需求。

（2）电机控制器（MCU）。MCU是驱动电机系统的控制中心，以绝缘栅双极晶体管（IGBT）模块为核心，辅以驱动集成电路、主控集成电路，内含故障诊断电路，当诊断出异常时，它将会激活一个错误代码，发送给组合仪表，同时也会存储该故障代码和相关数据。MCU主要是将输入的直流电逆变成电压、频率可调的三相交流电，供给配套的三相交流驱动电机使用。

（3）高压控制盒。高压控制盒的主要功能是将锂离子动力电池系统输出的高压直流电分配给整车高压用电器使用，高压控制盒内有熔丝、继电器，可实现对高压用电器的保护。

（4）PCU总成（DC/OBC集成控制器）。PCU总成是将车载充电机模块、DC/DC变换器模块进行了集成化设计，提高了高压母线的屏蔽效果、装配的便捷性和可靠性，同时采用风冷技术对控制单元进行冷却，结构简便且降温速度快，其主要功能是在车辆起动后将锂离子动力电池输入的高压电转变成低压12 V向蓄电池充电，以保证行车时低压用电设备正常工作。

（5）锂离子动力电池系统。锂离子动力电池系统的组成如图2所示，电源控制盒的组成如图3所示。使用可靠高压连接器与高压控制盒连接，输出高压直流电给驱动电机、电动空调及PCU总成。BMS由低压12 V蓄电池供电，实时采集各电池芯的电压、温度、锂离子动力电池系统的总电压和电流等数据，实时监控锂离子动力电池的工作状态，并通过与MCU、充电机的通讯来控制锂离子动力电池系统的充放电。

1.2 北汽EC180车高压上电的条件与过程

图2 锂离子动力电池系统

图3 电源控制盒

高压上电的条件：将点火开关置于ON挡，BMS和MCU当前状态正常且不满足整车充电条件，开始执行高压上电。高压上电过程如下。

（1）将点火开关置于ON挡，12 V低压蓄电池对MCU、BMS、PCU总成、空调控制器等供电，各个控制器唤醒，并进行初始化和自检，没有问题分别上报MCU。

（2）BMS闭合预充继电器，锂离子动力电池通过预充继电器和预充电阻对车辆负载端的电容充电，BMS检测到预充电压达到95%的锂离子动力电池电压时，闭合主正继电器。

（3）闭合主正继电器约10 ms后，断开预充继电器。

（4）此时仪表上READY灯点亮。

2 北汽EC180车多个警告灯同时亮起

故障现象一辆累计行驶里程约为3.8万km的北汽EC180车，出现能正常上高压电、READY灯亮，但过4 s后，掉高压电、READY灯熄灭、仪表电机故障警告灯、整车故障警告灯同时亮起的故障现象。

故障诊断接车后首先试车，确认故障现象属实。连接故障检测仪读取MCU系统故障代码，读取的故障代码为“P114016 MCU直流母线欠压故障”。

根据故障现象、故障代码进行分析，导致该故障发生的可能原因有：高、低压线路连接器松动、整车绝缘故障、MCU低压线路故障、MCU本体故障、锂离子动力电池系统内部故障等。具体的故障排除过程如下。

（1）检查高、低压线束连接器的连接状态。将点火开关置于LOCK挡，断开低压蓄电池负极电缆，用胶带覆盖，戴上绝缘手套，分别对所有高压部件连接器、低压控制电路连接器连接情况进行检查，发现各连接器均无断开及虚接的现象。

（2）检查整车绝缘情况。断开低压蓄电池负极电缆和锂离子动力电池系统的直流母线，用绝缘笔分别检测负载端各个高压元件如驱动电机、MCU、PCU总成、空调压缩机等的绝缘值，均在正常范围内（维修手册要求绝缘值低于500 Ω/V时报故障）。

（3）检查MCU及相关线路。MCU相关线路如图4所示。根据北汽EC180车维修手册，检测步骤如下：装复锂离子动力电池系统的直流母线，接上低压蓄电池负极电缆，将点火开关置于LOCK挡，断开MCU连接器U07，检查连接器无裂痕和异常、端子无腐蚀和生锈；检查熔丝FB05（10 A）、FB02（15 A），均正常；将点火开关置于ON挡，测量MCU端子U07/22与搭铁间电压，为蓄电池电压，正常；将点火开关置于LOCK挡，测量连接器的MCU端子32、端子33与搭铁间电压，均为蓄电池电压，正常；测量MCU端子21、端子11与搭铁间电阻，均低于1 Ω，正常；更换MCU总成，故障现象依旧。

（4）锂离子动力电池系统内部故障检查。北汽EC180车高压电路系统锂离子动力电池部分接线图如图5所示。对SD卡数据进行分析，当车辆刚开始正常上电时，发现锂离子动力电池系统的内部总电压V1、外部总电压V2均为115 V，负载端总电压V3为110 V，上电后发现V1、V2的电压不变，但V3的电压会逐渐减小，最后降至81 V时车辆高压电就断开了。通过对图5分析得知，锂离子动力电池系统总电压V3是受J120和J121控制的，如果J120和J121存在故障将导致不能上高压电，但是该车能上高压电，只是几秒钟后高压电就断开了，所以判断可能是J120或J121内部接触不良，开始时有电压和电流，因为接触不良会导致温度过高而断开，所以才会出现高压上电4 s后就断开高压电的现象。请锂离子动力电池公司的维修人员用上位机进行检测，发现J120烧蚀损坏。