电动汽车构造、原理与检修-4

任务６ 纯电动汽车整车故障诊断一、电动汽车变速器驱动桥电动机虽然拥有很宽的工作转速范围，但和发动机一样，电动机也有最佳工作转速区间，高于或低于这一区间效率就会下降。一台40kW电动机在刚起动时效率仅有60%-70%。随着速度提高效率也逐步提高，在3300一6000r/min区间，效率能够达到94%以上。而接近极限转速100000r/min时，效率又降到70%左右。可以看出，合理利用变速器，让电动机工作在最佳转速区，对于提高效率十分有意义。电动汽车若采用无级变速器会比只使用1挡变速器时的单位里程能耗降低5%一7%，噪声也减小很多。1.一挡变速器一挡变速器多为两级减速比，即变速器只有一个传动比，主减速器有一个传动比，总传动比为两个传动比相乘电动机集成变速器如图4-1所示，多使用在低档小中型面包车上下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断2.一挡集成动力驱动系统高档轿车多采用如图4一2所示的电动驱动系统。把电动机、减速器、差速器、功率控制器集成在一起，外部只有强电、弱电线束和冷却水管。若采用前后轴各一台这样的动力驱动系统则是很好的四轮驱动。3.多挡变速器纯电动客车相比传统燃油客车变速器发生了巨大变化，传统变速器逐渐被取代或者被弱化。在电动客车上配装变速器，主要是为解决电动机驱动力不足的问题。装变速器可以改变电动机输出扭矩，提升电动机动力。纯电动客车配装的变速器与燃油车型上的变速器相比是有变化的，突出的特点是变速器挡数由传统5挡、6挡简化成2挡、3挡，一汽客CA6120VRBEV21车型采用的就是一汽开发的2挡自动变速器。苏州金龙海格KLQ6129GHEV车型配装的是3挡机械自动变速器上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断4.多挡无同步器电控自动变速器客车变速器为节省成本，同时又考虑无离合器的自动换挡，因此电控的无同步器自动换挡变速器成为首选无同步器自动换挡动力总成如图4-3所示二、自动变速系统汽车变速器种类包括手动变速器(MT)、自动变速器(AT)、无级自动变速器(CVT),自动机械式变速器(AMTS、双离合器式变速器(DaT)。部分混合动力客车是在不改变原车机械变速器主体结构的基础上，通过加装特殊的电控单元控制装置取代原机械变速器由人工操作完成的换挡动作，实现变速器内部换挡过程的自动化。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断国内AMT技术具有自主知识产权，经过十多年的研究开发已基本成熟，在大客车上应用将会越来越广泛，能够有效地改善车辆的制动效能和制动时的方向稳定性，减轻车辆制动器的工作负荷，从而降低制动器故障率，延长制动器配件的使用寿命。另外城市混合动力客车行驶速度低，超载、起步、加速、减速、停车非常频繁，平均每天踩离合器的次数在2000一3000次之间，驾驶员劳动强度大，AMT大大减轻驾驶员的工作强度图4-4所示为带有AMT的混合动力系统，多挡的AMT主要是设计给发动机用的，电动汽车电动机正常驱动不会设计太多挡位(一般为2}3挡)，混合动力电动汽车若电动机采用变速器前部输入时，就可能使用多挡变速器，这时电动机的效率会更高。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断1.AMT系统组成AMT系统包括:传感器、AMTECU和执行器。传感器包括:离合器位置传感器、选挡换挡位置传感器、操纵手柄位置传感器、发动机转速传感器、车速传感器等。执行器包括:选挡换挡执行控制机构、离合器离合执行机构、加速踏板执行机构、制动执行机构、动力源执行机构。目前市场上的AMT操纵系统有三种结构形式:电控液动、电控气动和直流电动机操纵。其中电控液动和直流电动机操纵是两种应用较多的形式。图4-5所示为AMT换挡混合动力客车部件组成。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断2.AMT的基本工作原理图4-6所示为AMT结构控制简图，电控液动中换挡油压源来自蓄能器，当蓄能器的油压低时，压力继电器接通电路，电动油泵开始泵油;当蓄能器中的压力高过一定值后，压力继电器断开，停止供油控制过程是:当转动钥匙通电后，系统首先给变速器顶部的选挡和换挡油缸加油压，这样可促使变速器进入空挡，确认后，发动机起动系统方可起动发动机。驾驶员挂挡后，系统先向离合器油缸供入油液，离合器分离，换挡油缸一端加压换挡。换挡完成后系统控制离合器油缸脉冲阀开始泄油，以保证离合器接合平顺上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断电控气动与电控液动换挡控制过程相同，区别是工作介质为压缩空气，采用气制动的客车压缩空气储存在储气筒里，所以不用再设供能装置。直流电动机控制是采用三个电动机控制分别完成离合器离合动作、选挡动作、换挡动作。AMT采用线控，这促使变速器的操纵手柄更像游戏机的手柄。它的挡位设置类似于手动变速器，但不同于手动变速器传统的“H"型挡位结构，其换挡手柄只能前后移动进行升挡或降挡(以“+”和“-”表示)，或是通过转向盘后方的换挡手柄实现升挡和降挡。AMT挡位设置保留了自动变速器的N挡(空挡)和R挡(倒车挡)，在驾驶时有自动模式(A挡)和手动模式(M或S挡)可供选择，两种模式在使用时可以自由切换。使用手动模式起步时，如果不拨动换挡手柄升挡，即使加速踏板踩到底变速器也不会自动升挡。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断AMT通常会有坡路起车辅助功能，坡路起车辅助功能是当驾驶员脚从制动踏板上抬起时，制动系统延时1、再松开制动，防止车辆后溜，给驾驶员足够的时间把脚步从制动踏板移向加速踏板。AMT的缺点是换挡时有动力损失，导致换挡加速不好，且变速器无失效保护模式。三、直流/直流转换器DC/DC是直流/直流转换器的缩写。燃油车和电动汽车的辅助子系统二者的主要区别在于，燃油车的辅助蓄电池由与发动机相连的交流发电机来充电，而电动汽车的辅助蓄电池则由主电源通过DC/DC转换器来充电。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断电动汽车或混合动力汽车中用来推动电动机转动的能量来自于动力蓄电池，动力蓄电池为数块电池串联，电压较高，所以也叫高压电源。DC/DC的主要功能是:把高压如400V直流降压为燃油汽车中发电机的直流电压如14V或28V,400V蓄电池在汽车行驶中会降到电动机不能工作的电压，例如电压280V,DC/DC保证在280~400V变化电压区间内输出稳定的14V电压。另外当主蓄电池完全放完电汽车已经不能行驶时.DC/DC仍能从蓄电池中吸取能量向电动汽车的基本辅助子系统提供稳定14V电力。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断1.电动汽车辅助子系统在电动汽车中，除动力电动机为高压400V外，人们常把空调器、收音机、喇叭、车灯系统、电动车窗、雨刷、动力转向系统、液压制动、气动制动、空调加热器等统称为辅助子系统，它们的电压多为14V或28V。传统汽油发动机当发动机转速低时，如果空调、音响及车灯等同时使用，即使发动机仍在运行，有些条件下也会出现电力不足现象。使用动力蓄电池和DC/DC之后，可以不必考虑发动机的转速而为铅蓄电池充电。在传统的燃油车中只有起动用的起动蓄电池，一般只用一个12V或24V的蓄电池为辅助子系统供电。1)保留铅蓄电池的必要性电动汽车以动力蓄电池为电源，能够利用DC/DC为铅蓄电池充电。因此，混合动力车装备DC/DC之后，还可省去原车交流发电机上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断2)低压系统通常汽油车的电器采用12V供电，所以DC/DC降压输出发电机发电时的14V，对于24V电气系统的柴油车要降压为28V3)次高压系统为了节约能量，对于那些功率大的设备，如电动机控制器、动力转向系统、液压制动或气动制动、空调除霜器(加热器)等要采用较高的电压供电。因此有几个直流/直流转换器，它们降压分别输出常规的14V,28V之外，还要采用48V甚至120V的次高压。这使得电动汽车的辅助蓄电池系统比燃油车的原车系统更为复杂。电动汽车辅助子系统的能量消耗比燃油车大得多。电动汽车辅助子系统的功耗见表4一1。从表中可以看出，空调是电动汽车辅助子系统中功耗最大的子系统，它的功耗占所有辅助子系统功耗的60%一75%。为了减少空调的损耗，通常采用120V的电压供电。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断此外，为了避免辅助蓄电池的电能在短时间内耗尽，大功率的子系统如空调、动力转向系统、液压制动或气动制动和车窗化霜器等，应当只有在接触器闭合时才能工作，这样可以直接从主电源中获取所需的动力。优化容量表示电池的充电和放电过程能够相互平衡，而且辅助蓄电池一直保持满充状态。说明:液压制动能量消耗是电动机拖动液压制动的电动真空助力泵能耗;气压制动能耗是给储气筒充气的电动空气压缩机的能耗。决定DC/DC性能的主要因素是变压器，包括变压器的大小、形状以及支持的开关频率。通过提高开关频率，可减小变压器和整流电路的尺寸。因为频率提高，可使功率半导体单位时间的开关次数增加。不过，为防止接近收音机AM广播的频率，过去一直采用70kH，频带最近由于抑制噪声的技术取得进步，采用了110kHz频带上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断2.单、双向DC/DC的工作原理实现降压的DC/DC的主电路结构有很多，其中BUCK型(降压型)DC/DC以其结构简单，变换效率高的特点是首选的变换电路拓扑结构之一。DC/DC一般由控制芯片、电感线圈、二极管、三极管、电容器构成。基本BUCK电路的原理如所示，Uin为输入电压，Uo为输出电压，Cin是输入电容，S是图4-8主功率开关管，D是主功率二极管，L是储能电感基本BUCK电路的工作过程如下:当开关管S导通时，电流经负载、电感L流过S并线性增加，电能以磁能形式存储在电感线圈L中，同时给负载供电，电容C、负载、电感L,S构成回路，上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断此时由于二极管D的正极接负，D处于截止状态，当S由导通转为截止时存储在电感中的能量释放出来，通过D续流维持向负载供电，L,D和负载构成回路，若周期性地控制开关管S的导通与关闭，即可实现能量由认l向U0的降压传递，电路的输出电压U0=δUin

，占为开关管s的导通占空比。为达到上述降压传递，开关管s与二极管D必须轮流导通与关断，二者之间频繁地进行换流在FCEV上，燃料电池只是由燃料产生电能，而不能储存电能，因此采用了单向DC/DC。FCEV采用的电源有各自的特性，燃料电池只提供直流电，电压和电流随输出电流的变化而变化。燃料电池不可能接受外电源的充电，电流的方向只是单向流动。FCEV采用的辅助电源(蓄电池和超级电容器)在充电和放电时，也是以直流电的形式流动，但电流的方向是可逆性流动。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断FCEV上的各种电源的电压和电流受工况变化的影响呈不稳定状态。为了满足驱动电动机对电压和电流的要求及对多电源电力系统的控制，在电源与驱动电动机之间，用计算机控制实现对FCEV的多电源的综合控制，保证FCEV的正常运行。FCEV的燃料电池需要装置单向DC/DC，蓄电池和超级电容器需要装置双向DC/DC。

1)燃料电池用的全桥DC/DC燃料电池输出的电压一般为240~450V，燃料电池的输出电压随着燃料电池输出电流的增大而减小。另外，由于燃料电池不能充电，因此，配置单向全桥DC/DC，将燃料电池的波动电流转换为稳定、可控的直流电源。全桥DC/DC输入端用4个导通开关和4个整流二极管共同组成大功率的直流电转换器(IGBT)，中部为高频变压器T,，输出端用4个整流二极管共同组成整流器。全桥DC/DC变换器的原理如图4-9所示。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断2)双向DC/DC在以蓄电池和超级电容器组成的混合电源上，一般蓄电池以稳态充、放电的形式工作，而超级电容器在电动车辆起动时，能够以大电流的放电形式工作，在接受外电源或制动反馈的电能时又能以大电流的充电形式工作。蓄电池和超级电容器的电流为双向流动，因此，在蓄电池和超级电容器与电力总线之间装置双向、升降压型DC/DC，双向控制和调配所输入和输出的电流升降压双向DC/DC电路如图4-12所示DC/DC与动力蓄电池、12V辅助蓄电池、低压设备的连接关系如图4一14所示。DC/DC的高压直流输入直接接到动力电池正负极上，直流输出接到12V辅助蓄电池上，然后输出到各12V用电器上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断W基本功能。DC/DC能将动力电池上的高压直流电转换成12V(实际为13.5~13.7V.低压直流电;DC/DC能对12V辅助蓄电池进行充电管理;通过DC/DC面板指示灯显示工作状态、故障代码等;保护功能包括输入低压保护、输入电池反接保护、输出短路保护、DC/DC过温保护等;密封防水形式，无风扇，自然对流冷却。(2)产品技术要求。DC/DC输入的允许电压范围为280~380V;最大直流输出电压为13.6V±0.1V;最大直流输出电流为70A±1A;最大直流输出功率为1000W;效率)89%(3)保护功能。具有输入欠压保护、输出过电压保护、输出的过流限制、输出短路保护、输入反接保护、温度保护。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断辅助蓄电池一般就是传统的铅酸蓄电池。辅助蓄电池的作用是当主蓄电池完全放电或者DC/DC出现故障时，由辅助蓄电池提供约700W功率以确保车辆行驶的安全性和可靠性。辅助蓄电池的容量通常确定为在紧急负荷下连续工作1h的能量储存量。使用辅助蓄电池的另一个好处是可以防止电动汽车辅助子系统的电压波动及由电驱动而引起的电磁干扰污染。DC/DC一般由控制芯片、电感线圈、二极管、三极管、电容器构成。线圈电感值、频率值和输出负载大小的对应关系:频率值越大，电感值可越小，相应的线圈的尺寸也可减小。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断需注意的是，当负载电流较大时，应使用直流阻抗较小的线圈。二极管使用正向压降较小的二极管，因为正向压降越小，则二极管的功耗越小，电路的功率才会提高，并且电路工作起始电压也会降低。在升压电路中，一般选用额定电压是输出电压2~3倍的功率MOSFET(金属氧化物半导体效应管)。在降压电路中，一般选用额定电压是输入电压2一3倍的功率MOSFET。当使用铝电解电容作为负载电容时，低温使用时其容值应选为标准电路的2倍，且应并联一担电容或陶瓷电容，以减小负载电容的串联等效电阻(ESR)。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断注意:负载电容所承受的纹波电流过大时，电容会发热，使用寿命会缩短。图4一15所示为奔驰400双向直流电压整流器，支持发动机停止时的12V蓄电池(高压蓄电池一12V蓄电池)，支持实现助力效果的高压蓄电池(12V蓄电池一高压蓄电池)，通过12V充电器或其他车辆进行跨接起动(12V蓄电池一高压蓄电池)，通过电容器进行自放电。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断四、电动汽车动力转向系统

1.电动转向系统的特点现代汽车的转向系统已经从最初的机械式转向系统(见图4一16)、液压助力转向(HPS)发展到EPS技术。现代汽车EPS技术的现状是随着微电子控制技术在汽车领域的广泛使用，以及世界节能环保两大主题的推广，EPS的优越性越来越突出。作为今后汽车转向系统的发展方向，必将取代现有的机械转向系统、液压助力转向系统和电控液压助力转向系统上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断电动转向与液压转向相比有以下优点:(1)不转向时，不消耗功率，比液压转向系统可降低燃油消耗3%~5%(2)转向助力的大小，可以通过控制单元中的软件，容易实现随车速等的变化而变化。(3)结构紧凑、重量轻。(4)工作时噪声小。(5)比液压转向系统结构简洁，无油泵、液压油、橡胶软管、油罐等。(6)符合环保要求，车辆报废时，不需去处理液压油、橡胶软管等，也无液压油的泄漏问题。(7)安装简化(特别对于发动机后置和中置的车辆)，装配时可节省时间。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断2.电动转向系统分类电动转向系统可分为液压电动转向系统(EHPS)、电动转向助力系统(EPAS或EPS),主动前轮电动转向系统(AFS)和线控电动转向系统(SBW)四大类。1)液压电动转向系统液压油泵的驱动与发动机无关，改成由智能电控单元ECU控制的高性能直流无刷电动机驱动，它们可根据转向需要向液压转向助力器提供压力油。与传统转向助力系统相比，根据不同的车型，大约可以降低油耗3%以上，而且车辆的操纵性能也有提高。可专门为系统开发油泵模块，从而将电动机、油泵、电控单元、油箱等集成为一个整体。可以很方便地布置在车辆上任何合适的地方。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断有纯电驱功能的混合动力汽车在纯电驱阶段必须由电动机来作为动力源，在发动机工作时可用发动机作动力源，即有两个动力源，所以助力泵要有两个动力输入端。目前，纯电动客车多采用电动机带动转向泵对循环球式助力转向系统进行助力，一般不加装EHPS控制单元控制电动机转速和控制助力大小，所以总处于耗能状态。2)电动转向助力系统电动转向助力系统是一种全电动，且与发动机无关的动力转向系统。这种系统取消了传统的液压油泵、软管、液压油、皮带和皮带轮等零件。与液压转向系统相比燃油消耗可减少4%左右HPS,EHPS,EPS三种转向系统的比较如图4一17所示上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断3)主动前轮电动转向系统AFS与各种转向助力系统相比，不仅减轻了方向盘操纵力，而是一种电子化的、转向转动比可变的、必要时可与动态稳定控制DSC配合工作的系统，其转向转动比直接与车辆速度、行车模式、道路状况有关。在正常道路条件下，低速和中速行驶时，方向盘的输入角与前轮转向角比例较小(例如1:10)，转向感觉变得更为直接，驾驶员只需对转动方向盘转动很小角度，就可不费力地使前轮转动较大角度，以增加在交通繁忙的城市道路上的车辆操控性，尤其是停车转向时，提高了驾驶车辆的敏捷度。高速行驶时，转向速比变大(例如1:20)，转向则变得“迟钝”以提供更加安全的操纵稳定性上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断4)线控电动转向系统线控电动转向系统代表了下一代车辆转向系统的发展方向，这是因为与传统转向系统比较，它去掉了方向盘与车轮之间直接的机械连接，通过控制算法可以实现智能化车辆转向，使车辆的操纵安全更有保证，同时比传统转向系统更节省安装空间、重量更轻，还有它提高了整车设计布置的极大灵活性。3.电动转向助力系统分类电动转向助力系统(EPAS或EPS)根据电动转向助力单元在电动转向系统中安装位置的不同，可分为:转向柱型、小齿轮型、齿条型、直接驱动型、循环球助力型。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断1)转向柱型EPS如图4一18所示，这种型式的EPS，其动力辅助单元、控制器、力矩传感器等都装在转向柱上，系统结构紧凑，不论是固定式转向柱或是倾斜式转向柱以及其他形式转向柱，都能安装，这种结构适用于中型车辆。2)齿条型EPS如图4一19所示，这种结构型式的EPS，其动力辅助单元安装在转向机构的齿条上，动力辅助单元可以装在齿条的任何位置，增加了结构设计布置的灵活性。动力辅助单元的大减速比，使得惯性很小，同时打方向盘的感觉非常好典型的“双齿轮”式电子机械助力转向系统就是齿条型EPS，由两个能够向转向拉杆提供足够转向力的齿轮组成(转向齿轮和驱动齿轮)。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断3)小齿轮型EPS如图4-20所示，这种结构型式的EPS，其动力辅助单元安装在转向机构的小齿轮轴上，由于动力辅助单元在车厢外面，使得即使辅助力矩有很大增加也不会增加车厢内的噪声。如果再将它与可变速比的转向器结合在一起，该系统的操纵特性将会非常好。4)直接驱动型EPS这种EPS转向齿条与动力辅助单元形成一个部件，该系统结构紧凑，而且容易将它布置在发动机舱内，由于直接对齿条通过助力，摩擦与惯性都很小，进而打方向盘的感觉很理想。5)循环球助力型EPS该电动转向助力系统由一个齿轮齿条式转向器与一个齿条同心安装的电动机组成。电动机通过一个循环球驱动机构.推动齿条左右移动转向传感器安装在输入轴齿轮壳体内。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断4.EPS的组成EPS系统要正常工作时，EPSECU先要知道电动机的转动方向、电动机的电流大小，所以要知道驾驶员的转向意图和转向力矩大小。另外，随车速升高，为了保持稳定性助力作用要减小，减小的程度通过车速传感器感知出来。EPS以前主要使用双线圈的转矩传感器，只能检测方向盘的转向转矩，不能检测方向盘转动的角度和角速度从而难以实现精确控制，因此其发展趋势倾向于将转矩传感器和转角传感器集成化，并采用非接触式结构，如磁环一霍尔式、磁环一磁阻式、光电式、微波式、传感器等以适应汽车智能化和集成化的发展。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断1)传感器(1)转矩传感器。转矩传感器的作用是采集驾驶员施加在方向盘上的力矩大小，经处理后输入给ECU。该信号是EPS的主要控制信号之一。图4一21所示为磁环一磁阻式转矩传感器，磁阻元件组成的集成电路作为传感头，信号轮是与转向柱同步转动的多极磁性转子。驾驶员转向时转向柱转动带动磁性转子转动，扭力杆(扭转杆)在转向柱带动下拖动小齿轮转动，近而推动齿条运动。由于转向时扭力杆的扭转使磁性转子和利用磁阻效应的传感头错开，从而通过磁阻元件的磁通量发生变化，这种变化经放大后输入到EPSECU上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断(2)转角传感器。转角传感器的作用是采集驾驶员施加在方向盘上的转向角度和角速度的信号，经处理后输入给ECU。该信号是EPS的主要控制信号之一。当该信号失效时，应急运转模式起动，由替代值代替，电子助力转向依然起作用，只不过故障指示灯常亮。转角传感器通常为光电式，利用光栅原理测量角度。光电式转角传感器的构成如图4-22所示，编码盘分为三层，最内环层与原理无关，中间层为均匀开目的信号盘，最外环层为不均匀开目的信号盘光源在外层两信号盘之间。光束通过孔隙照到传感器上，产生电压信号。如果光线被挡住，电压消失。由于中间层信号盘开口均匀转动时产生高低两个不同的电压序列，匀速转动信号盘则产生的电压信号也是规则信号。外层信号盘因开口不规则生成不规则的高低电压信号。比较规则和不规则的两个信号，系统可以计算出模板移动的距离。由不规则模板确定运动的起始点。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断ECU的输入信号除方向盘转角、方向盘转矩和车速等基本信号外，有的汽车还有汽车横摆角速度、侧向加速度、前轴负荷和点火等多种辅助信号，主要是为了判断地面附着力变化，修正转向电动机电流(3)电流传感器。电流传感器位于EPSECU板上，检测电动机回路电流，可以是电感式和霍尔式。2)ECUEPSECU结构如图4-23所示，其结构框图如图4一24所示。ECU是EPS的控制核心，它根据各传感器的输入信号进行计算分析，得出控制参数的最佳值，然后发出控制指令给电动机和离合器，控制其动作。ECU的控制系统和控制算法也是EPS的关键技术之一，要求控制系统抗干扰性好，能进行实时控制，还应具备安全保护和故障自诊断功能等。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断ECU采用以8位或16位单片机为核心的硬件系统，编写适当的控制程序实现对转向盘力矩、转向速度、转向回正特性、转向路感和电动机电流等的控制。工作电压:标称电压12V时，允许电压为10.8一14.5V;标称电压24V时，允许电压为21.6~32VEPSECU通过监控系统的输入、输出和电动机的驱动电流，还具有故障自诊断功能，如果发生问题，通过控制单元中的失效安全继电器的动作，控制单元将系统关闭，换流用FET(场效应管，主要为电动机换流用)的驱动信号取消。这样转向助力取消，系统恢复到手动转向.EPS报警灯闪烁.向驾驶员报警有的控制单元内部有一个温度传感器，当温度超过100℃时，开始减小助力电流，防止过热电子元件失效。当电流衰减至低于60%时，则故障灯亮。电动机继电器是电动机回路上的继电器。电流传感器监测电动机回路电流作反馈用。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断EPSECU工作情况为:点火开关接通为ON时，给ECU加电，电动转向装置处于待机状态。发动机起动后，ECU感知发动机已处于工作状态。汽车行驶转向时，EPSECU根据车速和转矩传感器信号，经对比运算后，向电动机和电磁离合器发出控制指令(电信号)，使电动机产生相应方向的转矩，经传动机构减速增扭后用于转向助力。根据车速的不同，电脑对电动机的电流进行控制，例如当车速达到一定数值后(如30km/h以上时)，ECU切断电动机和电磁离合器信号，系统变为常规转向装置;当车速下降到一定数值后(如27km/h以下时)，ECU接通电动机和电磁离合器控制电流，系统变为电动式转向助力状态工作。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断3)电动机电动机的作用是根据ECU的控制指令输出合适的助力转矩，它是EPS的动力源。汽车转向时的路感与电动机的性能密切相关，要求小转角时助力增加慢、大转角时助力增加快、低速时助力大、高速时助力小，而且转向轮对方向盘的跟随性好。电动机是EPS的关键技术之一，要求具有控制性能好、转速低、转矩高、响应快、波动小、尺寸小和可靠性高等特点。常用的电动机有永磁同步电动机和无刷直流电动机两类，它们既保留了普通直流电动机优良的机械特性和调节特性，而且结构简单、运行可靠。永磁同步电动机转矩脉动小、响应快、结构紧凑;而且若能保证产生恒定的磁场，永磁同步电动机用最简单的PWM方式调节电枢电流就可以获得所需的助力力矩，从而简化ECU的软硬件设计，因此正成为应用的主流。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断5.EPS的工作原理图4-25所示为转向轴助力式EPS系统结构框图，它依靠电动机对转向轴实现助力作用。电动助力转向系统由方向盘转动方向和转速传感器、车速传感器、助力机械装置、转向助力电动机及微电脑控制单元组成。汽车不转向时，电动机不工作。当驾驶员操作方向盘时，连接方向盘的扭杆产生形变，其形变角度与施加到方向盘的转矩成正比，转矩传感器将扭杆形变的角度转化成线性的电压输出信号T，此信号与车速信号V、发动机转速信号W、点火信号G送入到控制器ECU。ECU根据这些信号，结合所检测到的助力电动机的电流反馈信号，进行运算处理，从口标电动机电流曲线图中确定电动机助力电流的大小和方向。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断该电流对应的电动机输出转矩即为所需的助力转矩，由电磁离合器通过减速机构减速增扭后，加在转向轴上使之得到一个与汽车行驶工况相适应的转向作用力。当ECU检测到异常信号时，立即断开电磁离合器，退出助力模式，同时点亮故障指示灯。在不同车速下，转向助力电流不同从而方向盘转动力矩不同，一般ECU存储左右两个方向各8条口标电动机电流曲线。如果方向盘转动到最大转角位置，并保持在此位置，以及转向助力也达到最大时，控制单元减小供给电动机的电流，以防止电动机过载和损坏电动机。另外，控制单元也提供由于发电机或充电失灵引起的电压冲击，以保护电动机。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断驾驶员在各种工况下都有最佳的驾驶感觉，主要因为以下三点:(1)良好的直线行驶能力(由电子机械转向系统使转向轮回到中心位置)。(2)直接以轻松柔和的转向力输入。(3)即使行驶在不平的路面上也没有令人不舒服的反作用力。所以EPSECU通常有以下三种工作模式:(1)正常控制模式。在此模式时，响应来自转向力矩和旋转传感器的信号，提供左右方向转向助力;(2)返回控制模式。在完成转向后，用此模式，帮助转向回正直线行驶;(3)阻尼控制模式。随车速的变化来改善路感和对反冲的不良反应进行阻尼以保持直线行驶。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断如何转向助力是通过存储在控制单元中的不变特性图程序控制的，控制单元中最多可存储16种不同的特性图。特性图存储数量是在生产厂根据不同的整车装备分别设置的(如整车重量)。有的EPSECU中储存了8种特性图，而根据车的载荷不同又分轻重两部分特性曲线。特性曲线表明:由电动机给予的助力转向力矩的总量是由输入的转向力矩和车速来决定的。EPSECU根据转向力、发动机转速、车速、方向盘转角、方向盘转速以及存储在控制单元中的特性曲线图，控制单元计算出必要的助力力矩并控制电动机开始工作。当将夏季轮胎换成冬季轮胎、四轮定位不正确、侧向风等情况出现时，汽车行驶中心线会偏离汽车中心线.这时要人为拖住方向盘以保持直线行驶.这将导致驾驶员疲劳上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断直线行驶功能是主动回正功能的一个扩展，当没有力提供时，系统产生一个助力使车轮回到中心位置。当车辆受到持续的侧向力时(如侧向风)，驾驶员会给方向盘一个力以使车辆保持直线行驶状态。这时控制单元根据转向力、车速、发动机转速、转向角度、转向速度和存储在控制单元中的特性曲线图评估出要保持直线行驶状态电动机需要提供的必要力，而不用人为拖住方向盘保持直线行驶，这将使驾驶员更容易驾驶。如果控制单元或转向系统发生了改变时，可以通过检测仪的自适应功能对转向ECU进行匹配另外，一般EPSECU控制单元与电动机直接相连，出现损坏后整体更换上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断五、制动助力和电动机再生制动1.电动真空助力制动系统传统内燃机轿车的制动系统真空助力装置的真空源来自于发动机进气歧管，真空度负压一般可达到0.05~0.07MPa。对于由传统车型改装成的纯电动车或燃料电池汽车，发动机总成被拆除后，制动系统由于没有真空动力源而丧失真空助力功能，仅由人力所产生的制动力无法满足行车制动的需要，因此需要对制动系统真空助力装置进行改制，而改制的核心问题是产生足够压力的真空源。为了产生足够的真空，除了一个具有足够排气量的电动真空泵外，为了节能和可靠，还要为电动真空泵电动机设计合适的工作时间。一般燃油车会在4~5s内产生负50kPa(相对压力，下同)以上的真空度，所以在制动系统的电动真空泵替代原发动机驱动的真空泵时.电动真空泵也需在4~5s可产生50kPa以上的真空度上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断汽车制动系统通常采用真空助力或气压助力，真空泵产生的真空度越大，制动助力性能越好，驾驶员踩踏板也越省力。因此，在对真空助力制动系统电动真空泵的设计或选择上，应尽量使真空度满足制动性能的要求。计算结果表明，当电动真空泵最小真空度为37.5kP。时，可为制动系统提供满足设计要求的制动助力。图4-26所示为电动真空助力制动系统的基本构成，真空助力器安装于制动踏板和制动主缸之间，由踏板通过推杆直接操纵。助力器与踏板产生的力叠加在一起作用在制动主缸推杆上，以提高制动主缸的输出压力。真空助力器由带有橡胶膜片的活塞分为前室与后室(大气阀打开时可与大气相通)，一般常压室的真空度为60一80kPa(即真空泵可以提供的真空度大小)。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断真空助力器所能提供助力的大小取决于其常压室与变压室气压差值的大小。当变压室的压力达到外界大气压时，真空助力器可以提供最大的制动助力。真空泵所产生的真空度的大小及速度关系到真空助力器的工作状态，真空泵的容量大小关系到助力器的性能，进而影响到制动系统在各种工况下能否正常工作。电动真空助力制动系统的控制过程如下:(1)接通汽车12V电源，压力延时开关闭合，真空泵大约工作30、后开关断开，此时真空罐内真空度约为80kPa;(2)当真空罐内真空度降至55kP。时，压力延时开关再次闭合;(3)当真空罐内真空度降至约34kPa时，压力报警器发出信号。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断2.电动机再生制动再生制动是电动汽车所独有的，在减速制动(制动或者下坡)时将车辆的部分动能转化为电能，转化的电能储存在储存装置中，如各种蓄电池、超级电容器和高速飞轮，最终增加电动汽车的续驶里程。如果储能器已经被完全充满，再生制动就不能实现，所需的制动力就只能由常规的液压制动系统来提供。现在几乎所有的电动汽车都安装了再生液压制动系统，从而可实现节约制动能、回收部分制动动能，并为驾驶员提供常规制动性能。图4-27所示为电动汽车能量转换图上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断

一般而言，当电动汽车减速、在公路上放松加速踏板巡航或踩卜制动踏板1T车时，冉生制动系统起动。正常减速时，再生制动的力矩通常保持在最大负荷状态;电动汽车高速巡航时，其驱动电动机一般是在恒功率状态下运行，驱动力矩与驱动电动机的转速或者车辆速度成反比。因此，恒功率下驱动电动机的转速越高，再生制动的能力就越低。另一方面，当踩下制动踏板时，驱动电动机通常运行在低速状态。由于在低速时，电动汽车的动能不足以为驱动电动机提供能量来产生最大的制动力矩，因而再生制动能力也就会随着车速降低而减小。图4一28所示为再生制动和液压制动的车速变化曲线，电动汽车的再生制动力矩通常不能像传统燃油车中的制动系统一样提供足够的制动减速度，所以，在电动汽车中，再生制动和液压制动系统通常共同存在。不过应该注意，只有当再生制动已经达到了最大制动能力而且还不能满足制动要求时，液压制动才起作用上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断再生液压混合制动系统是电动汽车所独有的，燃油车没有，再生制动与液压制动之间的协调是问题的关键所在，而且，应该考虑如下特殊要求:为了使驾驶员在制动时有一种平顺感，液压制动力矩应该可以根据再生制动力矩的变化进行控制，最终使驾驶员获得所希望的总力矩。同时，液压制动的控制不应引起制动踏板的冲击，因而不会给驾驶员一种不正常的感觉。可利用ABS扩展的ESP功能实现电动泵的油压提高。这要求ABS的ESP模块与整车控制系统要进行通信，可以把再生制动软件写在ABS模块，驱动油泵、控制摩擦制动和控制制动助力的真空源。ABS与整车控制器通信控制再生制动的强度即可。液压制动力矩是电控的，将产生的液压传到制动轮缸上，因而再生液压制动系统需要有防止制动失效的机构。为了提高系统的可靠性，满足安全标准，系统一般采用双管路制动，当其中一条管路失效时，另一条管路必须能提供足够的制动力。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断如前所述，电动汽车上的总制动力矩是再生制动力矩与液压制动力矩之和。它们之间的分配比例关系如图4-30所示，目的是保持最大再生制动力矩的同时为驾驶员提供与燃油车相同的制动感。当制动踏板力较小时，只有再生制动力矩施加在驱动轮上，并且与制动踏板力成正比。而非驱动轮上的制动力由液压制动提供，液压制动力也与制动踏板力成正比。当制动踏板力超过一定值时，最大再生制动力矩全部加在驱动轮上，同时液压制动力矩也作用在驱动轮上以获得所需的制动力矩。因而最大再生制动力矩可以保持不变，以便能完全回收车辆的动能。如果制动系统因制动造成的管路压力(或制动踏板踏下深度越深)越高，说明经驾驶员判断需要的总制动力矩越大，非驱动轮的制动力矩一直增加，驱动轮的制动力矩和也在增加。但摩擦力矩增加得多，再生制动扭矩不增加，甚至要有减小，这就要求再生制动和ABS系统要协调工作。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断在两前轮独立、后轮低选的ABS中，制动压力传感器(液压传感器)监测制动系统管路的制动压力(液压或气压)，ABS采用车速和压力传感器(也可是制动踏板行程开关)采集制动状态信号，根据车速算出的减速度值与设定的减速度值进行比较进行控制3.电动汽车能量回馈控制所谓能量回馈即电动机工作于再生制动模式。在制动过程中，控制驱动器使电流方向与正向运行时相反，便会产生制动性质的转矩当产生的电压高于蓄电池时，可以将电流回馈至蓄电池，达到能量回馈的目的。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断感应电动势为梯形波有利于电动机产生恒定转矩。由于换相时电流不能突变，因此实际的相电流波形不是纯粹的方波，而是接近方波的梯形波，从而使转矩产生纹波。无刷直流电动机的输出转矩波动比普通直流电动机大。一般相数越多，转矩波动越小。全桥驱动比半桥驱动的转矩波动小得多。另一方面，与普通直流电动机不同，无刷直流电动机的绕组是断续通电的。适当提高绕组通电利用率可以使同时通电导体数增加，使电阻下降，提高效率。此外，从电路成本的角度看，相数越多意味着驱动电路所使用的开关管越多，成本就越高。目前，无刷直流电动机大多采用三相星形结构，采用全桥驱动方式。目前的电动汽车存在着电池能量低、充电时间长等问题，而电动汽车的频繁起动、制动又消耗了大量能量。在《电动汽车用电动机及其控制器》国家标准中给出的车辆基本城市循环中，17.44%时间处于减速过程，回馈制动潜力很大。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断能量回馈制动系统在汽车制动时可以将能量回馈到电池，以提高整车运行效率和电动汽车的续驶里程。同时能量回馈制动系统可以实现汽车的电气制动。能量回馈制动控制技术已经成为电动汽车的核心技术之一。

1)无刷直流电动机的基本控制方法无刷直流电动机的驱动方式包括半桥驱动和全桥驱动。目前以三相星形全桥驱动方式最多，控制方法分为两两导通(1200)、三三导通(1800)两种。在具体控制方法中，又分为有位置传感器和无位置传感器两种情况。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断

在半桥驱动时，绕组合成磁场取决于通电相绕组在气隙中产生的磁场，将有3种合成状态。在全桥驱动时，绕组合成磁场将有6种合成状态。半桥驱动电路下电动机绕组利用率低，每个绕组只通电1/3时间，没有充分利用，且转矩波动较大。因此，对于三相星形连接绕组的无刷直流电动机，通常采用三相全桥控制电路。其驱动系统结构如图4一31所示。由V1~V66只功率管构成的驱动全桥可以控制绕组的通电状态。按照功率管的通电方式，可以分为两两导通和三三导通两种控制方式。(1)两两导通方式。在两两导通方式下，每一瞬间有2个功率管导通，每隔1/6周期即60“电角度换相一次。每次换相1个功率管导通，持续导通120“电角度。每个绕组正向通电，反向通电各120“电度角。对应每相绕组持续导通120“电度角，在此期间对于单相绕组电流方向保持不变。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断(2)三三导通方式。对于三三导通方式，每一瞬间有3只功率管导通，每隔600换相一次，每一功率管通电1800电角度。每隔600换相一次意味着每隔600合成转矩方向转过600，合成转矩大小为1.5倍的扭矩

2)采用无刷直流电动机驱动系统的回馈制动方法(1)单相回馈制动。电动车用无刷直流电动机的回馈制动分为两种情况:一种为电动机转速超过基速，通过驱动器直接向蓄电池回馈电能，同时提供制动的电磁转矩，比如下坡时可能出现此种情况。更多的时候则是另一种情况，即出现在车速没有超过基速时的减速过程中。在此过程中，电动机处于发电状态，将电动车减速过程中的部分动能回馈到蓄电池。驱动电动机进入发电工作状态，其发电电压必须高于蓄电池电压才能输出电功率，所以需要对制动过程进行有效控制。基本控制原理为升压斩波(BoostChopper)。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断Boost变换器的主电路拓扑结构如图4一32所示，通过对功率管V1的PWM开关控制，达到控制输出电压的目的，又称作升压斩波变换器。下面通过分析一个PWM周期的工作状态来分析其工作原理.(2)三相能量回馈控制。在回馈控制阶段，将上桥臂的功率管关断。根据位置传感器信号对下桥臂的功率管的通断进行有规律的PWM控制，可以起到与Boost变换器相同的效果。与Boost变换器的工作过程类似，在一个PWM开关周期内，无刷直流电动机的能量回馈控制过程也可以分为两个阶段。①续流阶段。在续流阶段，无刷直流电动机的电流流向如图4一33所示。V2导通为电流提供续流通道。在此阶段，电能将存储于三相绕组的电感中。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断②回馈阶段。在V2关断期间，在反电动势与三相绕组寄生电感的共同作用下，之前存储于三相绕组之内的能量与反电动势一起向蓄电池共同回馈能量。在此阶段无刷直流电动机的电流流向如图4一34所示，V2关断，电流经D1回馈至蓄电池，同样存在通过D4和D6流向B相和C相的电流通路忽略了电动机相电阻的影响，充电过程中产生的泵升电压随着PWM控制的占空比的增大而增大。电动车用无刷直流电动机驱动系统的能量回馈过程要受到车辆运行状态的限制。能量回馈过程还要受到制动安全和蓄电池充电安全等条件的限制，包括蓄电池SOC、电动机的回馈能力和当前转速等。回馈制动控制策略需要与整车制动要求紧密结合。在实际应用中，回馈制动应满足一定的约束条件，并采取相应的控制策略。在回馈制动过程中，相应的主要约束条件如下:上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断a.满足制动安全的要求。b.电动机系统的回馈能力。c.电池组的充电安全在回馈制动过程中，通常可采用的控制策略有最大回馈功率控制、最大回馈效率控制、恒转矩控制等控制策略。在恒转矩控制策略下，可以使整车保持制动需求的减速度完成制动过程，使制动过程满足制动力矩需求。在回馈制动状态下，制动转矩由电动机的电磁转矩提供。对于永磁无刷直流电动机，电动机的电磁转矩正比于电动机的电流，因此可以通过控制回馈电流的大小来控制制动转矩的大小，实现对制动过程的控制。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断回馈制动的控制周期包含了续流阶段和能量回馈两个阶段。在低速回馈状态下，根据位置传感器信号对功率管的通断进行有规律的PWM控制，可以起到与Boost变换器相同的效果。当产生的电压高于蓄电池时，可以将电流回馈至蓄电池，达到能量回馈的目的。在此过程中，也需要进行换相控制。采用单侧斩波的控制方式，即在回馈制动过程中，封锁上桥臂，只对功率桥的下桥臂进行PWM控制。在每一个控制周期内，只对其中的一个功率管进行PWM控制。保持对反电动势最大的相所对应桥臂的功率管进行PWM控制。对于6个功率管，只对处于下桥臂的功率管进行PWM控制，每个功率管持续1200电角度。在控制过程中，需要根据位置传感器的信号进行换相控制。在回馈制动原理阐述过程中已经将第一个控制区间的控制过程作了详细推导，其他控制区间可以得到类似的结论。通过控制占空比，可以对回馈电流进行调节，从而控制制动转矩的大小，实现对回馈制动过程的控制。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断六、电动汽车仪表电动汽车仪表是在传统燃油车仪表的基础上删除了一部分燃油车仪表功能，增加了电动汽车仪表功能。混合动力汽车则是在传统燃油车仪表的基础上基本不删除原来仪表功能，增加了电动汽车仪表功能。

1.燃油汽车仪表和新增仪表标志燃油汽车仪表板是由标准四表、指示灯、警告灯和警报器等组成的。标准四表指发动机转速表和车速表、水温表和燃油表。发动机转速表和车速表原理相同，都是转速类表;水温表和燃油表原理相同，都是变阻类表，客车还有气压表、电压表。图4一35所示为传统燃油标准四表加LCD(液晶)段码显示。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断1)仪表指示灯为使驾驶员随时了解汽车各系统的工作状况，汽车上都设有表示汽车工作状况的仪表、指示灯、警告灯等装置。指示灯(如大灯远近光变换指示)只起提示作用，例如提示是打开还是关闭状态。警告灯(如发动机机油压力指示灯)一旦点亮，应采取必要的措施，例如停车检查。首先应能读懂仪表指示灯或警告灯的功能。图4一36所示为仪表指示灯的功能简介。以上灯中气囊警告灯、电子驻车故障灯、ABS灯、ESP/TCS灯、发动机故障灯、助力转向灯、轮胎压力灯、巡航等警告灯要各自的电控单元触发才能点亮，主要用作相应控制单元的自检指示和故障存储器有故障存储的指示，即灯长亮有故障存储。警告灯一直点亮或发动机运转时闪烁，指示相关单元出现故障。例如“发动机机油压力”和“冷却液温度表”，在点火开关打开时，该灯亮。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断如果在发动机运转时该灯闪烁，应立即停车。(l)发动机机油压力警告灯。该警告灯和中央(STOP)警告灯相连。如果在发动机运转时该灯亮起来，立即停车。该灯亮表明:机油压力不足或润滑油路中缺油。按规定加满机油，尽快与服务代理商联系。(2)冷却液液位低警告灯。该灯点亮(闪烁)，应立即停车，等发动机冷却后，再按规定加满冷却液。(3)油箱盖警告灯。如果油箱盖没有正确拧紧而丢失，该警告灯亮。(4)ESP(电子稳定性程序)工作指示灯。在系统工作时该指示灯闪烁;如果该功能解除或出现故障，指示灯连续点亮上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断(5)颗粒排放滤清器堵塞警告灯(柴油发动机)。此警告灯亮并伴有声音信号。在发动机运转时，该灯闪烁，或者表示颗粒排放滤清器需要清污，或者表示发动机怠速运转时间过长(排气冒白烟)。如果继续在这种工况下工作，该滤清器会有堵塞的危险。如果条件允许，尽快以60km/h以上的速度行驶至少3min(6)驻车、制动系统和电子制动力分配警告灯。每次打开点火开关，该灯亮表明:拉起了手刹或者没有正确松开手刹;在“STOP"警告灯亮同时点亮，表明制动液液位下降过快，如果是这种情况，即使松开手刹，该警告灯依然点亮;在ABS警告灯点亮的同时点亮，表明电子制动力分配系统出现故障。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断O)防抱死制动系统(ABS)警告灯。每次打开点火开关时，该灯亮3s。如果在车速超过12km/h时点亮，表明ABS存在故障。但是，汽车上的传统伺服助力制动依然起作用。(8)前制动片磨损警告灯。该灯点亮，表示制动片磨损严重，需要更换。(9)电池充电警告灯。每次打开点火开关，该灯亮。如果在发动机运转时该灯亮起来，则说明有下面情况:充电电路存在故障、电池或起动机接线端子松动、发电机皮带断裂或松弛、发电机故障。(10)发动机诊断警告灯。每次打开点火开关时，该灯亮。如果在发动机运转时它连续点亮，表明排放控制系统中存在故障。如果在发动机运转时它点亮，表明喷油或点火系统中存在故障，有损坏催化剂转化器的危险(只限汽油发动机)。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断(11)柴油发动机预热指示灯。如果发动机进行了充分的暖机，该灯不亮，这种情况下可以立即起动发动机。如果灯亮，等待灯灭后再起动。(12)柴油滤清器放水警告灯(依据国家规定)。该灯点亮，尽快与服务代理商联系，有损坏燃油喷射系统的危险。(13)乘客侧安全气囊解除警告灯。警告灯亮并伴有声音信号，并在多功能显示屏上显示信息。如果解除了乘客侧安全气囊，在打开点火开关后该指示灯点亮，并保持点亮。(14)安全气囊警告灯。打开点火开关后，该警告灯亮6、。该警告灯在车辆运行时点亮，伴有声音信号，并在多功能显示屏上出现信息，表明前面、侧面或窗帘安全气囊出现故障。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断(15)座椅安全带未扣紧警告灯。在发动机运转时，如果驾驶员座椅安全带没有扣紧，该指示灯亮。(16)车门未关紧警告灯。在发动机运转时，警告灯指示车门没有关好或行李箱打开。(17)电子防盗器警告灯。它指示电子防盗器中有故障。(18)燃油液位低警告灯。当警告灯亮后，油箱内所剩的燃油至少还能行驶约50km.2)电动汽车新增仪表标志图4一37所示为电动汽车新增的仪表指示和报警灯。运行准备就绪指示灯点亮，表示整车控制器已经准备就绪，踩下加速踏板即可向驱动系统供电。动力电池充电状态指示灯，当充电器向动力蓄电池充电时指示灯点亮，表示当前处于充电状态，不可行车。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断电动机及控制器过热指示灯点亮，表示电动机及其控制器温度过高(限值)，此时如果继续行车将对车辆安全性或性能造成严重影响。系统故障指示灯指示电动机系统故障，如果电动机系统有故障，其控制器向整车控制器发送故障代码，此时指示灯点亮。动力电池故障指示灯指动力电池有电池管理系统定义的故障代码或当前电池容量过低时指示灯点亮。

(1)动力蓄电池指示仪表装置。与动力蓄电池相连接，为驾驶员提供蓄电池电量状态的相关信息。(2)荷电状态指示器。荷电状态指示器指示动力蓄电池的剩余工作容量。使用模拟式或数字式显示器，可以永久显示，或在驾驶员需要时随时给出指示，示值应清晰，当SOC低于某一规定值时，应特别明显地标示出来。如果使用动力蓄电池更换系统，最好能自动复位，如不能自动恢复到全充满状态，则应能人工复位。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断(3)电压表。电压表用来测量动力蓄电池的电压。在仪表的标度盘上应标示出恰当的工作电压范围。为增加示值的准确性，在工作范围内宜使用扩展标度。(4)电流表。电流表用来测量流过动力蓄电池的电流。在仪表的标度盘上应规定准确的。位置，对于具有再生制动功能的车辆，在标度盘。位置的两个方向上都应标示出正常工作电流的范围。(5)驱动电动机指示仪表装置。为驾驶员提供驱动电动机工作状态的相关信息。(6)转速表。转速表指示电动机的即时转速。使用模拟式或数字式显示器，当转速超过某一规定值时，应特别明显地标示出来。(7)警告和指示信号装置。指示信号装置用来告知驾驶员有关电驱动系统和动力蓄电池正确操作条件的信息，首选光学和(或)声学信号。装置由低压辅助系统供电，如果由动力蓄电池带电部分供电，应进行防护。警告和指示信号装置可用指示仪表代替。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断(8)过热。当某设备温度过高可能会对车辆的安全或性能造成很严重的影响时，应向驾驶员发出警告。(9)超速。当电动机超速时，最好用声信号连同光信号向驾驶员发出警告。(10)剩余容量。当动力蓄电池剩余容量低于某个百分数(例如25%)时，应通过信号装置提醒驾驶员。(11)绝缘电阻/爬电距离指示。当绝缘电阻和(或)爬电距离低于规定值时，应通过信号装置提醒驾驶员。绝缘电阻可包括动力蓄电池绝缘电阻、动力系统和车辆电底盘之间绝缘电阻、动力系统和辅助电路之间绝缘电阻;爬电距离包括蓄电池连接端子间的爬电距离、带电部件与电底盘之间的爬电距离。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断(12)整车控制器打开指示。向驾驶员显示控制器已打开，踩下加速踏板即可向驱动系统供电。如果用可视信号指示，它可与动力关闭按钮相结合。当车辆行驶时，该装置可关闭。(13)辅助蓄电池充电监测装置。当车辆正常行驶过程中向辅助蓄电池充电时，如充电元件发生故障应通过信号装置提醒驾驶员。(14)停车指示。当驾驶员离开车辆，如果驱动系统仍处于“可行驶”状态，应通过信号装置提醒驾驶员。(15)动力蓄电池充电指示。当充电器向动力蓄电池充电时，应通过信号装置提醒驾驶员。(16)互锁监测装置。如车辆互锁机构中有任何一个互锁装置起作用阻止车辆运行，应向驾驶员发出警告。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断2.电动汽车仪表显示电动汽车电子显示组合仪表显示精确度高、信息刷新快、使用数字进行分时显示，可使仪表盘得到简化且能显示大量信息。采用数字显示和大LCD屏幕的好处是只要仪表有足够的存储器和高分辨率的LCD显示，LCD图形造型的自由度会很高。驾驶员手动可以选择仪表的常显示内容，大多数系统还能在汽车有潜在内在或外在危险情况时，让平时不显示的信息自动显示并发出警报，以提醒驾驶员注意汽车电子仪表多采用8位或16位单片机，包括多路大电流输出的步进电动机驱动控制和十字交叉线圈的驱动控制、可直接驱动LCD液晶显示、带有在线可编程FlashRom,SRAM存储器、具有低电压CPU复位检测功能、CAN通道、多通道8/10位A/D转换、多路8/16位输入捕捉通道等。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断1)电动汽车仪表显示一般传统汽车组合仪表显示的内容包括(发动机)转速表、车速表、燃油表、水温表等，纯电动汽车因为没有发动机，所以没有发动机转速表、水温表、燃油表，但需要相应地增加电动机转速表、电流表、电压表和剩余电量表这些与纯电动相关的信息表。电动汽车电动机转速表一般不单独设计，多用功率表代替，采用功率表显示方式，如图4一38所示电动机功率控制器和电动机温度可采用仪表显示，也可采用液晶显示，仪表将测量数据以指针、数字或条形图的形式显示出来。有的高档汽车采用了虚拟仪表的显示方式，这样的表内部空间可以得到充分利用，避免了仪表空间的紧张。图4一39所示为虚拟仪表的显示内容，READY绿色时表示此时怠速启/停功能可用。READY黄色时表示此时怠速启/停功能停用，仪表中间还可以显示能量流动或蓄电池SOC水平等。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断普通电动汽车仪表多采用步进电动机和十字线圈驱动，多为步进电动机驱动。步进电动机有四线圈和两线圈式，多为两线圈式。图4-40所示为微型步进电动机结构。微型步进电动机是两相永磁步进电动机，由线圈、线圈铁芯、引脚、定子和转子等组成。转子步进角度为600。电动机内部有180:1的减速齿轮机构，通过齿轮减速降低转速并且在输出的指针轴上得到(1/3)“的分辨率。为了减少成本，目前使用单片机的PWM端口直接模拟实现微步驱动微型步进电动机已经成为主流的方案。通常会使用两个PWM端口和两个IO口来驱动一个步进电动机。PWM方式虽然模拟了微步驱动，但是驱动的效果仍然要比专用驱动芯片的效果要差一点。两线圈式线圈通电在两定子铁芯上形成不同磁极，推动转子转动，这种转动经多级减速机构传至指针轴，带动指针转动。转子减速方式也可采用丝杆齿轮减速机构带动指针转动。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断

精确的步进电动机驱动电路如图4-41所示。两相线圈中的每一相由两个反向器控制，微控制器只要控制四个反相器的输入端即可实现L1线圈、L2线圈的电流正反向通过，从而在铁芯内产生不同的磁极性，转子转动，经多级减速机构传输到表针轴上。

2)电动汽车仪表和指示灯仪表板从水温传感器、燃油位置传感器信号经仪表处理器内置的A/D转换器变成数字信号。车速表传感器、发动机转速传感器等频率信号要整理成方波信号再进入仪表微处理器，经软件处理为数字信号仪表微控器控制4个步进电动机的两相线圈换流转动即可显示基本四表的内容上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断电动机转速表用于显示电动机的即时转速，一般在10000r/min以上。车速表与传统汽车一致，用于显示汽车的车速，信号取自电动机控制器或整车控制器。荷电状态表用于显示动力蓄电池的剩余工作容量，用符号“SOC”表示，显示动力蓄电池剩余电量与总容量的百分比。其与动力蓄电池的放电率、工作环境温度和电池的老化程度有关。当SOC低于某一规定值时，应当报警。信号多取自电池管理系统。电压表用来测量(显示)动力蓄电池的电压。在组合仪表的标度盘上应标示出恰当的工作电压范围，通常电压在300V以上，信号取自电池管理系统。电流表测量(显示)动力蓄电池的电流。在组合仪表的标度盘上应规定准确的。位置，对于具有再生制动功能的车辆，在标度盘。位置的两个方向上都应标示出正常工作电流的范围，负电流表示能量回收，信号取自电池管理系统上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断报警及信号指示装置用来告知驾驶员有关电驱动系统和动力蓄电池正确操作条件的信息，习惯上称作某某报警指示灯。电动汽车组合仪表中常用的报警指示灯有:运行准备就绪、过热、超速、剩余容量低限、绝缘电阻、驱动控制器就绪、能量回馈故障、停车指示、充电指示、互锁指示、系统故障、动力蓄电池故障等。对于燃油汽车，报警指示装置一般设计有油量报警、水温报警、发动机故障、机油压力、真空度报警、沉淀水、预热、冷却液位报警等指示灯。纯电动汽车可以取消这些与发动机相关的指示灯，同时需要增加与动力电池、电动机相关的指示灯，如:运行准备就绪、动力电池充电状态、电动机及控制器过热、系统故障、动力蓄电池故障等上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断

指示表主要是用来显示动力电池、电动机和整车相关信息，电动车组合仪表中一般设计有5个指示表头，它们分别用来指示电动机转速、行驶车速、电流表、电压表和荷电状态表(SOC)，各个表头采用步进电动机驱动。电流表、电压表和荷电状态表显示的内容与动力电池有关，其信号都来源于电池管理系统，即电池管理系统输入给仪表的信号。转速表显示电动机的转速，车速表显示的是整车的车速。电动车的最高车速设计值要大于100km/h，转速信号由安装在变速器上的转速传感器提供

3)电动汽车仪表多信息显示不同的电动汽车仪表多信息显示内容不同，制动能量反馈多采用多信息屏显示，也有的汽车仪表采用指针表指示能量回馈情况。图4一45所示为再生制动系统的定量显示，正向为燃油消耗情况，单位是L/100km，负向为能量回馈情况，可能看到充电的大致情况上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断有的汽车能量反馈系统采用定性不定量的显示方式.如图4一46所示对于多信息显示部分数字量显示内容可选，不过一般用默认设置。4)仪表信号采集组合仪表的硬件电路主要有以下几个模块组成:(1)电源电路。仪表板电源电压的波动将引起电路中电流的变化，从而造成仪表的指示误差为了避免这种误差，仪表板内装置了稳压器，用以保持仪表工作电压的恒定

(2)模拟输入信号。模拟输入信号包括电动机和电动机控制器温度信号、燃油信号、冷却液温度信号、气压传感器、电压表电压信号。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断(3)数字输入信号。数字输入信号包括车速信号、发动机转速信号、ABS故障信号、安全气囊故障信号、发动机检查、能量回馈信号等数字信号。开关信号有停车灯开关、左转向开关、右转向开关、远光开关、挡位信号、机油压力开关、安全带开关、发电机是否发电、车门开关、制动片故障、驻车制动开关、前雾灯开关、冷却液液位开关信号、气压不足等开关数字信号。开关数字信号只有。和1，车速经软件处理后数字信号是多个。和1的组合。以上信号根据是纯电动汽车还是混合动力汽车而有所不同。(4)诊断功能。CAN线通信接口。(5)掉电保护。掉电保护电路为在掉电的时候也可以及时地记录汽车行驶的里程数据。使用掉电保护电路，在掉电时可以维持一段时间的电压，保证单片机完成里程数据的保存，并调整指针位置使之回零上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断七、电动汽车空调系统汽车空调的功能是把车厢内的温度、湿度、空气清洁度及空气流动性保持在使人感觉舒适的状态。在各种气候环境条件下，电动汽车车厢内应保持如传统汽车的舒适状态，以提供舒适的驾驶和乘坐环境。因此，一套节能高效的空调系统对电动汽车也起到至关重要的作用。电动汽车空调装置以及车内环境主要有以下特点:汽车空调系统安装在运动的车辆上，要承受剧烈而频繁的振动与冲击，要求电动汽车空调装置结构中的各个零部件都应具有足够抗振动、冲击性能和良好的系统气密性能;电动汽车大部分属于短距离代步，乘坐时间较短，加上电动汽车内乘员所占空间比大，产生的热量相对较多，相对热负荷大，要求空调具有快速制冷、制热和低速运行能力;电动汽车空调使用的是车上蓄电池提供的直流电源，压缩机工作效率高，控制可靠性高，维护方便;上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断汽车车身隔热层薄，而且门窗多，玻璃面积大，隔热性能差，电动汽车也不例外，致使车内漏热严重;车内设施高低不平且有座椅，气流分配组织困难，难以做到气流均匀分布。1.电动汽车空调的制冷方式汽车空调压缩机驱动形式大致分为以下三类:(1)传统发动机驱动的类型;(2)使用发动机和电动机驱动的混合动力型。混合动力汽车空调压缩机，对于面向需要提高现有内燃机效率、实现小型化的汽车厂商，供应的是借助传统发动机皮带传动类型的压缩机。面向以发动机为主体、电动机为辅的车辆(Mild一HEV弱混)供应的是皮带传动和电动机驱动兼顾的混合式压缩机。(3)单纯使用变频电动机驱动的类型。对于以电动机为主体(Strong一HEV强混、EV电动)的车辆，则供应电动压缩机。上一页下一页返回任务６ 纯电动汽车整车故障诊断1)沿用传统汽车空调的电