纯电动汽车结构原理及检修

奇瑞M1EV纯电动汽车原理与故障诊断孙大许2016中师培训M1纯电动车采用纯电力驱动系统，实现零油耗、零排放及强动力的全新驾驶体验。整车配备29/40KW永磁同步电机、336V高压锂电池，采用自主研发的整车控制系统、高压电池管理系统及DSP控制技术，采用固定速比减速器，通过整车控制器与电机控制器及电池管理系统的协同控制，可实现整车较强的动力性和舒适性。整车同时配备了ABS制动防抱死系统，更好地保证了整车制动安全。整车系统各网络节点间通过CAN总线通讯，数据通信实时性强。一、M1EV系统组成M1原车1.3L汽油发动机起动/发电机等附件发动机控制单元ECU油箱变速箱M1原车与纯电动车动力系统区别M1纯电动车29/40KW永磁同步电机电机管理系统MCU336V锂电池包电池管理系统BMS整车管理系统VMS固定速比减速器一、M1EV系统组成左前轮右前轮左后轮右后轮内燃机变速箱ECU油箱ICUABS固定速比减速器电机电机管理系统MCU逆变器VMS电池系统BMS电池本体12V蓄电池车载用电器发电机DCDC高低压转换器CANCAN高压连接机械连接系统结构图解常规汽油车纯电动车CLM左前轮右前轮左后轮右后轮固定速比减速器12V蓄电池车载用电器DCDC高低压转换器CANBMS电池电机VMSMCU系统结构图解VMSICUMCUBMSCANCANCANMotorControlUnit电机控制单元BatteryManagementSystem电池管理系统VehicleManagementSystem整车控制系统InstrumentClusterUnit仪表显示单元CANCAN一、M1EV系统组成电动空调M1电动车通过电动压缩机满足用户制冷要求，通过PTC满足系统取暖、除霜、除雾要求。操作方法：同常规车，操作仪表台相关按钮或旋钮即可实现；说明：当动力电池电量较低时，优先考虑车辆动力性需求，强制关闭空调系统以节约电力供车辆驱动。电动助力转向通过电动转向可以解决转向困难的问题。说明：驾驶员无需手动控制，系统自动完成。电动真空助力通过电动真空泵的作用解决了由于取消发动机引起的制动踏板过硬的感觉。说明：电动真空泵位于车辆驾驶员侧的前舱内部，当驾驶员踩下制动踏板时，系统根据制动压力值自动控制泵的打开与关闭。其他部件介绍二、纯电动汽车的结构原理燃油汽车主要由发动机，底盘、车身和电气四大部分组成，纯电动汽车的结构与燃油汽车相比，主要增加了电力驱动控制系统，而取消了发动机，电力驱动控制系统的组成与工作原理如图所示，它由电力驱动主模块、车载电源模块和辅助模块三大部分组成。二、纯电动汽车的结构原理当汽车行驶时，由蓄电池输出电能(电流)通过控制器驱动电动机运转，电动机输出的转矩经传动系统带动车轮前进或后退。电动汽车续驶里程与蓄电池容量有关，蓄电池容量受诸多因素限制。要提高一次充电续驶里程，必须尽可能地节省蓄电池的能量。二、纯电动汽车的结构原理驾驶室显示操纵台蓄电池电源充电控制器辅助动力源动力转向单元能源管理系统中央控制单元辅助装置（照明、空调等）车轮车轮机械传动装置电机驱动控制器电网电源加速踏板制动踏板档位杆车载电源模块辅助模块电力驱动主模块方向盘控制信号流向；动力电源流向；机械方式连接二、纯电动汽车的结构原理1．电力驱动主模块电力驱动主模块主要包括中央控制单元、驱动控制器、电机、机械传动装置和车轮等。它的功用是将存储在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动能，并能够在汽车减速制动时，将车轮的动能转化为电能充入蓄电池。中央控制单元根据加速踏板和制动踏板的输入信号，向驱动控制器发出相应的控制指令，对电动机进行启动、加速、减速、制动控制。二、纯电动汽车的结构原理1．电力驱动主模块驱动控制器是按中央控制单元的指令和电动机的速度、电流反馈信号，对电动机的速度、驱动转矩和旋转方向进行控制。驱动控制器必须和电动机配套使用。电机在电动汽车中被要求承担电动和发电的双重功能，即在正常行驶时发挥其主要的电动机功能，将电能转化为机械能；在减速和下坡滑行时又被要求进行发电，将车轮的惯性动能转化为电能。机械传动装置是将电动机的驱动转矩传输给汽车的驱动轴，从而带动汽车车轮行驶。二、纯电动汽车的结构原理2．车载电源模块电源电源模块主要包括蓄电池电源、能量管理系统和充电控制器等。它的功用是向电动机提供驱动电能、监测电源使用情况以及控制充电机向蓄电池充电。纯电动汽车的能量管理主要是指电池管理系统，它的主要功用是对电动汽车用电池单体及整组进行实时监控、充放电、巡检、温度监测等。充电控制器是把交流电转化为相应电压的直流电，并按要求控制其电流。二、纯电动汽车的结构原理3.辅助模块辅助系统主要包括辅助动力源、动力转向系统、驾驶室显示操纵台和各种辅助装置等。辅助系统除辅助动力源外，依据不同车型而不同。辅助动力源主要由辅助电源和DC/DC功率转换器组成，其功用是供给电动汽车其它各种辅助装置所需要的动力电源，一般为12V或24V的直流低压电源，它主要给动力转向、制动力调节控制、照明、空调、电动窗门等各种辅助装置提供所需的能源。二、纯电动汽车的结构原理3.辅助模块动力转向系统为实现汽车的转弯而设置的，它由转向盘、转向器、转向机构和转向轮等组成。作用在转向盘上的控制力，通过转向器和转向机构使转向轮偏转一定的角度，实现汽车的转向。二、纯电动汽车的结构原理驾驶室显示操纵台类同于传统汽车驾驶室的仪表盘，不过其功能根据电动汽车驱动的控制特点有所增减，其信息指示更多地选用数字或液晶屏幕显示。辅助装置主要有照明、各种声光信号装置、车载音箱设备、空调、刮水器、风窗除霜清洗器、电动门窗、电控玻璃升降器、电控后视镜调节器、电动座椅调节器、车身安全防护装置控制器等。它们主要是为提高汽车的操控性、舒适性、安全性而设置的，根据需要进行选用。三、驱动系统布置形式电动汽车的驱动系统是电动汽车的核心部分，其性能决定着电动汽车运行性能的好坏。电动汽车的驱动系统布置取决于电机驱动系统的方式，可以有多种多样。常见的驱动系统布置形式如图所示。三、驱动系统布置形式(1)传统的驱动模式。图（a）与传统汽车驱动系统的布置方式一致，带有变速器和离合器，只是将发动机换成电动机，属于改造型电动汽车。这种布置可以提高电动汽车的起动转矩，增加低速时电动汽车的后备功率。三、驱动系统布置形式(2)电动机-驱动桥组合式驱动模式。图（b）和（c）取消了离合器和变速器，但具有减速差速机构，由1台电动机驱动两车轮旋转。优点是可以继续沿用当前发动机汽车中的动力传动装置，只需要一组电动机和逆变器。三、驱动系统布置形式(2)电动机-驱动桥组合式驱动模式。这种方式对电动机的要求较高，不仅要求电动机具有较高的起动转矩，而且要求具有较大的后备功率，以保证电动汽车的起动、爬坡、加速超车等动力性。三、驱动系统布置形式(3)电动机-驱动桥整体式驱动模式。图（d）是将电动机装到驱动轴上，直接由电动机实现变速和差速转换。这种传动方式同样对电动机有较高的要求，大起动转矩和后备功率，不仅要求控制系统有较高的控制精度，而且要具备良好的可靠性，从而保证电动汽车行驶的安全、平稳。三、驱动系统布置形式(4)轮毂电机驱动模式。图（e）和（f）同图（d）布置方式比较接近，将电动机直接装到了驱动轮上，由电动机直接驱动车轮行驶。四、纯电动汽车的特点（1）无污染，噪声低纯电动汽车不产生排气污染，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，有“零污染”的美称；电动汽车无内燃机产生的噪声，电动机噪声小。（2）能源效率高，多样化电动汽车的能源效率已超过汽油机汽车，特别是在城市运行。电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用。四、纯电动汽车的特点另一方面，电动汽车的应用可有效地减少对石油资源的依赖，可将有限的石油用于更重要的方面。向蓄电池充电的电力可以由煤炭、天然气、水力、核能、太阳能、风力、潮汐等能源转化。除此之外，如果夜间向蓄电池充电，还可以避开用电高峰，有利于电网均衡负荷，减少费用。当仪表显示电量较低时,及时给电池充电以防使用过程中动力电池亏电；清洗车辆时请勿对准车身后部和前舱部分直喷，最好直接用毛巾擦拭。禁止私自拆卸车身零部件；车辆长期不使用时，建议把前舱12V蓄电池的负极拔掉。定期对电池充放电一次。及时充电，避免电池过放。日常维护第二节M1EV故障诊断车辆运输过程中保证电量SOC在40%左右；电池的最高温度不能超过60度。电池在任何时候不能出现短路，重物和尖的物品不能跌落到电池上电池不能在潮湿的环境内存放，不能溅水在上面。存储与运输第二节M1EV故障诊断如果发现整车异常，在未得到专业维修人员的许可下，不允许对车辆进行使用，不允许擅自修理。禁止随便触摸或者拆卸高压部件：高压电池、电机控制器、高压线束（高压电缆的颜色为橙黄和粗细明显区别于传统的低压线束）。维修人员对车辆进行维修时，必须正确的按照维护说明操作，不正当的操作会对车辆及人身安全造成非常危险的后果。当电池着火时不能用水去熄灭和磷酸铵盐灭火器，着火时应用干沙，氮气和氩气灭火器。高压安全注意事项第二节M1EV故障诊断动力电池过热：动力电池温度过高时，LED常亮M1电动车相关报警、指示信号动力电池切断：动力蓄电池处于切断状态时，LED常亮低电量提示：当动力电池的SOC低时LED常亮，提示驾驶员需充电动力电池故障：当动力电池发生故障时，LED常亮注意：当钥匙打到ON的时候，相关报警灯会进行自检,自检完成以后，如果系统正常，故障灯为熄灭状态。第二节M1EV故障诊断M1电动车相关报警、指示信号系统故障：当系统出现故障，不能正常工作时，LED常亮或闪烁车辆准备就绪指示：只有该灯亮时，车辆才可以正常行驶，且驾驶过程中常亮外接充电指示灯：当车辆外接充电手柄连接或者正在充电时，LED常亮电机及控制器过热报警：当驱动电机或电机控制器过热时，LED常亮注意：当钥匙打到ON的时候，相关报警灯会进行自检,自检完成以后，如果系统正常，故障灯为熄灭状态。第二节M1EV故障诊断LCD状态显示解析辅助仪表显示：收音机频道、时间；档位、车速、里程；电池电压、电流、温度等车速显示电机转速动力电池SOC车辆准备就绪指示动力电池断开系统故障动力电池故障动力电池过温电量低提示第二节M1EV故障诊断故障排查与处理1钥匙打到ON档后，仪表所有灯不亮或闪烁或比较暗；1.请检查前舱12V电池的端子是否被拔掉，若被拔掉，请连接后再试。2.在蓄电池连接仪表灯不亮，说明12V蓄电池严重亏电，需更换电池；3.仪表灯闪烁或变暗，说明12V蓄电池亏电，需要及时对12V电池充电或者更换。1.仪表灯不亮：12V电池的端子被拔掉或者蓄电池严重亏电。2.仪表灯闪烁或者比较暗：蓄电池亏电。第二节M1EV故障诊断故障排查与处理1钥匙打到ON档后，仪表所有灯不亮或闪烁或比较暗；不更换电池的方法：在高压电池电量良好并且充电线断开的情况下，可以通过搭铁线将蓄电池与有电的12V蓄电池连接，钥匙拧至ON位置使高压继电器吸合，DCDC开始工作以后即可断开搭铁线连接，在操作过程中请注意安全，正负极不要反接或短接。判断DCDC工作的方法：1.仪表LED指示电池电流为负值；2.通过电压表测试蓄电池两端的电压大于13V。1.仪表灯不亮：12V电池的端子被拔掉或者蓄电池严重亏电。2.仪表灯闪烁或者比较暗：蓄电池亏电。第二节M1EV故障诊断蓄电池故障灯常亮；1.首先尝试通过钥匙重复上电、断电操作能否清除故障灯，如不能请参照下述方法；2.更换蓄电池或者给蓄电池补充电。操作方法可参照上一问题第三条方法；3.若为DCDC不能给小电池充电原因，需要维修人员对故障进行排查；可能原因包括下述一个或多个：线束问题，DCDC保险烧断，DCDC本体损坏。上述问题需要维修人员根据整车维修手册进行维修。1.由于存放时间过长或者使用不当导致12V蓄电池电压较低；2.高低压转换器DCDC故障，不能给小电池充电。第二节M1EV故障诊断高压电池故障灯常亮，整车不能Ready；1.首先尝试