新能源汽车保养与故障诊断技术课件：新能源汽车综合故障诊断与排除方法

《新能源汽车保养与故障诊断技术》

新能源汽车综合故障诊断与排除方法任务一

诊断与排除高压驱动组件故障《新能源汽车保养与故障诊断技术》能力模块六

新能源汽车综合故障诊断与排除方法CONTENTS目录高压驱动系统外部组成故障诊断高压控制组件的功能及数据流情境导入一辆行驶约35000km的秦EV，客户反应启动秦EV车辆，仪表“OK”灯不亮仪表显示“EV功能受限”上电不成功。维修技术主管使用诊断仪扫描全车故障码报出P1A3400故障码，你知道这是什么故障吗?如何针对该故障进行检修呢?01高压驱动系统外部组成新能源汽车与普通燃油汽车最重要的区别在于电机驱动系统。电机驱动系统是纯电动汽车三大核心部分之一，相当于纯电动汽车行驶的“躯干”。电机驱动系统主要由电机、电机控制器、减速器总成和冷却系统组成。一、高压驱动系统外部组成一、高压驱动系统外部组成（一）电机电机是以磁场为媒介进行机械能和电能互相转换的电磁装置，是驱动电动汽车行驶的动力装置。电机主要由电机的转子、定子、电机外壳、旋转变压器(也称旋变传感器，简称旋变)、前后转子轴承、电机前后端盖以及三相电缆等部件组成，如下图所示为永磁同步电机结构。一、高压驱动系统外部组成（一）电机电动汽车驱动电机主要分为直流有刷电机、交流异步电机、永磁同步电机、开关磁阻电机，四类电机的优缺点如下表所示：类别优点缺点外观直流有刷电机电机技术比较成熟，控制方式容易，调速优良。机械结构复杂，导致瞬时过载能力和电机转速受到限制；电机的机械结构产生损耗，提高维护成本。

交流异步电机结构简单，运行可靠耐用，维修方便，效率高，比功率大，适合高速运转速运转的情况下电机的转子发热严重，控制系统复杂，电机本体成本高，效率和功率密度偏低一、高压驱动系统外部组成（一）电机接上一页表格：永磁同步电机高效，高控制精度，高转矩密度，良好的转矩平稳性和低振动噪声功率范围较小，电机及控制系统成本较高

开关磁阻电机结构简单坚固，可靠性高，质量轻，成本低，效率高，温升低，易于维修，直流调速四通的可控性好的优良特性，适用于恶劣环境。——一、高压驱动系统外部组成电机控制器(MCU)是纯电动汽车驱动电机控制系统的重要组成部件，它主要起到调节电机运行状态，使其满足整车不同运行要求的目的。具体来说就是MCU从整车控制器获得整车需求(挡位、加速、制动等指令)，从动力电池获得电能，经自身逆变器调制，获得驱动电机所需电能，从而使电机的转速和转矩满足整车的要求(启动、加速、制动、减速、爬坡、能量回收等)，如图所示。（二）电机控制器一、高压驱动系统外部组成驱动控制：MCU内部的逆变器将动力电池提供的两相直流电逆变为电压、频率可调的三相交流电，供给驱动电机并驱动汽车运行。速度控制：采用PWM控制改变逆变器输出的三相交流电的电压和频率就可以改变电机的转速转矩，从而对汽车进行调速。方向控制：通过改变逆变器中GBT的导通顺序就可以改变输出三相交流电的相序,实现电机反转，从而改变汽车的运行方向。制动控制：驱动电机作为发电机运行将动能变为电能产生三相交流电，经逆变器变为直流电反馈回动力电池，进行再生制动。（二）电机控制器驱动电机控制器对驱动电机的控制分为驱动控制、速度控制、方向控制和制动控制。减速器介于驱动电机和驱动半轴之间，将驱动电机的动力输出轴通过花键直接与减速器输入轴齿轮连接。一方面减速器将驱动电机的动力传给驱动半轴，起到降低转速增大扭矩作用，另一方面满足汽车转弯及在不平路面上行驶时，左右驱动轮以不同的转速旋转，保持车辆的平稳运行。其结构组成如图所示。一、高压驱动系统外部组成（三）减速器总成一、高压驱动系统外部组成（四）电驱冷却系统电驱系统中的驱动电机和电机控制器，在运行过程中会产生大量的热，这些热量会对电驱系统的正常工作和使用寿命造成不良影响。电驱冷却系统结构组成如图所示。02高压控制组件的功能及数据流二、高压控制组件的功能及数据流（一）高压控制组件的功能纯电动汽车高压控制组件在驱动系统中的功能如下表所示。高压控制组件功能动力蓄电池包提供电压电流到高压配电箱。高压配电箱分配高压电流给电机控制器。电机控制器1）将动力蓄电池包提供的高压直流电逆变成高压交流电，通过三相线供给驱动电机，同时通过低压DC/DC转换器，将高压电转化为12V的低压电，为整车所有低压电器供电。2）在起动电池亏电时，DC会给起动电池充电，保证起动电池一直有电。3）主要是将外界输入的信号进行处理井转换成驱动电机功率信号。电机将电机控制器传输过来的电能转换成机械能传输给减速器总成。减速器将动力蓄转矩经传动系统的传递作用于驱动轮，来驱动车轮行驶。电驱冷却系统用于对整个电机驱动系统进行冷却,保证电机驱动系统温度在正常的工作范围内。动力线用于所有电压电流的传递。二、高压控制组件的功能及数据流（二）高压控制组件的数据流当纯电动汽车高压控制系统出现故障时，由于高压部件高度集成，可能涉及的故障部件也较多，一般先需要通过解码器读取故障码和数据流，缩小故障范围，以秦EV为例，高压控制系统故障数据流见下表所示。编号DTC描述应检查部件1P1A0000严重漏电故障检查动力电池、电驱动总成、充配电总成、空调压缩机和PTC2P1A0100一般漏电故障检查动力电池、电驱动总成、充配电总成、空调压缩机和PTC3P1A0200BIC1工作异常故陪检查动力电池4P1A0300BIC2工作异常故障检查动力电池5P1A0400BIC3工作异常故障检查动力电池6P1A0500BIC4工作异常故障检查动力电池二、高压控制组件的功能及数据流（二）高压控制组件的数据流接上一页表格：7P1A0600BIC5工作异常故陪检查动力电池8P1A0700BIC6工作异常故陪检查动力电池9P1A0800BIC7工作异常故障检查动力电池10P1A0C00BIC1电压采样异常故障检查动力电池11P1AOD00BIC2电压采样异常故障检查动力电池12P1AOE00BIC3电压采样异常故障检查动力电池13P1AOF00BIC4电压采样异常故障检查动力电池14P1A1000BIC5电压采样异常故障检查动力电池15P1A1100BIC6电压采样异常故障检查动力电池16P1A1200BIC7电压采样异常故障检查动力电池17P1A2000BIC1温度采样异常故障检查动力电池二、高压控制组件的功能及数据流（二）高压控制组件的数据流接上一页表格：18P1A2100BIC2温度采样异常故障检查动力电池19P1A2200BIC3温度采样异常故障检查动力电池20P1A2300BIC4温度采样异常故障检查动力电池21P1A2400BIC5温度采样异常故障检查动力电池22P1A2500BIC6温度采样异常故障检查动力电池23P1A2600BIC7温度采样异常故障检查动力电池24P1A3400预充失败故障检查动力电池、电驱动总成、充配电总成、空调压缩机和PTC、漏电传感器25P1A3522动力电池单节电压严重过高检查动力电池26P1A3622动力电池单节电压一般过高检查动力电池27P1A3721动力电池单节电压严重过低检查动力电池28P1A3922动力电池单节温度严重过高检查动力电池二、高压控制组件的功能及数据流（二）高压控制组件的数据流接上一页表格：29P1A3A22动力电池单节温度一般过高检查动力电池30P1A3B21动力电池单节温度严重过低检查动力电池31P1A3C00动力电池单节温度一般过低检查动力电池32P1A3D00负极接触器回检故障动力电池包、低压线束33P1A3E00主接触器回检故障动力电池包、低压线束34P1A3F00预充接触器回检故障动力电池包、低压线束35P1A4000充电接触器回检故障动力电池包、低压线束36P1A4100主接触器烧结故障动力电池包、低压线束37P1A4200负极接触器烧结故障动力电池包、低压线束38P1A4800因电机控制器断开主接触器电驱动总成、低压线束二、高压控制组件的功能及数据流（二）高压控制组件的数据流接上一页表格：39P1A4C00漏电传感器失效故障漏电传感器、低压线束40P1A4D04电流霍尔传感器故障电流霍尔传感器、低压线束41P1A5200碰撞系统故障安全气囊ECU、低压线束、电池管理器42U011000与电机控制器通讯故障电驱动总成、低压线束43U110387与气囊ECU通讯故障气囊ECU、低压线束44P1A5C00分压接触器1回检故障动力电池包、低压线束45P1A6000高压互锁1故障电池管理器、充配电总成、维修开关、电驱动总成、低压线束、PTC、电池加热器46U20B000BIC1CAN通讯超时故障动力电池包、低压线束47U20B100BIC2CAN通讯超时故障动力电池包、低压线束48U20B200BIC3CAN通讯超时故障动力电池包、低压线束二、高压控制组件的功能及数据流（二）高压控制组件的数据流接上一页表格：49U20B300BIC4CAN通讯超时故障动力电池包、低压线束50U20B400BIC5CAN通讯超时故障动力电池包、低压线束51U20B500BIC6CAN通讯超时故障动力电池包、低压线束52U20B600BIC7CAN通讯超时故障动力电池包、低压线束53U029787与车载充电器通讯故障车载充电器、低压线束54P1AC000气囊ECU碰撞报警安全气囊ECU、低压线束、电池管理器55P1AC800正极接触器回检故障动力电池包、低压线束56U029C00电池管理器与VTOG通讯故障电池管理器、VTOG通讯模块、低压线束57U029800电池管理器与DC通讯故障电池管理器、DC、低压线束58U02A200与主动泄放模块通讯故障电池管理器、主动泄放模块、低压线束二、高压控制组件的功能及数据流（二）高压控制组件的数据流接上一页表格：59U016400与空调通讯故障电池管理器、空调控制器、低压线束60U02A100与漏电传感器通讯故障漏电传感器、低压线束61U023487与电池加热器通讯故障电池加热器、低压线束62P1ADE00因空调系统故障导致无法进行电池冷却空调系统63P1ADF00因空调系统故障导致无法进行电池内循环空调系统64P1AE000因空调系统故障故障导致无法进行电池加热空调系统65P1AE100因电池加热器故障导致无法进行电池加热电池加热器66P1AD44B充电口温度一般过高1充电口、温度传感器67P1AD54B充电口温度一般过高2充电口、温度传感器68P1AD698充电口温度一般过高3充电口、温度传感器二、高压控制组件的功能及数据流（二）高压控制组件的数据流接上一页表格：69P1AD900充电口温度采样点异常充电口、温度传感器70P1A5B00因双路电供电故障断开接触器电池管理器、充配电总成、低压线束71P1A5500电池管理器12V电源输入过高电池管理器、充配电总成、低压线束72P1A5600电池管理器12V电源输入过低电池管理器、充配电总成、低压线束73P1AC200高压互锁2故障电池管理器、充配电总成、低压线束74P1AE800直流充电正极接触器回检故障电池管理器、充配电总成、低压线束75P1AE900直流充电负极接触器回检故障电池管理器、充配电总成、低压线束76U014087与BCM通讯故障电池管理器、车身控制器、低压线束77U012187与ABS通讯故障电池管理器、ABS、低压线束二、高压控制组件的功能及数据流（二）高压控制组件的数据流接上一页表格：78U015587与组合仪表通讯故障电池管理器、组合仪表、低压线束79P1AEA00PTC短路故障PTC、低压线束、高压线束80U014B87与直流充电柜通讯故障电池管理器、直流充电柜、低压线束81P1AEC00直流充电柜故障电池管理器、直流充电柜、低压线束82P1AF100烧结光耦不导通电池管理器、充配电总成、低压线束83P1AF000烧结光耦误导通电池管理器、充配电总成、低压线束84P1AF200直流充电机电压输出异常电池管理器、直流充电柜、低压线束85P1AF300直流充电柜主动停止充电电池管理器、直流充电柜、低压线束86U014B87与直流充电柜通讯故障电池管理器、直流充电柜、低压线束87P1AF400直流充电柜能力不足电池管理器、直流充电柜、低压线束03故障诊断三、故障诊断（一）P1A3400预充失败故障尝试清除故障码，多次上电查看故障码能否清除，若能则为历史故障码。若故障码不能清除，则完成下面的检查步骤:检查IG3配电是否正常，管理器、配电箱和电池包低压接插件针脚是否有歪斜或退针；若配电正常，且无端子异常，则用VDS读取电池管理器数据流，查看各接触器是否动作;a、若无动作，则查询对应接触器供电及控制脚电压是否正常:b、若接触器正常动作则用VDS读取整车控制器的数据流，再一次上OK电的过程中，观察母线电压是否到达正常值(HDE约为400V及以上)，若正常，预充成功；若不正常则更换高压配电箱；

c、更换配电箱后，若还报预充失败，更换动力电池包。三、故障诊断（二）P1A0200-P1A0A00BIC1-7工作异常故障尝试清除故障码，多次上电看故障码能否清除，若能则为历史故障码；故障码不能清除，则更换动力电池包;三、故障诊断（三）U20B000-U20B800BIC1-7CAN通讯超时故障车辆上ON挡电，先清除故障码，OFF挡电拔插蓄电池后重新上电；故障码还出现，先看主驾下方电池包低压接插件是否正常；ON挡电时，检测电池包到电池管理器之间的线束通讯转换模块供电是否正常；a、检查管理器端通讯转换模块供电是否正常，若不正常检查电池管理器低压供电是否正常；b、检查电池包对应线束端通讯转换模块供电脚对地电压是否约为12V，若不正常更换该线束;若以上电压均正常，需要检查CAN线，在ON档电时测量此时K156-10对地电压是否为1.5V~2.5V，K156-01对地电压是否为2.5V~3.5V，若不正常，更换该线束；若以上都正常，则更换动力电池包；三、故障诊断（四）P1A0000严重漏电故障OFF档，检查高压模块是否漏电。断开动力电池直流母线。拔去前、后驱动电机控制器、车载充电器高压接插件用绝缘阻值测试仪测量前、后电机控制器、车载充电器高压线端绝缘阻值，若阻值小于500kΩ则该零部件漏电，需进行更换。断开动力电池直流母线。测量PTC、压缩机和电池加热PTC线束端绝缘阻值，若小于500kΩ则该零部件漏电，需进行更换。断开高压配电箱处的高压接插件，用绝缘阻值测试仪分别测试高压配电箱端高压接插件接口端子对地的绝缘阻值，若小于500kΩ则该零部件漏电，需进行更换。若以上都正常，且在OK挡时一直报严重漏电，更换动力电池包。三、故障诊断（五）P1A4100主接触器烧结故障测量高压配电箱电池直流母线正极和前电控直流母线正极是否导通，若导通则为主接触器烧结，此时更换配电箱。（六）PIAC100高压互锁1故障若报"高压互锁1"，即驱动系统互锁。先观察相应高、低压接插件，若虚接则处理接插件；若退针则更换相应零部件。若无明显虚接，则按上述驱动系统高压互锁原理图，检测图中各模块互锁输入、输出信号线是否导通，如果不导通更换相应的零部件或线束。三、故障诊断（七）PIAC200高压互锁2故障若报“高压互锁2”，即充电系统互锁。先观察相应高、低压接插件，若虚接则处理接插件；若退针则更换相应零部件。若无明显虚接，则按上述充电系统高压互锁原理图，检测图中各模块互锁输入、输出信号线是否导通，如果不导通更换相应的零部件或线束。以上正常，则检查高压配电箱空调保险是否熔断，若熔断则更换高压配电箱。谢

谢

观

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诊断与排除绝缘故障《新能源汽车保养与故障诊断技术》能力模块六

新能源汽车综合故障诊断与排除方法CONTENTS目录故障原因分析故障处理办法故障诊断流程情境导入小李几年前购买了一辆秦EV电动汽车，某天出行大雨倾盆，小李冒雨将车从公司开回了家，第二天车辆上电时发现仪表报绝缘故障，车辆无法高压上电。随后小李的车辆被送至新能源汽车服务站，售后技术人员经检查，初步确定是高压系统漏电故障，如果你是该技术人员，你会如何诊断与排除该故障呢?01故障原因分析纯电动汽车整车结构与传统燃油车相似，但其动力源和驱动系统有很大区别。纯电动汽车是以纯电池动力来驱动车辆运行的，其动力电池的输出电压大部分都在DC/72V至DC/600V之间甚至更高。根据《GB3805安全电压》的要求，人体的安全电压一般是DC/36V。电动汽车动力电池输出的直流电压区间已远远超过了该安全电压，因此，整车电安全是纯电动汽车安全问题的一个重要方面，重点关注的是高压系统的绝缘故障。由于纯电动汽车存在高压部件，为防止绝缘失效造成的人身安全隐患，车辆设置有对整车高压部件绝缘电阻的监控装置，当绝缘电阻低于设定的闯值时确认为绝缘故障。一、故障原因分析（一）绝缘故障定义一、故障原因分析针对纯电动汽车整车高压系统的绝缘故障可分为两个部分来进行展开分析。一部分为动力电池内部，包含动力电池模组、配电铜排、高压检测回路、配电盒等零部件；另一部分为电池外部的高压系统，包含高压配电箱、驱动电机、电机控制器、直流变换器、车载充电器、直流加热系统、制冷空调系统及外部高压线束等高压零部件。（二）绝缘故障原因分析1.动力电池内部的绝缘故障原因电解液泄露、外部液体侵入、绝缘层被破坏等因素，造成动力电池模组或单体出现了异常的导电回路而导致绝缘故障。此类故障发生后可能会造成较严重的后果。

如：打火烧蚀、模块内单体短路等故障；电池管理单元有大量线缆通过连接器接入，若出现凝露或电金属迁移等，容易在内部产生各种潜在导通路径，出现绝缘故障；一、故障原因分析（二）绝缘故障原因分析1.动力电池内部的绝缘故障原因电池模组内部由于振动、冲击等导致磨损、错位，若出现绝缘纸、蓝膜失效等情况，亦会导致绝缘故障;电池管理系统BMS和配电盒这两个部件由于是直接接入高压的，若出现隔离失效，也会出现绝缘故障。一、故障原因分析（二）绝缘故障原因分析2.动力电池外部高压系统故障原因外部高压配电回路主要包括高压连接器和高压电缆，该部分故障比较多的情况有两种：一种是配件的质量问题，供应商在处理高压电缆屏蔽层时工艺不当，导致屏蔽丝与功率端子异常接触，引起绝缘故障;另一种是绝缘层在长时间运行后容易老化，导致绝缘性能降低或绝缘层开裂，引起绝缘故障;驱动电机、电机控制器、直流变换器、车载充电器、直流加热系统、制冷空调系统等高压用电部件内部出现绝缘故障。对于这类故障处理，把各部件系统内部的高压连接器及高压电缆绝缘故障排除后，就只需考虑部件内部的自身相关绝缘防护是否合理。一、故障原因分析（二）绝缘故障原因分析02故障诊断流程二、故障诊断流程结合现场故障具体表现，绝缘故障有着不同的种类，且故障部件呈多样表现，初步排查可依照着如下步骤实施:(1)如车辆的仪表能正常显示，并正确反映是否有故障，那么说明BMS绝缘监测系统本身应该是正常工作的。(2)如车辆的仪表显示绝缘无连接(也有对应的故障代码)，此时应该检查低压控制线路是否正确或可靠连接。低压连接的线路问题排除时，同时需要对CAN线的总线通信故障排除，测量终端电阻的阻值是否正常，一般接近60Ω，若测得电阻偏差较大，推断信号可能被削弱，CAN通信异常。二、故障诊断流程结合现场故障具体表现，绝缘故障有着不同的种类，且故障部件呈多样表现，初步排查可依照着如下步骤实施:(3)若车辆组合仪表显示绝缘故障，则车辆绝缘故障出现在高压回路中，高电压部件有绝缘过低电阳现象产生，务必及时检查高电压部件。由于绝缘故障的检测系统无法定位绝缘故障具体位置，故需人工现场予以逐步实施初步排查:排查高压回路前提务必要求操作人员严格依照着高压操作安全规程实施，穿戴好防护用品，对工具进行绝缘性细致检查。并且实操期间，绝缘手套应戴好，绝缘靴务必穿好，站立于绝缘台上面操作。放电5分钟左右，直至电压低于人体安全电压方可操作。排查车辆底部电池高压分配盒，拔掉电池高压分配盒所连接相应高压式配电箱高压线束所有插接件，将高压回路分成前/后部分，前部分一般指向车辆前舱高压的用电部件;后部分指向车辆底部电池包。二、故障诊断流程结合现场故障具体表现，绝缘故障有着不同的种类，且故障部件呈多样表现，初步排查可依照着如下步骤实施:电池绝缘性检测用绝缘测试仪测试电池的正负极对车身的绝缘电阻，若绝缘值低于绝缘预警的电阻闯值，则确定电池漏电，存在绝缘故障。否则检测前舱部分高压配电箱高压线束对车身的绝缘性。绝缘问题若发生于电池箱端，则拔掉所有电池组进入到电源分配盒的线束，确保电源分配盒为孤立装置，与电池无连接。测量电源分配盒的铜排对车身底盘的绝缘电阻，若为过低电阻，表明电源的分配盒潜在故障问题，相反情况下则无故障问题:同样测量电池组部分正负极线束对车身底盘的绝缘值，若过低情况下则表明所对应电池组已发生了绝缘问题，此时需要对电池自身原因予以细致排查。二、故障诊断流程结合现场故障具体表现，绝缘故障有着不同的种类，且故障部件呈多样表现，初步排查可依照着如下步骤实施:绝缘问题若发现于前部分高压的配电箱端，则依次拔掉高压盒的高压电器负载接线，如驱动电机、DC/DC、空调压缩机、PTC、充电机等，同时测量高压配电箱内的总正总负对电底盘的绝缘电阻。如上述某个负载接线拔掉后，绝缘正常或者提升了，说明该负载存在绝缘问题，依次拔掉所有负载，即可确认故障点。二、故障诊断流程在上述过程，所提到的电动汽车绝缘等级如下表所示。绝缘等级标准绝缘等级差低于100Ω/V绝缘等级良介于100-500Ω/V之间绝缘等级优大于5002/V二、故障诊断流程在上述过程，所提到的电动汽车高压线束绝缘性能要求如下表所示。线束名称测量部位标准动力电池高压电缆电源正极(B脚)绝缘阻值21.4MΩ

电源负极(A脚)绝绿阻值21.0MΩ电机控制器电缆电源正极(B脚)绝缘阻值2100MΩ

电源负极(A脚)绝缘阻值2100MΩ快充线束电源正极(B脚)绝缘阻值无穷大

电源负极(A脚)绝绿阻值无穷大慢充线束电源正极(L脚)绝缘阻值220MΩ

电源负极(N脚)绝缘阻值220MΩ二、故障诊断流程接上一页表格：高压附件线束DC/DC电源正极(A脚)绝缘阻值220MΩ

PTC电源正极(B脚)绝缘阻值2500MΩ

压缩机电源正极(C脚)绝缘阻值25MΩ

PTC-A组负极(D脚)绝缘阻值2500MΩ

充电机电源正极(E脚)绝缘阻值220MΩ

充电机电源负极(F脚)绝缘阻值220MΩ高压附件线束充电机电源正极(E脚)绝缘阻值≥20MΩ

充电机电源负极(F脚)绝缘阻值≥20MΩ

DC/DC电源负极(G脚)绝缘阻值≥20MΩ

压缩机电源负极(H脚)绝缘阻值≥5MΩ

PTC-B组负极(J脚)绝缘阻值≥500MΩ慢充充电线交流电源正极(L脚)绝缘阻值≥20MΩ二、故障诊断流程在上述过程，所提到的电动汽车高压部件绝缘性能要求如下表所示。高压零部件标准值动力电池动力电池正极绝缘电阻≥1.4MΩ；负极绝缘电阻≥1.0MΩ车载充电机环境温度23℃±2℃和相对湿度45%～75%时，车载充电机正负极输出与车身(外壳)之间的绝缘电阻≥1000MΩ；环境温度23℃±2℃和相对湿度90%～95%时，车载充电机正负极输出与车身(外壳)之间的绝缘电阻≥20MΩ。DC-DC环境温度23℃±2℃和相对湿度80%～90%时高压输入与车身(外壳)绝缘电阻≥1000MΩ;环境温度-20℃～65℃和工作湿度5%～85%时高压输入与车身(外壳)绝缘电阻≥2