新能源汽车整车控制系统项目三 整车控制系统（VCU)执行器检修-教学课件

艾伦教育科技（广州）有限公司艾伦教育科技（广州）有限公司艾伦教育科技（广州）有限公司艾伦教育科技（广州）有限公司AlanEducationalTechnology(Guangzhou)Co.,Ltd.AlanEducationalTechnology(Guangzhou)Co.,Ltd.6.3整车控制系统（VCU)执行器检修任务三2一、情境导入目 录二、任务布置三、教学目标四、背景知识五、任务实施六、任务考核七、任务总结一、情境导入假如你是吉利新能源汽车4S店一名车辆维修人员，某待维修车辆出现电机冷却液温度过高、蓄电池电压过低的故障，请你对这些故障进行排查和修复。3二、任务布置4一辆吉利EV450汽车行驶几百米后，驱动电机功率限制灯和驱动电机过热灯亮，动力不足。经过维修技师检测，输出故障码为“P1C1352-电机水泵继电器故障”，判断为电机冷却水泵不工作导致，需要对电机冷却水泵控制电路进行检修。三、教学目标知识目标掌握驱动电机冷却系统的组成与工作原理；掌握DC/DC的作用及工作原理。能力目标能够根据故障现象，对电机冷却水泵控制电路进行检测；能够根据故障现象，对DC/DC控制电路进行检测。素质目标严格执行汽车传感器检修规范，养成科学严谨的工作态度；养成团结协作精神；严格执行6S标准。5四、背景知识64.1整车控制器的输出信号整车控制器的输出信号整车控制器的输出：主要由相应执行器和控制线路组成。执行器：指电动汽车上进行相关动作和操作以完成某种功能的机构，电动汽车上结构相对简单的系统一般接受整车控制器直接控制，如冷却水泵、真空泵（制动）、电动压缩机等。控制线路：连接整车控制器和相关的执行器，传输由整车控制器发出的用于控制相关执行器的控制信号。四、背景知识74.1整车控制器的输出信号整车控制器的输出信号u输出信号：通常有唤醒信号、开关信号及具体带参数的控制信号。子系统控制器的输出信号：一般以开关信号和带参数信号为主，如电机控制器发出的电机转速、转矩输出信号。整车控制器的输出信号：主要以唤醒信号（触发信号）和开关控制信号为主，唤醒信号用于子系统功能唤醒，开关信号用于执行器动作控制。整车控制器：除了通过CAN总线进行整车协调控制以外，还直接控制冷却风扇运转、水泵运转等。四、背景知识84.2冷却水泵控制的工作原理冷却系统的组成与工作原理u纯电动汽车中，电能转换成为汽车的动能会产生大量的热能，产生高热的总成件有驱动电机、车载充电机、电机控制器、动力电池等。u驱动电机转子高速旋转会产生高温，在驱动电机机体内设置有冷却液道，通过冷却液的循环与外界进行热交换。这样能将驱动电机的工作温度保持在一定范围内，防止驱动电机过热。u高压电池工作电流大，产热量大，同时电池包处于一个相对封闭的环境，就会导致电池的温度上升，通过冷却液的循环降低动力电池的工作温度。四、背景知识94.2冷却水泵控制的工作原理冷却系统的组成与工作原理电动汽车冷却系统一是对动力系统的驱动电机、电机控制器（PEU）等部件进行冷却二是对供电部分的动力电池进行冷却冷却系的功用：将电机、电机控制器等产生的热量及时散发出去，保证他们在规定的温度范围内稳定高效的工作。吉利EV450冷却系：由冷却水泵（驱动电机冷却水泵、高压电池冷却水泵）、散热器、散热风扇、膨胀罐、热管理控制模块、电机控制器冷却管路、车载充电机冷却管路（如配备）、整车控制器冷却管路、高压电池冷却管路等组成。四、背景知识104.2冷却水泵控制的工作原理吉利EV450冷却系工作原理图工作原理：u冷却系统的电动水泵由低压电路驱动，为冷却液的循环提供压力。u吉利EV450有两个电动水泵，即电机和电池电动水泵。四、背景知识114.2冷却水泵控制的工作原理电动水泵及控制电动水泵作用：使冷却液不断地获得能量，使其在电机冷却系统流道内循环流动。同时在散热器、冷却风扇等部件的配合工作下，实现大小循环，调节冷却液的温度在一定的范围之内，保证电机的正常工作。电动车和传统车的区别：水泵的驱动方式由机械传动变为电机驱动电动水泵类型：按作用原理可分为叶片式和容积式两种，叶片式水泵是靠装在主轴上的叶轮旋转来工作的，使液体流动并产生一定的动能和压力能。四、背景知识124.2冷却水泵控制的工作原理进水口的冷却液在叶轮高速旋转时获得能量，进入水泵涡壳的积水室和出水口，同时在叶轮中心部位形成低压区，冷却液便不断地补给进来，形成连续的吸入和排出过程。冷却液轴向流入，然后转90度进入叶轮流道并径向流出。离心泵结构示意图四、背景知识134.2冷却水泵控制的工作原理容积式泵：通过密闭工作室容积周期的往复运动来输送液体并使液体产生一定的动能和压力能。容积泵的基本结构四、背景知识144.2冷却水泵控制的工作原理吉利EV450的电动水泵选用叶片泵，EV450冷却水泵的参数如下表：冷却水泵（电机）规格项目参数单位工作电压范围816.5V流量（10kPa水压）1100L/H流量（14kPa水压）900L/H流量（20kPa水压）600L/H环境温度-40135调速方式PWM/LIN信号-冷却水泵（电池）规格项目参数单位工作电压范围816.5V流量（10kPa水压）1100L/H流量（14kPa水压）900L/H流量（20kPa水压）600L/H环境温度-40135四、背景知识154.2冷却水泵控制的工作原理冷却水泵的控制原理水泵与散热风扇均由整车控制器控制，电源供给均为低压蓄电池。整车控制器通过控制水泵继电器使水泵运行或关闭，水泵根据整车热源（电机、电机控制器、充电机）温度进行控制。当电机冷却液温度处于较低温度时，电机水泵不工作。温度上升时，电机水泵开始工作，电机水泵的工作温度不超过75摄氏度，最合适的温度应该低于65摄氏度。整车控制器通过控制高速风扇（副风扇）继电器或者低速风扇（主风扇）继电器的主风扇、副风扇的开启或者关闭。四、背景知识164.2冷却水泵控制的工作原理冷却水泵的控制散热风扇同时给冷凝器、散热器提供冷却；散热风扇运行策略除了受整车热源控制外，还受空调压力的控制；控制运转的原则是两者择高不择低。四、背景知识174.2冷却水泵控制的工作原理膨胀罐总成通过水管与散热器连接，随着冷却液的温度逐渐升高并膨胀，部分冷却液因膨胀而从车载充电器中流入膨胀罐总成，散热器和液道中滞留的空气也被排入膨胀罐总成。车辆停止后，冷却液自动冷却并收缩，先前排出的冷却液则被吸回散热器口，从而使散热器中的冷却液一直保持在合适的液面，并提高冷却效率。当冷却系统处于冷态时，冷却液面应保持在膨胀罐总成上的L（最低）和F（最高）标记之间。吉利EV450膨胀罐总成膨胀阀总成四、背景知识184.2冷却水泵控制的工作原理吉利EV450冷却风扇总成冷却风扇总成u安装位置：机舱内散热器的后部u作用：它可增加散热器和空调冷凝器的通风量，从而有助于加快车辆低速行驶时的冷却速度。u风扇采用双风扇，高低速的控制模式，通过两个不同的电机驱动扇叶。冷却风扇：由整车控制模块（VCU）利用冷却风扇低速继电器和冷却风扇高速继电器直接控制，在低速电路中，采用串联调速电阻的方式来改变风扇的转速。四、背景知识194.3DC/DC控制的工作原理DC/DC功率变换器取代了传统燃油汽车中的发电机。变压作用：DC/DC功率转换器对动力电池的输出电压进行变换后再提供给车上低压用电设备。如电动汽车转向助力电机、制动系统电机以及车身电气包括灯光、仪表、信号、风扇电机等需要12V直流电，因此必须有为12V蓄电池充电的系统。保护作用：DC/DC功率转换器具有欠压保护、过压保护、过流保护、过热保护和防反接等功能。在DC/DC功率转换器的高、低压线束接口设计上，都设计了不同接口的防反接保护装置，防止因为电路短接烧毁电子器件。实现不同电源之间的特性匹配。例如，可利用DC/DC变换器实现动力电池与蓄电池之间的特性匹配。为蓄电池充电。在电动汽车中，需要高压电源通过DC/DC变换器降压后给蓄电池充电。DC/DC的作用四、背景知识204.3DC/DC控制的工作原理位置：DC/DC变换器安装于前机舱。PEU：较多的车型将DC/DC与电机驱动系统集成在一起装在一个集成箱子中，称为PEU，如吉利EV450的PEU；还有的车型，将DC/DC与其他控制器集成在一起，便于布置与简化控制线路，如比亚迪E6。DC/DC的位置比亚迪E6 DC/DC功率转换器与空调控制器集成箱四、背景知识214.3DC/DC控制的工作原理DC/DC的位置电机控制器及DC/DC北汽EV160 DC/DC四、背景知识224.3DC/DC控制的工作原理DC/DC变换器主要由逆变器、变压器、整形电路等组成。DC/DC变换器的构造逆变器1)逆变器逆变器主要是 4 个二极管及绝缘栅型晶体管组成。通过电路板控制绝缘栅型晶体管（IGBT）的导通与截止，其作用是将动力电池的高压直流电转换为高压交流电。四、背景知识234.3DC/DC控制的工作原理2）变压器变压器由初级绕组线圈和次级绕组线圈组成，通过初级绕组线圈和次级绕组线圈的匝数的不同可以输出不同的目标电压。四、背景知识244.3DC/DC控制的工作原理3）整流器整流器主要由二极管组成，使用六个三极管，但是只应用其中的两个极，等同于二极管，每三个三极管并联在一起，增加了电流流通能力。四、背景知识254.3DC/DC控制的工作原理DC/DC的工作原理DC/DC转换器把高压直流电转换为低压直流电，其内部必须依靠逆变器把高压直流电逆变为高压交流电，然后再经过变压器转换为14V的交流低压电，在经过二极管整流，最后经过滤波电路滤波整形，形成一个趋于平稳的14V直流电压输出。四、背景知识264.3DC/DC控制的工作原理DC/DC 工作原理示意图四、背景知识274.3DC/DC控制的工作原理高压上电前，低压电路系统需要12V铅酸蓄电池供电，当高压上电后，动力电池的高压电输给电机控制器（DC/DC），电机控制器（DC/DC）通过直流转交流，再进行变压，把201.6V的高压交流电降成12V的低压交流电，在通过整流、滤波后，转换成低压直流电给12V铅酸蓄电池充电。DC/DC的工作原理四、背景知识284.3DC/DC控制的工作原理当电动汽车长期停放时，容易造成低压蓄电池亏电，将会导致车辆无法启动上电，为避免这一问题，吉利 EV450 具有智能充电功能。车辆停放过程中整车控制器VCU将持续对低压蓄电池电压进行监控，当电压低于设定值时，整车控制器VCU将唤醒BMS，同时通过电机控制器（DC/DC）给低压蓄电池进行充电，防止低压蓄电池亏电。五、任务实施295.1 实施准备安全防护：做好车辆安全防护与隔离（车辆挡块、警示隔离带、高压危险警示牌）个人防护：绝缘鞋、绝缘帽、绝缘手套、护目镜工具设备：数字万用表、解码器、放电工装实训车辆：吉利EV450辅助资料：叶子板护垫三件套、汽车内饰护套五、任务实施活动1：冷却水泵控制电路检修301.完成工作页背景知识考核。1.根据操作规范要求，完成“P1C1352-电机水泵继电器故障”的作业计划。2请绘制整车控制器及水泵电路回路线路。3读取整车故障码，以记录故障码。4检查电机冷却水泵继电器ER04。5检查电机水泵继电器控制信号线路检查。6检查VCU线束连接器（接地端子导通性）。7故障排查结果分析。8进行故障修复。9安装拆卸的部件，复原场地，整车上电，观察故障是否清除。五、任务实施31活动2：DC/DC控制电路检测1.完成工作页背景知识考核。1读取整车故障码，以记录故障码。2请完成蓄电池静态电压测量。3请完成DC/DC变换器输出电压测量。4请检查蓄电池盒和高压控制盒保险。5检查电机控制器与VCU之间的线束。6检查VCU线束连接器（端子电压）。7检查VCU线束连接器（接地端子导通性）。8故障排查结果分析。9进行故障修复。10安装拆卸的部件，复原场地，整车上电，观察故障是否清除。