新能源汽车电控系统组成及故障管理技术

姚明泉,陈 壮,徐利升

(广西玉林农业学校,广西 玉林 537000)

0 引言

随着信息技术、集成控制技术和计算机网络技术在汽车制造业中的快速发展,汽车制造正在向集成化、智能化和电子化方向发展[1-3]。与传统燃油汽车相比,电控系统和电子技术是新能源汽车组成的核心,因此,提高电子产品质量及其维修技术是提高汽车制造核心竞争力的关键。

本研究基于新能源汽车电控系统组成及常见的故障类型进行论述,介绍了故障排除方法与步骤,研究结果可为新能源汽车维修人员提供技术参考与指导。

1 新能源汽车电控系统组成

1.1 新能源汽车电子控制系统组成与分类

汽车电子控制系统主要由传感器、执行装置和电子控制单元(ECU)组成(图1),汽车中的各类传感器将采集的车辆工况信息及相关运行数据传输给ECU,ECU通过中央控制器将数据处理后传送给执行装置,进而控制汽车不同系统的有序运行[4]。

图1 新能源汽车电控系统的组成与关系

新能源汽车电控系统可以分为电子控制系统和车载电子系统(表1)。新能源汽车电子控制系统一般与机械装置配合应用,直接影响汽车整体工作性能,如安全性和舒适性等。车载电子系统主要是提高汽车的智能化、信息化和娱乐化程度增加汽车的附加价值[5]。

1.2 动力传动总成电控系统

1.2.1 发动机电子控制系统

发动机电子控制系统(EECS)主要是通过对发动机点火、喷油和废气排放等进行电子控制,保证发动机处于最佳工作状态,提高新能源汽车(在此主要是指混合动力汽车)工作性能和能源节约的目的[6-8]。

1)电控点火装置(ESA)。电控点火装置主要包括微机处理器、传感器及其接口等。该装置可以根据传感器测得汽车发动机参数进行运算再进行点火时刻的调节,保证发动机在不同转速和进气量的条件下使发动机输出最大功率和转矩。

2)电控燃油喷射(EFI)。电控燃油喷射系统主要是在发动机工作时,根据传感器测得的空气流量、进气温度和发动机转速等参数,根据程序计算出最佳供油控制参数,适时调整供油量,保证发动机处于最佳工作状态。

3)怠速控制(ISC)。主要是根据相关输入信号使汽车怠速处于最佳状态。

1.2.2 动力传动电子控制系统

1)电控自主变速器(ECAT)。电控自主变速器主要是适时协调发动机与传动系统的工作状态,最大程度地发挥汽车动力传动系统的潜力,使其达到最佳匹配。

2)电控四轮驱动技术(4WD)。电控四轮驱动技术主要是通过传感器感知汽车四个车轮在路面的运行情况,通过微电脑进行分析判断,在前后驱动轴之间及左右轮之间分配驱动力。

1.3 底盘电控系统

1.3.1 制动控制系统

1)防抱死制动系统(ABS)。主要是保持车辆处于理想的制动状态,使汽车车轮能始终维持在有微弱滑移的滚动状态下制动,不会抱死。

2)电子控制力分配系统(EBD)。汽车制动时,当汽车四个车轮附着在地面上的条件不同是会导致摩擦力不同,在汽车制动时容易产生打滑。电子控制力分配系统主要是调整制动力和摩擦力相匹配,保证车辆的平稳运行与安全。

3)驱动防滑系统(ASR)。其实质是一种速度调节器,当汽车在起步和弯道行驶速度发生变化时,改善汽车车轮与地面的纵向附着力,提供最大的汽车驱动力,维持汽车行驶的稳定性。

4)车身电子稳定系统(ESP)。属于防滑系统,能识别车辆不稳定状态对制动系统、发动机管理系统进行实时控制,防止车辆滑出车道。

1.3.2 转向控制系统

1)电动助力转向系统(EPS)。电子控制单元根据输入信号确定汽车所需扭矩大小和方向,使汽车得到一个与运行工况相适应的转向作用力。

2)电控四轮转向技术(4WS)。主要是通过传感器感知汽车前轮的转速和方向盘转角等,通过信息处理,由伺服电动机驱动后轮转向。

1.3.3 行驶控制系统

1)自适应悬挂系统(ASS)。自适应悬挂系统能根据悬挂装置的瞬时负荷,自动、适时地调整悬挂的阻尼特性及悬架弹簧的刚度,以适应瞬时负荷,保持悬挂的既定高度,提高汽车行驶的稳定性和舒适性。

2)巡航控制系统(CCS)。在汽车进行长途行驶时,采用巡航控制系统,汽车可以根据汽车行驶阻力自动调整节气门开度,保证车速在恒速状态。

3)汽车胎压监测系统(TPMS)。对汽车行驶过程中的轮胎高压、低压和温度进行报警,避免因其轮胎故障引发安全事故,保证汽车行驶的安全性。

2 动力驱动系统故障诊断与分析

2.1 故障1

新能源汽车汽车仪表显示“请检查动力系统,请检查车辆网络”。主要检查步骤及故障排除方法是启动发动机在怠速状态下,车凉时正常,车热后出现“请检查动力系统,请检查车辆网络”。使用VDS1000读取电池管理器,当出现故障码“U011000”时表示汽车与电动机控制器失去故障,当故障码为“P1C0D00”时表示与前驱动电动机失去通信故障,故障排除方法为更换前驱动电动机控制器。

2.2 故障2

以比亚迪唐行驶过程中无法使用EV模型为例,主要故障类型与排除方法如下。首先使用VDS1000检查驱动电动机控制器,读取故障码为1C0D00时,表示后驱动电动机旋变故障信号丢失,故障码为P1C1300时,表示后驱动电动机控制器电流霍尔传感器故障。然后开始逐步清除故障码,当P1C1300无法清除时,查询维修手册,驱动电动机正弦和余弦电阻为15～19 Ω,励磁电阻为7～10 Ω,判定是后驱动电机故障,应及时更换后驱动电动机。电动机旋变故障在线束端测量发现数据有异常时,应在电动机端口进行测量,进而确定是电动机旋变故障还是线束故障,避免故障判定失误。

3 底盘电控系统故障诊断与分析

3.1 故障1

汽车行驶过程中,换挡时冲击力较大,故障诊断步骤如下。首先使用VAS5051进入网关安装列表进行查询,无故障存储,进入自动变速箱系统读取自动变速箱测量数据块,显示正常,则自动变速箱控制单元编码正确无误。其次,检查ATF油油位和油质,无明显色泽变化及烧焦气味,则进行汽车自动变速箱的失速试验,转速为2 000 r/min,则表明自动变速箱内离合器和制动器等工作元件正常。然后检查电磁阀线路,用万用表测量电子线路是否存在短路和开路现象。最后拆下自动变速箱的滑阀箱,检查电磁阀是否存在堵塞和卡滞现象,如果正常则进一步拆检与电磁阀连接的机械阀,当发现机械阀断裂时,应及时更换。

3.2 故障2

当汽车显示“差速器”故障时,警告灯亮起或者报警,可能存在的故障类型为信号线对地短路、传感器公共接地连接断路、两信号导线中短路等。首先使用万用表检查传感器和控制单元之间的线束,检查是否存在短路和断路现象,检查插头有无破损,读取单元传感器之间的数据如正常,尝试更换传感器。

如果故障依然存在,将车辆后部空气泵防护盖拆下,检查传感器和控制单元之间是否存在线路损坏或卡滞,重新包扎线束,恢复数据传输。其主要故障原因是当车辆发生振动或者车辆高速转弯行驶过程中,线束和空气泵长时间摩擦导致破损引起故障。

4 结论

随着国内外新能源汽车推广力度的增大,新能源汽车行业的持续快速发展,新能源汽车产业是目前的研究重点与发展热点之一。随着新能源汽车的快速发展,提高新能源汽车维修技术和售后服务是保证新能源汽车产业稳定的基础技术。本研究以新能源汽车电控系统基本组成为基础,系统论述了新能源汽车动力驱动系统和底盘电控系统的故障诊断过程与操作步骤,研究结果可为新能源汽车的维修提供指导和参考。