《動(dòng)力蓄電池及管理系統(tǒng)檢修》 課件 任務(wù)十二 高壓上電故障檢測(cè)與維修

任務(wù)十二

高壓上電故障檢測(cè)與維修《動(dòng)力蓄電池及管理系統(tǒng)檢修》比亞迪新能源汽車(chē)售后維修車(chē)間李先生的車(chē)輛無(wú)法啟動(dòng)被拖到了維修車(chē)間，小王檢查后發(fā)現(xiàn)，在啟動(dòng)車(chē)輛后，組合儀表無(wú)READY字樣顯示，張師傅判斷車(chē)輛沒(méi)有完成高壓上電流程，導(dǎo)致車(chē)輛無(wú)法啟動(dòng)。本任務(wù)將對(duì)高壓上電故障進(jìn)行排除。高壓上電的控制原理是什么？維修技師張師傅、學(xué)徒小王、車(chē)主李先生高壓上電故障檢修方法是什么？能根據(jù)高壓上電實(shí)驗(yàn)步驟，使用LN高壓上電實(shí)驗(yàn)卡，正確進(jìn)行高壓上電實(shí)驗(yàn)。能根據(jù)高壓上電故障分析與診斷思路，使用診斷儀、萬(wàn)用表等工具、設(shè)備，規(guī)范完成高壓上電故障檢測(cè)與維修作業(yè)。高壓上電的定義電動(dòng)汽車(chē)高壓上電指接通電動(dòng)汽車(chē)高壓電路，使動(dòng)力蓄電池輸出高壓電，供給車(chē)輛高壓用電設(shè)備，如驅(qū)動(dòng)電機(jī)、DC/DC變換器等。高壓上電過(guò)程涉及到的主要部件有動(dòng)力蓄電池、VCU、BMS、總正繼電器、預(yù)充繼電器、預(yù)充電阻、總負(fù)繼電器以及車(chē)輛高壓用電設(shè)備。高壓上電實(shí)驗(yàn)動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)用電流傳感器高壓上電的定義右圖為比亞迪秦EV高壓工作原理圖，高壓上電后，動(dòng)力電池的高壓電輸出，通過(guò)總正接觸、總負(fù)接觸器到達(dá)充配電總成，經(jīng)過(guò)充配電總成后，為全車(chē)高壓用電設(shè)備提供高壓電。高壓上電實(shí)驗(yàn)比亞迪秦EV高壓部分電路圖（此處加動(dòng)畫(huà)）高壓上電控制原理高壓上電電路示意圖如右圖所示。圖中V1監(jiān)測(cè)高壓維修開(kāi)關(guān)的連接和動(dòng)力蓄電池串聯(lián)回路連接，V2監(jiān)測(cè)預(yù)充電阻后的電壓，V3監(jiān)測(cè)對(duì)負(fù)載的預(yù)充電壓，通過(guò)比較V1、V2、V3的電壓值來(lái)判斷高壓繼電器的連接狀態(tài)。高壓上電實(shí)驗(yàn)高壓上電電路示意圖高壓上電控制原理高壓上電時(shí)，首先VCU控制總負(fù)繼電器閉合，再由BMS控制預(yù)充繼電器閉合，在檢測(cè)到預(yù)充電壓達(dá)到目標(biāo)電壓值后（V2=V3≥90%V1），判斷預(yù)充電成功，BMS控制總正繼電器閉合，預(yù)充繼電器斷開(kāi)，完成高壓上電過(guò)程。高壓上電實(shí)驗(yàn)高壓上電控制原理高壓上電過(guò)程中V1、V2、V3的電壓值變化如右圖所示，由圖可知：（1）t1時(shí)刻，動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)高壓維修開(kāi)關(guān)連接正常，電池模塊之間串聯(lián)連接良好，V1電壓值為動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)的額定電壓。（2）t2時(shí)刻，總負(fù)繼電器閉合，此時(shí)V2與預(yù)充電阻串聯(lián)，V2電壓值低于V1。（3）t3時(shí)刻，預(yù)充繼電器閉合，開(kāi)始預(yù)充電過(guò)程，V2與V3并聯(lián)，V2的電壓值被拉低，之后V2與V3同時(shí)升高。（4）t4時(shí)刻，預(yù)充電完成，V2=V3≥90%V1，總正繼電器閉合。（5）t5時(shí)刻，預(yù)充繼電器斷開(kāi)，高壓上電完成。高壓上電實(shí)驗(yàn)高壓上電過(guò)程電壓變化曲線(xiàn)自愿法課前測(cè)試成績(jī)排名最前的為各組組長(zhǎng)，由組長(zhǎng)挑選組員。高壓上電實(shí)驗(yàn)高壓上電實(shí)驗(yàn)資料員負(fù)責(zé)查閱LN高壓上電實(shí)驗(yàn)卡使用說(shuō)明書(shū)。小組討論高壓上電實(shí)驗(yàn)方法。記錄員正確記錄實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果。完成高壓上電實(shí)驗(yàn)高壓上電實(shí)驗(yàn)高壓上電實(shí)驗(yàn)匯報(bào)時(shí)闡述實(shí)驗(yàn)方法報(bào)告小組分工情況報(bào)告小組工作目標(biāo)具有LN高壓上電實(shí)驗(yàn)卡的場(chǎng)地絕緣手套、護(hù)目鏡、安全帽、耐磨手套絕緣工具、萬(wàn)用表、鉛筆LN高壓上電實(shí)驗(yàn)卡使用說(shuō)明書(shū)高壓上電實(shí)驗(yàn)小心高壓觸電。小心重物砸腳。小心頭部磕碰。正確設(shè)置實(shí)驗(yàn)條件。合理制定實(shí)驗(yàn)方案。準(zhǔn)確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。高壓上電實(shí)驗(yàn)高壓上電實(shí)驗(yàn)（1）實(shí)驗(yàn)步驟：1）啟動(dòng)高壓上電實(shí)驗(yàn)，觀察高壓繼電器的閉合順序，檢測(cè)預(yù)充電路與供電電路的系統(tǒng)電壓，并分別描繪出預(yù)充電路與供電電路的電流通路。高壓上電實(shí)驗(yàn)2）打開(kāi)LABSOFTX軟件，打開(kāi)汽車(chē)技術(shù)→新能源汽車(chē)高壓電池?cái)嚯娤到y(tǒng)→電池?cái)嚯娤到y(tǒng)→測(cè)量系統(tǒng)電壓。3）按照動(dòng)畫(huà)所示連接實(shí)驗(yàn)卡，如下圖所示，將啟動(dòng)開(kāi)關(guān)S1及故障開(kāi)關(guān)S2撥至關(guān)閉位置。高壓電池?cái)嚯妼?shí)驗(yàn)卡連接高壓上電實(shí)驗(yàn)4）打開(kāi)儀器→測(cè)量設(shè)備→虛擬電壓表A，并按下表進(jìn)行設(shè)定。高壓電池?cái)嚯妼?shí)驗(yàn)卡連接儀器交流/直流RANGEMODE圖示虛擬電壓表ADC50VRMS高壓上電實(shí)驗(yàn)（2）高壓上電實(shí)驗(yàn)記錄。

1）高壓繼電器閉合順序觀察高壓上電過(guò)程中高壓繼電器的閉合與斷開(kāi)順序，并將結(jié)果記錄在下表中。高壓繼電器狀態(tài)記錄序號(hào)高壓繼電器狀態(tài)1總負(fù)繼電器閉合□

斷開(kāi)□2

閉合□

斷開(kāi)□3

閉合□

斷開(kāi)□4

閉合□

斷開(kāi)□高壓上電實(shí)驗(yàn)（2）高壓上電實(shí)驗(yàn)記錄。2）檢測(cè)系統(tǒng)電壓

總負(fù)繼電器和預(yù)充繼電器閉合時(shí)，系統(tǒng)電壓為

V。

總正繼電器閉合，預(yù)充繼電器斷開(kāi)后，系統(tǒng)電壓為

V。3）描繪電流通路

在下圖（a）及圖（b）中分別描繪出預(yù)充電路與供電電路的電流通路。（a）（b）繪制電路圖根據(jù)圖（a）的控制單元針腳定義以及實(shí)驗(yàn)箱面板，討論控制單元供電電路、高壓繼電器控制電路的線(xiàn)路連接，并繪制在圖（b）中。高壓上電電路搭建（a）（b）高壓上電電路搭建資料員查閱高壓上電實(shí)驗(yàn)箱說(shuō)明，并告知組員。記錄員要正確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。操作員要注意實(shí)驗(yàn)方法的正確。完成高壓上電電路的搭建高壓上電電路搭建高壓上電電路搭建報(bào)告電路搭建方法步驟。報(bào)告小組分工情況。報(bào)告任務(wù)目標(biāo)高壓上電實(shí)驗(yàn)箱絕緣手套、護(hù)目鏡、安全帽、耐磨手套絕緣工具、萬(wàn)用表、示波器、鉛筆高壓上電實(shí)驗(yàn)箱說(shuō)明書(shū)高壓上電電路搭建注意安全防護(hù)。小心工具落地。注意作業(yè)時(shí)拉隔離欄。注意仔細(xì)查閱說(shuō)明手冊(cè)。正確搭建線(xiàn)路。注意線(xiàn)路連接順序。高壓上電電路搭建高壓上電電路搭建搭建高壓上電電路記錄表（1）在實(shí)驗(yàn)箱搭建高壓上電電路，并將相關(guān)內(nèi)容記錄在下表中。序號(hào)步驟工作內(nèi)容注意事項(xiàng)1搭建ON擋繼電器電路連接ON擋繼電器86端子和電源負(fù)極

2搭建控制單元復(fù)位開(kāi)關(guān)電路

3搭建總負(fù)繼電器電路

4搭建預(yù)充繼電器電路

5搭建總正繼電器電路

6搭建電機(jī)電路

7連接電容充電指示燈

8連接高壓上電實(shí)驗(yàn)箱電源

高壓上電電路搭建高壓上電電路驗(yàn)證記錄（2）驗(yàn)證電路驗(yàn)證搭建的高壓上電電路是否可以正常工作，并將相關(guān)內(nèi)容記錄在下表中。序號(hào)內(nèi)容記錄處理方式1高壓繼電器閉合順序是否正確是□

否□

2電機(jī)是否可以正常工作是□

否□

高壓上電流程（1）啟動(dòng)開(kāi)關(guān)置于ON擋后，VCU被喚醒后自檢。（2）VCU發(fā)出BMS喚醒信號(hào)，BMS被喚醒后自檢，并確認(rèn)整車(chē)不處于充電狀態(tài)。（3）BMS檢測(cè)高壓維修開(kāi)關(guān)是否連接良好，電池模塊之間是否連接良好，并反饋至VCU。若V1＜10V，判斷為高壓維修開(kāi)關(guān)或電池模塊間未正確連接，高壓上電中斷并上報(bào)故障。（4）BMS總負(fù)繼電器、總正繼電器、預(yù)充繼電器是否粘連，并反饋至VCU。若V2＞50%V1，判斷為總負(fù)繼電器粘連；V2＞95%V1，判斷為總負(fù)繼電器、總正繼電器、預(yù)充繼電器同時(shí)粘連，高壓上電中斷并上報(bào)故障。高壓上電故障檢測(cè)與維修高壓上電流程（5）VCU控制總負(fù)繼電器閉合，BMS檢測(cè)總負(fù)繼電器狀態(tài)。若V2＜10V，判斷為總負(fù)繼電器未正常閉合，高壓上電中斷并上報(bào)故障。（6）BMS控制預(yù)充繼電器閉合，開(kāi)始預(yù)充電過(guò)程。（7）V2=V3≥90%V1時(shí)，判斷預(yù)充電完成。若預(yù)充電時(shí)間大于1s,仍未達(dá)到預(yù)充完成條件，則判斷為預(yù)充電失敗，高壓上電中斷并上報(bào)故障。（8）BMS控制總正繼電器閉合，延時(shí)10ms后斷開(kāi)預(yù)充繼電器。（9）BMS向VCU發(fā)送預(yù)充完成指令，VCU向組合儀表發(fā)送READY指令，組合儀表顯示READY字樣，整車(chē)高壓上電完成。高壓上電故障檢測(cè)與維修高壓上電流程高壓上電故障檢測(cè)與維修高壓上電流程圖如右圖所示。高壓上電流程高壓互鎖過(guò)程分析高壓上電故障檢測(cè)與維修高壓互鎖（HVIL），是高壓互鎖回路（HazardousVoltageInterlockLoop）的簡(jiǎn)稱(chēng)。也叫危險(xiǎn)電壓互鎖回路（US7586722HighVoltageInterlockSystemandControlStrategy），高壓互鎖是指通過(guò)使用低壓信號(hào)來(lái)檢查電動(dòng)汽車(chē)上所有與高壓母線(xiàn)相連的各分路，包括整個(gè)電池系統(tǒng)、導(dǎo)線(xiàn)、連接器、DC/DC、電機(jī)控制器、高壓盒及保護(hù)蓋等系統(tǒng)回路的電氣連接完整性（連續(xù)性）。高壓系統(tǒng)連接框圖如右圖所示。高壓系統(tǒng)連接框圖高壓互鎖過(guò)程分析高壓上電故障檢測(cè)與維修高壓互鎖電氣原理圖如右圖所示。其中，BMS、PDU、DC/DC、ACCM、PTC等連成了一個(gè)互鎖回路。高壓互鎖電氣原理圖高壓互鎖過(guò)程分析高壓上電故障檢測(cè)與維修高壓互鎖線(xiàn)路通過(guò)高壓互鎖插頭將高壓部件連接起來(lái)，一旦出現(xiàn)某一設(shè)備的高壓端不正常，整個(gè)高壓系統(tǒng)就回鎖死，以確保用戶(hù)及車(chē)輛的安全。高壓互鎖插頭如右圖所示。高壓互鎖目的：（1）整車(chē)在高壓上電前確保整個(gè)高壓系統(tǒng)的完整性；（2）當(dāng)整車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中高壓系統(tǒng)回路斷開(kāi)或者完整性受到破壞的時(shí)候，需啟動(dòng)安全防護(hù)；（3）防止帶電插拔高壓連接器給高壓端子造成的拉弧損壞。高壓互鎖插頭高壓上電故障分析高壓上電故障檢測(cè)與維修從高壓上電流程分析，高壓上電失敗主要有以下幾種原因。（1）初始化階段，各控制器未被喚醒或未完成自檢；電池模塊之間未正確連接或是高壓維修開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；動(dòng)力蓄電池自身故障，如SOC過(guò)低、電池單體壓差過(guò)大、溫度過(guò)高或過(guò)低等。（2）絕緣故障、高低壓互鎖故障也會(huì)導(dǎo)致不能正常高壓上電，這類(lèi)原因會(huì)另外上報(bào)相應(yīng)故障。（3）執(zhí)行高壓上電階段，高壓繼電器的非正常通斷、預(yù)充電失敗或超時(shí)導(dǎo)致高壓上電失敗。高壓上電故障診斷思路高壓上電故障檢測(cè)與維修當(dāng)出現(xiàn)高壓上電故障的時(shí)候，首先可以通過(guò)故障碼縮小故障范圍，看能否進(jìn)入BMS系統(tǒng)，如果不可以，則檢查無(wú)法進(jìn)入BMS的原因，若可以，查看相應(yīng)故障碼，結(jié)合故障碼判斷故障原因。高壓上電故障診斷思路高壓互鎖故障案例高壓上電故障檢測(cè)與維修以某款電動(dòng)汽車(chē)為例，其高壓互鎖判定方法如下（不同車(chē)輛引腳不同可參考設(shè)計(jì)）：（1）通過(guò)儀表和CAN報(bào)文判定高壓互鎖故障a）組合儀表中，動(dòng)力電池故障指示燈常亮b）CAN線(xiàn)上BMS發(fā)出的報(bào)報(bào)文為：$1D8:BMS_General_Status_1::HVInterLoStat=False若滿(mǎn)足這兩個(gè)條件，則可判定高壓互鎖故障，但是在部分場(chǎng)景下，很難獲取CAN上報(bào)文，所以通常采用排除法來(lái)排查高壓故障狀況高壓互鎖故障案例高壓上電故障檢測(cè)與維修以某款電動(dòng)汽車(chē)為例，其高壓互鎖判定方法如下（不同車(chē)輛引腳不同可參考設(shè)計(jì)）：（2）排除法可以分為如下步驟：a）下圖中，整車(chē)斷開(kāi)12V低壓供電。再斷開(kāi)BMS與動(dòng)力電池連接的低壓插件，用萬(wàn)用表測(cè)量BMS正極輸出X2-10與負(fù)極輸入X2-11針腳之間的電阻值。若電阻值大于5Ω以上，則需要檢查整個(gè)高壓回路通斷。b）依次檢查所有高壓插件是否存在漏接、虛接現(xiàn)象；檢查高壓插接件互鎖回形針是否存在彎曲、斷裂現(xiàn)象；檢查低壓4個(gè)模塊（PDU-DC/DC-ACCM-PTC）接插件是否存在漏接、虛接現(xiàn)象；若回路確認(rèn)有以上故障，可直接解決。若回路檢查沒(méi)有以上故障，則可定位為線(xiàn)束通斷或用電器模塊內(nèi)部問(wèn)題。高壓互鎖電氣原理圖高壓互鎖故障案例高壓上電故障檢測(cè)與維修以某款電動(dòng)汽車(chē)為例，其高壓互鎖判定方法如下（不同車(chē)輛引腳不同可參考設(shè)計(jì)）：（2）排除法可以分為如下步驟：c）檢查K到X2-10，J到X2-11是否導(dǎo)通。若哪一段沒(méi)有導(dǎo)通，則可鎖定為故障模塊。若電阻值小于等于5Ω，則需要檢查整個(gè)高壓回路是否存在短路。若電阻值小于5Ω，則說(shuō)明回路導(dǎo)通。需檢測(cè)X2-10對(duì)地是否短路。檢測(cè)X2-10對(duì)電源是否短路。若確認(rèn)有以上故障，可直接解決。若檢查沒(méi)有以上故障，則可定位為PACK內(nèi)部問(wèn)題，需繼續(xù)排查。副駕座位下方的MSD是否存在漏裝、互鎖針彎曲、斷裂。BMS的高壓插接件互鎖回形針是否存在彎曲、斷裂現(xiàn)象。若確認(rèn)有以上故障，可直接解決。若檢查沒(méi)有以上故障，則可定位為BMS內(nèi)部問(wèn)題。高壓互鎖電氣原理圖高壓上電故障檢測(cè)與維修資料員查閱動(dòng)力蓄電池檢測(cè)教學(xué)平臺(tái)使用說(shuō)明，并告知組員。記錄員要正確記錄排故過(guò)程數(shù)據(jù)。操作員要注意實(shí)驗(yàn)方法的正確。完成高壓上電故障檢測(cè)與維修高壓上電故障檢測(cè)與維修高壓上電故障檢測(cè)與維修報(bào)告故障檢修方案。報(bào)告小組分工情況。報(bào)告任務(wù)目標(biāo)動(dòng)力蓄電池檢測(cè)教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)絕緣手套、護(hù)目鏡、安全帽、耐磨手套維修手冊(cè)、高壓安全防護(hù)用品、萬(wàn)用表、絕緣工具套裝、絕緣扭力扳手、診斷儀平臺(tái)使用說(shuō)明書(shū)高壓上電故障檢測(cè)與維修注意高壓安全防護(hù)。小心工具落地。注意作業(yè)時(shí)拉隔離欄。注意仔細(xì)查閱說(shuō)明手冊(cè)。檢修前繪制排故思路圖。注意檢修方法。高壓上電故障檢測(cè)與維修高壓上電故障檢測(cè)與維修故障碼信息（1）讀取故障碼使用診斷儀讀取故障碼，將相關(guān)內(nèi)容記錄在下表中。序號(hào)故障碼故障碼描述1

2

3

高壓上電故障檢測(cè)與維修數(shù)據(jù)流記錄（2）讀取數(shù)據(jù)流使用診斷儀讀取相關(guān)數(shù)據(jù)流，分析判斷異常數(shù)據(jù)，并將相關(guān)內(nèi)容記錄在下表中。序號(hào)系統(tǒng)名稱(chēng)當(dāng)前值正常值是否正常1BMS

是□

否□2

是□

否□3

是□

否□4VCU

是□

否□5

是□

否□高壓上電故障檢測(cè)與維修高壓上電電路圖（3）制定維修方案

1）拆畫(huà)電路圖參考維修手冊(cè)，將高壓上電電路圖拆畫(huà)至下圖中。

高壓上電故障檢測(cè)與維修故障分析及維修方案（3）制定維修方案

2）制定維修方案根據(jù)讀取的故障信息，參考電路圖，分析可能的故障點(diǎn)及故障原因，并制定維修方案，并完成下表填寫(xiě)。故障分析：可能的故障原因或故障點(diǎn)1

2

3

維修方案/檢測(cè)流程1

2

3

4

5

高壓上電故障檢測(cè)與維修BMS線(xiàn)束檢測(cè)記錄（4）故障檢測(cè)與維修

1）BMS線(xiàn)束檢測(cè)根據(jù)維修方案，結(jié)合電路圖，對(duì)BMS電源、喚醒、CAN線(xiàn)進(jìn)行檢測(cè)，并完成下表填寫(xiě)。序號(hào)檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)點(diǎn)檢測(cè)條件檢測(cè)類(lèi)型標(biāo)準(zhǔn)值檢測(cè)值處理方式示例電源T121/89搭鐵-電壓輔助蓄電池電壓0V維修線(xiàn)束/更換保險(xiǎn)電源T121/89T21/H斷電電阻＜1Ω∞1BMS主板電源

2BMS喚醒

高壓上電故障檢測(cè)與維修（4）故障檢測(cè)與維修

1）BMS線(xiàn)束檢測(cè)根據(jù)維修方案，結(jié)合電路圖，對(duì)BMS電源、喚醒、CAN線(xiàn)進(jìn)行檢測(cè)，并完成下表填寫(xiě)。序號(hào)檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)點(diǎn)檢測(cè)條件檢測(cè)類(lèi)型標(biāo)準(zhǔn)值檢測(cè)值處理方式示例電源T121/89搭鐵-電壓輔助蓄電池電壓0V維修線(xiàn)束/更換保險(xiǎn)電源T121/89T21/H斷電電阻＜1Ω∞3BMS從板電源

4CAN線(xiàn)

BMS線(xiàn)束檢測(cè)記錄高壓上電故障檢測(cè)與維修壓繼電器及其線(xiàn)束檢測(cè)記錄（4