《通讯系统故障诊断与检修》-教学课件1.1整车控制系统认知-.9

学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》123456学习导航7情境导入学习小结实践技能拓展阅读理论知识学习目标自主学习天职师大汽车职业教育研究所

小王是新能源汽车某4S店的汽车维修工，一台纯电动汽车的仪表上显示多个系统故障，用诊断仪连接后任何系统都不能进入。经过诊断是网关控制器损坏，请问你知道网关的位置及拆装先后顺序吗？自主学习情境导入学习目标理论知识拓展阅读实践技能学习小结天职师大汽车职业教育研究所《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》学习单元1.1整车控制系统认知1．能够迅速找到BMS、电池热管理控制器、网关控制器等的位置；2．能够正确拆卸中控装饰、换挡装饰等内饰；3．能够正确拆卸网关控制器；4．能够正确拆卸主控制器；5．能够正确检查车辆是否上电正常。自主学习情境导入学习目标理论知识拓展阅读实践技能学习小结天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》1.1.2整车控制系统的功能1.1.3整车控制系统的控制策略1.1.4比亚迪E5的整车控制系统1.1.1整车控制系统组成自主学习情境导入学习目标理论知识拓展阅读实践技能学习小结天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》1.1.1整车控制系统组成整车控制系统（VMS：VehicleManagementSystem），是电动汽车的神经中枢，承担了各系统的数据交换、信息传递、整车状态监测、安全控制、故障诊断、驾驶员意图解析、动力电池能量管理等作用，对电动汽车的动力性、经济性、安全性和舒适性等有很大影响。天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》1.1.1整车控制系统组成整车控制采用分层控制方式：通常是整车控制器做为第一层，其他各控制器为第二层，各控制器之间通过CAN网络进行信息交互，共同实现整车的功能控制。天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》1.整车控制系统的分层控制VCU-整车控制器，MCU-电机控制器，BMS-电池管理系统，CHG-车载充电机，EAS-空调压缩机，ICM-仪表控制单元，Motor-电机BatteryPack-电池包Charger-充电器，A/C-空调，Instrument-仪表1.1.1整车控制系统组成整车控制系统通常由多个控制单元、传感器、控制器及CAN通信网络组成。通常有：动力网（P-CAN）、对应的控制单元（BMS、电机控制器、车载充电机、DC/DC等）以及对应的传感器/控制器；舒适网（V-CAN）、对应的控制单元（组合仪表、空调ECU、转向ECU、制动ECU等）以及对应的传感器/控制器。动力网和舒适网都连接到整车控制器上，整车控制器作为最上层控制器负责总体控制、协调各个控制单元工作以及信息的统筹管理等工作。天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》2.整车控制系统的组成

1.1.2整车控制系统的功能1.1.3整车控制系统的控制策略1.1.4比亚迪E5的整车控制系统1.1.1整车控制系统组成自主学习情境导入学习目标理论知识拓展阅读实践技能学习小结天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》1.1.2整车控制系统的功能天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》序号功能1整车能量优化管理2驾驶员意图解释3驱动控制4制动能量回馈控制5充电过程控制6车辆状态的实时监测和显示序号功能7高低压上下电控制8故障诊断与处理9整车CAN通信网络管理10电动化辅助系统管理11远程控制1.整车能量优化管理整车控制器通过对电机驱动系统、电池管理系统、空调系统、电加热系统等的协调和管理，实现延长动力电池使用寿命、提高整车能量利用效率、提高续驶里程的目的。天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》1.1.2整车控制系统的功能2.驾驶员意图解析整车控制系统根据加速踏板和制动踏板信号，解析驾驶员的驾驶意图（如加速、减速、制动等），即根据控制策略中相关的计算规则，将驾驶员发出的加速踏板信号和制动踏板信号转化电机的转矩命令直接或通过CAN总线传送给电机控制器，控制电机控制器的输出功率。3.驱动控制整车控制器根据动力电池信息、驾驶员对车辆的操纵输入（加速踏板信号、制动踏板信号和挡位信号）、车辆运行状态、行驶路况及环境等信息进行分析和处理，向相关部件控制器发出指令，控制电机的运行状态；包括起步、加速、怠速、减速、跛行等。1.1.2整车控制系统的功能1.1.3整车控制系统的控制策略1.1.4比亚迪E5的整车控制系统1.1.1整车控制系统组成自主学习情境导入学习目标理论知识拓展阅读实践技能学习小结天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》1.1.3整车控制系统的控制策略车辆需要在保证安全的前提下，根据驾驶员意图、汽车的动力性、平顺性、舒适性等要求选择合适的控制策略。根据汽车的运行工况和驾驶员的需求，控制策略要实现能量在电池、电机、DC/DC、电动空调以及其他用电设备之间合理有效的分配，使整车效率达到最高，获得最大的经济性、平稳的驾驶性能和良好的舒适性。常见的控制有：整车能量管理控制、整车驱动控制、制动能量回馈控制和整车保护功能控制等。天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》整车能量管理就是通过对车载能源动力系统的管理，提高整车能量利用效率，延长纯电动汽车的续驶里程。能量管理不但控制整车各种工作模式的切换，而且控制着能量流的合理分配。通常根据电池组的SOC进行能量流的分配，当SOC取值不同，控制整车的能量分配，包括是否允许空调运行及是否限制驱动电机功率等。天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》1.整车能量管理1.1.3整车控制系统的控制策略整车驱动控制策略的核心是根据驾驶员的动作分析其驾驶意图，并综合考虑动力系统状态；计算出驾驶员对电机的期望转矩，然后向电机驱动系统发出指令，使纯电动汽车的行驶状态尽可能快速、准确的做出相应，从而满足驾驶员的工况要求。驱动控制策略实时考虑行驶工况、电池SOC等影响因素，将转矩合理的分配给电机；同时限定电机的工作区域和SOC值范围，确保电机和动力电池能够长时间保持高效的状态。驱动控制可以进行起步控制、加速控制、怠速控制、减速控制以及驻坡等驱动功能。天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》2.整车驱动控制1.1.3整车控制系统的控制策略制动能量回馈是依靠电机的反拖制动，将车辆行驶的动能存储在汽车的储能装置中加以回收利用。主要采集制动踏板信号、ABS信号和动力电池信息，以判断是否启用再生制动，再结合驱动电机信息，计算出此刻最大回馈电流，转换成制动力矩，然后实施能量回馈。最后，随着各个信号的变化，逐渐修正制动力矩。天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》3.制动能量回馈控制1.1.3整车控制系统的控制策略车辆发生故障时，VCU会实时检测到故障，根据故障严重的等级判定优先级，然后根据车辆的运行状态，来发出相应的故障处理指令，比如下高压或限功率等。电动汽车通过ISO15765《车载诊断标准》、QC/T893-2011《电动汽车用驱动电机系统故障诊断分类及判断》和QC/T897-2011《电动汽车用电池管理系统技术条件》，将故障进行分级处理。天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》4.整车保护功能控制1.1.3整车控制系统的控制策略QC/T893-2011《电动汽车用驱动电机系统故障诊断分类及判断》中描述的驱动电机系统的故障分类见表天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》4.整车保护功能控制1.1.3整车控制系统的控制策略故障等级故障类型故障特征描述1级致命故障1）危及人身安全；2）影响行车安全；3）对周围环境造成严重危害；4）造成车辆在故障发生地不能行使；5）主要零部件功能失效；6）引起整车其他相关主要零部件严重损坏2级严重故障1）造成车辆不能正常行驶，但可以从发生故障地点移动到路边，等待救援；2）性能发生较明显的衰退3级一般故障1）非主要零部件故障，可以从发生故障地点非正常开到停车场；2）非主要零部件故障，能用易损备件和随车工具在短时间内排除4级轻微故障1）不需要更换零部件，车辆仍能正常运行；2）不需要换零部件，可用随车工具在短时间内排除常见的分级处理方式见下表。天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》4.整车保护功能控制1.1.3整车控制系统的控制策略故障等级故障类型故障应对措施1级严重故障1）发送驱动电机停机命令，断开高压系统；2）车辆进入保护状态（禁止充电、禁止上高压）2级轻度故障1）进入跛行模式；2）限功率；3）禁止制动能量回收3级一般故障进行仪表显示，提示维修1.1.2整车控制系统的功能1.1.3整车控制系统的控制策略

1.1.4比亚迪E5的整车控制系统1.1.1整车控制系统组成自主学习情境导入学习目标理论知识拓展阅读实践技能学习小结天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》1.1.4比亚迪E5的整车控制系统比亚迪E5整车控制系统的特点是没有整车控制器，其控制功能主要由网关、VTOG（双向交流逆变式电机控制器）、BMS（动力电池控制系统,由电池管理控制器和电池信息采集器等组成）、电池热管理控制器和主控制器等共同实现。这种架构形式没有明显的分层处理，大多数任务都在各ECU所属的控制子网内完成，控制的实时性有所加强；对各子网之间的数据交换要求也更高。天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》1.1.4比亚迪E5的整车控制系统ECL-电子控制线，BCM-车身控制模块，I-Key-智能钥匙ECU，RCM-继电器控制模块，SRS-安全气囊系统，PTC-空调暖风PTC水加热器，VTOG-双向交流逆变式电机控制器，DCDC-直流电源变换器，BMC-电池管理控制器，EPB-电子驻车ECU，REPS-齿条式电动助力转向模块，ABS/ESP-防抱死/车身稳定性系统1.比亚迪E5的整车控制网络比亚迪E5整车控制系统网络由四部分组成：启动网、舒适网、动力网和ESC网。天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》（1）ESC网ESC网：汽车电子稳定控制系统网络，数据传输速度500kbp/s，是比亚迪汽车新型的主动安全系统的信息传递网络，属于高速传输网。它由四个模块组成：EPB（ElectricalParkBrake：电子驻车制动模块）、REPS（RackElectricPowerSteering；齿条式电动助力转向模块）、ABS/ESP（防抱死/车身稳定模块）和诊断口。（2）动力网动力网：动力系统网络，数据传输速度250kps/s，属于中速传输网。比亚迪Ｅ5动力网上的ECU包括：档位控制器、组合仪表、VTOG、车载充电机、DC-DC、主动卸放模块、漏电传感器、主控制器、动力电池冷却控制ECU、车载终端和电池管理模块（BMS、电池信息采集器）。1.1.4比亚迪E5的整车控制系统1.比亚迪E5的整车控制网络天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》（3）舒适网舒适网：舒适系统网络，应用于整车上的多媒体系统，传输速度125kbp/s，由多功能显示屏、组合开关、CD、多媒体、RCM（RelayControlModule：继电器控制模块）、SRS（SupplementRestraintSystem：安全气囊系统）、倒车雷达、和空调子网（空调ECU、电动压缩机控制器、PTC水加热总成控制器）等组成。（4）启动网启动网：用于E5汽车的启动控制与信息采集，传输速度125kbp/s，由ECL（ElectricalControlLine：电子控制线)、BCM（BodyControlModule：车身控制模块）和I-KEY（智能钥匙ECU）组成，当车主携带钥匙进入驾驶室时由启动网检测到讯号，可通过无钥匙启动整车。1.1.4比亚迪E5的整车控制系统2.网关控制器天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》比亚迪E5网关位于副驾驶室储物箱的后方。网关控制器完成整车CAN通信网络管理，主要功能有：（1）报文路由网关具有转发报文的功能，并对总线报文状态进行诊断，并将驱动系统CAN总线和舒适系统CAN总线上的诊断数据转换到车身导线上便于车辆测量和诊断仪器处理这些诊断数据。（2）信号路由实现信号在不同报文间的映射在驱动系统CAN线与舒适系统CAN总线间进行数据交换。（3）网络管理网络状态监测与统计，错误处理、休眠唤醒等。1.1.4比亚迪E5的整车控制系统3.

VTOG天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》比亚迪E5电机控制器类型为双向交流逆变式电机控制器（称为VTOG），位于高压电控总成内。1.1.4比亚迪E5的整车控制系统4.BMS及电池热管理控制器天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》比亚迪E5电池管理系统，由1个电池管理控制器（BMC）和13个电池信息采集器（BIC）及1套动力电池采样线组成。电池管理控制器安装在高压电控总成上，其主要功能是：接收电池信息采集单元传来的各单体电池的状态，确定整个电池系统的状态，并根据它们的状态对动力电池系统进行对应的控制调整和策略实施，实现对动力电池系统及各单体的充放电管理；接收充电口传来的充电信息，接收通过CAN总线传来的钥匙开关、制动踏板等信息，控制高压系统各接触器工作。1.1.4比亚迪E5的整车控制系统4.BMS及电池热管理控制器天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》电池热管理控制器安装在前舱内。其主要功能是：接收动力电池冷却液水温信号，控制动力电池冷却水泵工作，并与空调ECU协同控制空调制冷系统给动力电池冷却液降温。1.1.4比亚迪E5的整车控制系统5.主控制器天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》比亚迪E5主控制位于中控台的下方。主控制器直接控制电动真空泵和冷却风扇。主控制器通过对水温传感器的检测，并且参考空调请求状态共同决定对冷却风扇和冷凝风扇的控制，确保各系统在正常温度下工作。1.1.4比亚迪E5的整车控制系统1.1.5整车控制器自主学习学习目标理论知识拓展阅读实践技能学习小结天职师大汽车职业教育研究所情境导入学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》1.1.5整车控制器天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》1.日产聆风整车控制器日产聆风LEAF的整车控制器接收来自组合仪表的车速传感器和加速踏板位置传感器的电子信号，通过子控制器控制直流电压变换器DC／DC、车灯、除霜系统、空调、电机、发电机、动力电池、太阳能电池、再生制动系统。1.1.5整车控制器天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》2.国内某公司整车控制器介绍整车控制器是纯电动汽车的核心控制器件，主要功能为采集车辆信息、驾驶员意图，控制车辆运行，诊断车辆故障等。1.1.5整车控制器天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》2.国内某公司整车控制器介绍VCU性能参数（硬件性能参数）：（1）工作特性参数工作电压范围：9～18V；功率消耗：≤50W；储存环境温度：-40℃～90℃；工作环境温度：-40℃～85℃；工作湿度：≤90%，不结露；；指令执行速度：≥20MIPS；（2）I/O功能指标采集油门踏板、刹车踏板、钥匙信号、档位信号等，控制车辆部件开关。6路模拟电压输入：分辨率12bit，量程为0-5V；2路模拟电流输入：分辨率12bit，量程为0-20mA；10路高边数字输出：最大输出电流2A；2路大功率高边数字输出：最大输出电流11A；4路低边数字输出：最大吸收电流1A；10路高边数字输入：逻辑1阈值≥8V；8路低边数字输入：逻辑0阈值≤6V；电路噪声：≤10mV；1.1.5整车控制器天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》2.国内某公司整车控制器介绍VCU性能参数（硬件性能参数）（3）通讯功能：完成与电机控制器、电池管理系统、仪表系统的CAN总线通信，波特率达到250KHz，兼容J1939标准。三路独立CAN总线，高可扩展性。（4）可靠性、电磁兼容性方面防护等级QC/T413-2002IP65；抗震QC/T413-2002；电磁兼容性GB/T18655-2002；GB/T17619-1998；GB/T21437.2-2008；耐电压QC/T413-2002，具有过压、过流、短接、反接保护；耐盐雾性24h盐雾试验后，产品内部干燥、无腐蚀现象，常温正常使用；温度冲击电子控制器经10个循环（温度范围：-40～85℃）转换时间：＜10s；停留时间：-40℃时停留40min、90℃时停留20min温度冲击试验后，能满足常温正常使用的要求；平均无故障时间﹥6000小时。1.1.5整车控制器天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》2.国内某公司整车控制器介绍VCU完成对车辆各个模块的监控和通讯，其主要功能有：（1）车辆驾驶：采集司机的驾驶需求，管理车辆动力分配；（2）网络管理：监控通信网络，信息调度，信息汇总，网关；（3）仪表的辅助驱动；（4）故障诊断处理：诊断传感器、执行器和系统其他部件故障并进行相应的故障处理，按照标准格式存储故障码。标准故障码显示；（5）在线配置和维护：通过车载标准CAN端口，进行控制参数修改，匹配标定，功能配置，监控，基于标准接口的调试能力等；1.1.5整车控制器天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》2.国内某公司整车控制器介绍VCU完成对车辆各个模块的监控和通讯，其主要功能有：（6）能量管理：通过对电动汽车车载耗能系统（如空调、电动泵等）的协调和管理，以获得最佳的能量利用率；（7）功率分配：通过综合车辆信息、电池和电机信息计算电机功率的分配，进行车辆的驱动控制和制动能量回馈控制。从而在系统允许范围内获得最佳的驾驶性能；（8）真空助力泵的控制及故障诊断，真空泵故障时电制动辅助控制；（9）坡道驻车辅助控制；（10）坡道起步时防止后溜控制。1.1.6主控制器更换1.1.7网关控制器更换天职师大汽车职业教育研究所自主学习学习目标理论知识拓展阅读实践技能学习小结情境导入学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》1.1.6主控制器更换1.拆下主控制器（1）断开低压电源确保电源开关位于OFF位置，松开蓄电池负极螺母，取下蓄电池负极。（2）拆下中控台内饰使用内饰拆装工具拆下中控装饰条、换挡操纵机构装饰条、换挡操纵机构盖板。天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》1.1.6主控制器更换（3）拆卸烟灰盒总成天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》1.1.6主控制器更换（4）拆卸主控制器天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》1.1.6主控制器更换2.安装主控制器安装过程与拆卸过程相反。3.上电检查检查上电是否正常，检查冷却水泵是否运转；踩动制动踏板，检查制动真空泵是否正常运转。上电正常时仪表显示如图所示。天职师大汽车职业教育研究所学习单元1.1整车控制系统认知《纯电动汽车整车控制系统检测与维修》1.1.6主控制器更换1.1.7网关控制器更换天职师大汽车职业教育研究所自主学习学习目标理论知识拓展阅读实践技能学习小结情境导入学习单元1.