《新能源汽车故障诊断与排除》课件-4-2 VCU通信故障的诊断与排除

情景四：综合故障诊断与排除新能源汽车故障诊断XINNENGYUANQICHEGUZHANGZHENDUANVCU通信故障的诊断与排除任务2一辆车，客户反应，按压启停开关，高压不能上电，仪表READY灯不亮。动力系统故障指示灯、EPS故障指示灯、安全气囊故障指示灯、防滑故障指示灯点亮。同事防盗喇叭响，危险指示灯闪烁。经技师检测发现解码仪无法与车辆VCU进行通讯，随后寻求技术总监的指导。你知道如何诊断车辆通讯故障吗？任务引入TasktointroduceNewTeaching新授学习目标技能目标知识目标学习目标1、掌握VCU正常工作的必备条件2、了解VCU无法通信的故障原因1、能正确利用仪表进行CAN通信信号的检测2、能正确利用示波器进行CAN网络的波形读取并分析3、能正确测量模块不能通信的可能电路并分析测量数值授课导航Navigation1控制器基本原理2VCU工作条件3VCU主要作用4CAN通讯系统控制器基本原理VCU，即整车控制器。控制器又称“行车电脑”、“车载电脑”等。它和普通的单片机一样由微处理器（CPU）、存储器（ROM、、RAM）、输入/输出接口（I/O）、模数转换器（A/D）以及整形、驱动等大规模集成电路组成。其作用是识别传感器信号，根据传感器反馈的外界状态，进行计算分析，促动执行器，在闭环控制中，还需关注执行器执行状态，对执行结果进一步修正。传感器，将物理信号转换为电信号。VCU工作条件

1)整车控制VCU端子CA66/12的+B电源线路无断路、虚接、短路故障。2)整车控制VCU自身硬件或软件无故障。3)整车控制VCU端子CA66/1、CA66/2、CA66/26、CA66/54的接地良好。4)与整车控制系统通讯的VCAN-H信号及线路无故障。5)与整车控制系统通讯的VCAN-L信号及线路无故障。VCU主要作用整车控制器（VCU）通过各种传感器及各控制器反馈的信息，判断当前车辆所处运行状态，合理控制整车行为。整车控制器（VCU）作为新能源的关键控制部件之一，具有协调控制系统，底盘系统，高低压能源系统，热管理系统，安全保护及具备故障诊断等功能。整车控制器主要功能有:车辆行驶功能、充电功能、高压上下电、辅助功能、系统安全、CAN通讯、诊断等功能。VCU主要作用加速踏板位置传感器集成在加速踏板内，设计成双输出传感器。两个传感器的输出电压信号都随加速踏板的位置增加而增加。当驾驶员踩下加速踏板，表现起步或加速意图时，该传感器将踏板位置信号转换成电压信号，通过硬线传递给VCU。1.加速控制VCU主要作用制动踏板开关：当驾驶员踩下制动踏板，表现制动或减速意图时，该开关将踏板位置信号转换成电压信号，通过硬线传递给VCU。制动踏板开关内部有两组开关，一组为常闭开关，一组为常开开关。VCU通过两组开关输出电压的变化判断驾驶员的制动或减速意图。2.制动踏板车辆启动(KEYON)状态－当启动开关置千"ON"档，PEPS控制继电器给电池管理系统(BMS)和电机控制器(PEU)供电，并通过CAN发送相关控制命令，完成整车各子系统的唤醒。车辆就绪(READY)状态－当启动开关置千"START"档，整车控制器(VCU)通过CAN向电池管理系统(BMS)和电机控制器发送相关控制命令，使车辆进入行驶临界状态。但当充电机处千连接状态、动力电池电量过低、整车低压欠压时，车辆无法进入"READY"临界状态。VCU主要作用3.整车控制3.1启动和停止VCU主要作用VCU根据加速踏板位置信号、档位信号，以及车速信号，计算车辆的目标扭矩，通过CAN通讯发送需要的扭矩需求指令给PEU,PEU将动力电池的直流电转换成电机可用的交流电，电机完成扭矩输出。3.2电机控制VCU采集的驱动电机信号：将通过整车CAN采集电机驱动系统的下列信号，电机转速、电机扭矩、输入高压信号、电机状态、IGBT状态（过温等）、电机温度、电机控制器温度、TCU温度等。VCU主要作用钥匙处于"START"位置，"READY"灯亮，车辆进入可行驶状态。踩下制动踏板，档位处在前进档或倒档时，松开电子驻车制动，车辆可进入自动行驶的＂蠕行”状态。前进档的＇蠕行”状态：车速一般小于7Km/h。倒车档的＇蠕行”状态：车速一般小千5Km/h。3.3蠕行VCU主要作用当车辆处于制动或滑行工况时，VCU将制动踏板位置信号发送到ESC,ESC根据轮速传感器信号及动力电池状态等信息计算需要能量回收的反拖扭矩，并发送给电机控制器，启动能量回收模式。此时，电机从驱动模式转变为发电模式，在电机控制单元的调节和控制下，将电机的发电电压升高，电机电磁感应产生较大的反向力，会通过传动系统传递到驱动车轮，帮助制动系统降低车速。同时产生的电能通过电机控制器转换后存储到动力电池，从而实现制动或滑行能量的回收。但当动力电池电量过高、车速太快、车速太低或已发生车辆故障的情形下，ESC将指令停止能量回收功能，此时制动的减速感觉会变弱。电动机能量回收的能力，在其额定转速范围内，可再生能量与车速基本上成正比。当车辆所需要的制动能量超出能量回收系统的工作范围时，电动机可以吸收的能量达到极值后保持不变，超出的部分能量就要被摩擦制动系统所吸收。3.4制动能量回收电动汽车的制动可分为以下2种模式，不同模式应辅以不同的控制策略。1) 紧急制动时：出于安全考虑，应以传统机械摩擦制动为主，再生制动仅起辅助作用。此时车辆根据不同的初始速度，由ESC系统控制制动力的大小。2) 中轻度制动时：汽车在正常工况下的制动过程，如遇红灯减速、停车或滑行、靠边停车等，分为减速与停止二个过程。电气制动负责减速过程，机械摩擦制动负责停止过程。VCU主要作用3.5制动控制VCU主要作用驱动电机、电机控制器、车载充电机、动力电池采用水冷却方式。水冷系统采用电子冷却水泵，其提供了电机冷却所需冷却液的循环动力。在车辆处千行驶状态下，VCU根据温度传感器采集的电机、PEU、IGBT温度信号，并结合车辆行驶速度，发送PWM信号控制水泵转速，调节冷却液流量；VCU根据从压缩机功率需求值、电机/PEU/IGBT温度需求，来决定主、副风扇的是停转还是低速运转、高速运转。3.6冷却控制VCU主要作用当发生特定故障但未达到断电程度时，动力电源不切断，但系统会限制电机输出的最大功率，车辆行驶最高车速将降低（车速值根据故障类型设置不同），使车辆可以开回家，或开到就近的维修站点，即“跋行”。3.7驾驶模式控制车辆有2种驾驶模式：ECO模式、SPORT模式。ECO模式为车辆行驶的默认模式。SPORT模式为运动档，当驾驶员按下"SPORTMODE"开关，车辆将进入SPORT模式，此时控制系统将使车辆具有更好的动力性能，同时也会造成电能消耗增加。3.8限功率模式（跋行）VCU主要作用VCU通过检测动力电池、车载充电机、PTC加热器、空调压缩机互锁回路状态，判断高压回路连接是否正常，并传输给VCU，当高压互锁回路不通时，车辆无法正常上电。3.9动力切断控制电动车采用高压动力，在车辆发生碰撞或严重故障（绝缘故障、动力电池验证过温|过压、动力电机过流／过温等）时，VCU要求BMS切断高压回路上的继电器，确保人员安全。3.10高压互锁VCU主要作用3.11智能充电长期停放的车辆容易造成低压蓄电池馈电，当低压蓄电池严重馈电将会导致车辆无法启动上电。为避免这一问题，本车具有智能充电功能。车辆停放过程中辅助控制器(vcu)将持续对电源蓄电池电压就行监控，当电压低千设定值时，VCU将唤醒BMS,同时VCU也将控制电机控制器通过DCDC对低压蓄电池进行充电，防止低压蓄电池馈电。CAN通讯系统CAN是ControllerAreaNetwork的缩写，全称是控制器局域网络总线，即控制设备相互连接，进行数据交换。是国际上应用最广泛的现场总线之一。被设计为汽车环境中的微控制器通讯总线，在各电子控制单元之间交换信息，形成汽车电子控制网路。

CAN总线是一种多主方式的串行通讯总线，CAN总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息，因此可在各节点之间实现自由通信。

当多个节点同时发起通信时，依靠各个节点信息优先级先后顺序来决定通信次序。1.功能概述CAN通讯系统CAN总线网络由以下部件组成：BCM,诊断接口(DLC)、EMS、ACU(安全气囊模块）、ABS/ESC、vcu(整车控制器）、TCU、BMS(电池控制单元）、TEM、PEU(电机控制器）、组合仪表、空调控制器、EPB(电子驻车模块）、转向角传感器、电动压缩机、EPS(电动助力转向）等。网络结构如下图：在本车上使用了三种数据通讯方式：P_CANV_CANLIN2.系统组成2.1CAN总线应用CAN通讯系统CAN通讯系统•BCM/PEPS(无钥匙进入／启动模块）使用LIN总线与启动开关、电子转向锁中的防盗基站进行数据通讯，以验证遥控钥匙的有效性。•BCM使用LIN总线与前、后、左、右4个车门的电动窗升降电机及诊断接口进行数据通讯。•空调控制面板使用LIN总线与电加热器(PTC)、加热器水泵进行数据通讯。LIN网络结构如右图：2.2LIN总线应用CAN通讯系统CAN总线的通讯介质是双绞线，其中高速CAN总线的通讯速率为500kbps。双绞线终端为2只120Ω的电阻。高速CAN总线是差分总线。高速CAN总线串行数据总线(H)和高速CAN总线串行数据总线(L)从静止或闲置电平驱动到相反的极限。大约为2.5V的闲置电平被认为是隐性传输数据并解释为逻辑1。将线路驱动至极限时，高速CAN总线串行数据总线(H)将升高1V而高速CAN总线串行数据总线(L)将降低1V。极限电压差2V被认为是显性传输数据并解释为逻辑0(如下图所示）。3.CAN总线工作原理CAN通讯系统发送CAN信号时，电流从控制器的发送端流到CAN-H线，经过终端电阻流入CAN-L线，再返回控制器的接收端。如果通信信号丢失，程序将针对各控制模块设置失去通信故障诊断码。该故障诊断码可被故障诊断仪读取。NewTeaching实训任务准备（一）设备及工具准备序号设备及工具名称数量1整车1辆2道通MS908E汽车故障诊断仪1套3数字万用表1套4个人防护套装2套5工位防护套装1套6一体化工量具1套7万用接线盒1套任务准备1.设置隔离栏隔离维修工位。2.在工位出口处设置高压安全警示牌，提醒周边人员工位正在进行高压电气维修。3.记录车辆铭牌信息。（二）场地设备准备（三）安全防护准备检查实训场地和设备设施是否清洁及存在安全隐患，配电箱、排查是否符合用电需求，如不正常请汇报老师并进行处理。（一）VCU通信故障的故障诊断实施步骤

一辆，客户反应，按压启停开关，高压不能上电，仪表READY灯不亮。动力系统故障指示灯、EPS故障指示灯、安全气囊故障指示灯、防滑故障指示灯点亮。同时防盗喇叭响，危险指示灯闪烁。经诊断发现解码器与VCU无法通信。实施步骤根据该故障现象，初步怀疑VCU无法与其他系统通讯，因为整车控制器实时与电机驱动系统、动力电池管理系统等各系统通信并通过加速踏板位置，制动踏板位置、挡位、车速等信号获取整车状态并判断出当前需要的整车工作模式（如起步、加速、减速、均速行驶、制动能量回收等），但VCU通讯出现故障时，会同时造成其他系统出现故障。1.故障分析2.故障原因实施步骤VCU是整车的控制中心，导致VCU通信故障的可能原因有供电故障、CAN线束故障、VCU故障等。3.故障诊断步骤实施步骤步骤1：测量低压电池电压并拔掉喇叭继电器。连接解码仪，读取故障码时发现解码仪无法与车辆VCU进行通讯。3.故障诊断步骤实施步骤步骤2：查询电路图3.故障诊断步骤实施步骤步骤3：结合故障现象不能通信，首先测量PCAN，CA66/8与地电压为2.6V、CA66/7-地电压为2.3V。正常。步骤4：测量VCAN，CA66/23-地电压为2.6V、CA66/22-地电压为2.3V。正常。步骤5：测量VCU的CA66/7-CA66/8端子电阻为60.6Ω.正常。注意，在测量CAN网络终端电阻阻值时，需下电并且断开蓄电池负极，否则测量数据可能不准确，影响判断。步骤5：测量VCU的CA66/22-CA66/23端子电阻为58.6Ω。正常。步骤6：测量CA66/1-地电阻为0.9Ω。3.故障诊断步骤实施步骤步骤7：测量CA66/12对地电压为1.5V（异常）。3.故