纯电动汽车无法上电故障诊断与排除

池振坤 戴路 李杨

江苏财经职业技术学院 江苏省淮安市 223000

1 引言

在国家政策的大力扶植下及新能源企业的不懈努力下，新能源汽车价格逐渐降低、安全性与经济性不断提升，逐渐被广大消费者接受，保有量逐年攀升。纯电动汽车是当今新能源汽车发展的主要方向，相关产品越来越丰富，性能越来越先进。但是纯电动汽车如使用或保养不当，也会出现各种故障，影响人们的出行。其中纯电动汽车无法上电故障是一种常见故障，该故障涉及的部件较多，故障原因较复杂。如不了解纯电动汽车上电原理，在排除此故障时将会面临较大困难。

2 整车上下电过程

纯电动汽车整车电路包括低压电路与高压电路，上电过程包括低压供电与断电、唤醒与取消唤醒；高压上电与下电。

2.1 低压供电及唤醒原理

2.1.1 整车低压供电原理

a.低压辅助蓄电池为整车控制器VCU、电池管理系统BMS、数据采集终端RMS、组合仪表ICM、DC/DC 转换器供电；

b.当点火钥匙转到ON 档后，低压辅助蓄电池为电动助力EPS 控制器和档位控制器供电；

c.当VCU 通电后，其部分电路工作，可控制车辆其他用电器继电器工作（如空调AC 继电器、电机控制器MCU 继电器和倒车灯继电器）。

2.1.2 非充电模式下各控制器唤醒原理

非充电模式下控制器唤醒主要有ON 档继电器唤醒和VCU 唤醒。

a.由ON 档继电器唤醒的控制器有：整车控制器VCU、数据采集终端RMS 和组合仪表ICM；

b.由VCU 唤醒的控制器有：电池管理系统BMS 和DC/DC 转换器。

2.1.3 慢充模式下各控制器唤醒原理

慢充电模式下控制器唤醒主要有慢充唤醒CHG 和VCU 唤醒：

a.当充电桩与车载充电机建立充电关系后，车载充电机控制内部继电器接通后唤醒整车控制器VCU 和数据采集终端RMS；

b.由VCU 唤醒电池管理系统BMS 和DC/DC 转换器。

2.1.4 快充电模式下各控制器唤醒原理

快充电模式下控制器唤醒主要有快充唤醒（直流充电桩直接输出）和VCU 唤醒。

a.当快充桩与车辆建立充电关系后，快充桩唤醒整车控制器VCU 和数据采集终端RMS；

b.由VCU 唤醒电池管理系统BMS 和DC/DC 转换器。

2.2 高压上电过程

2.2.1 预充电电路模块的作用

纯电动汽车电机控制器负载前端有较大的电容，在冷启动时，负载电容相当于瞬间短路，负载电阻仅为导线和继电器触点的电阻。动力电池通电后瞬间形成的强电流和高电压会冲击损毁动力电机驱动系统高压器件。因此，需通过增设预充电阻及控制上电高压接触器通断顺序来实现高压系统安全上电。

2.2.2 高压上电过程

纯电动汽车只有在VCU 自诊断未发现影响行车安全故障，满足上电条件后，才点亮READY 灯，完成上高压电，具体过程如下：

①点火钥匙置于OFF 档，低压辅助蓄电池常电为各个控制器供电；

②点火匙置于ON 档，低压辅助蓄电池为整车控制器VCU、电池管理系统BMS、电机控制器MCU、DC/DC 变换器、空调控制器等供电，各个控制单元被唤醒并进行自检，将自检结果上报VCU；

③VCU 未收到故障自检结果，将闭合动力电池负极接触器。电池管理系统BMS 监测高压回路绝缘情况，监测各个电芯电压、最高电压、最低电压、温度，计算动力电池SOC 值，当满足上电条件后闭合预充继电器，通过预充电阻对车辆负载端的电容进行预充电；

④当BMS 检测到预充电压达到95%以上的动力电池额定电压时，闭合总正接触器；

⑤总正接触器闭合约10ms 后，断开预充继电器；

⑥此时VCU 通过CAN 通信线路点亮仪表上READY 灯，完成高压上电。

3 纯电动汽车无法上电故障诊断与排除

3.1 低压电池故障的诊断与排除

纯电动汽车在未上电前各控制单元由低压辅助蓄电池进行供电，如果低压辅助蓄电池或低压线路出现故障，将导致各控制单元不能满足工作条件，无法进行自检，无法进行上电操作。常见低压辅助蓄电池一般是由12V 铅酸蓄电池或锂离子电池构成。

3.1.1 故障现象

低压辅助蓄电池的常见故障为电压偏低，故障现象有以下几种：

（1）纯电动汽车起动时READY 灯无法点亮，车辆无法正常起动；

（2）车辆行驶过程中仪表低压辅助蓄电池故障灯点亮，继续驾驶仪表灯慢慢变暗，极端情况导致车辆逐渐失去动力。

3.1.2 故障分析

低压辅助蓄电池电路主要是由低压辅助蓄电池、DC/DC 变换器和充电电路组成。低压辅助蓄电池在车辆未启动前给车上各控制单元与用电器供电；当车辆启动后或进行充电时，车载动力电池或车载充电机，经过高压分配盒，通过DC/DC 转换器对低压辅助蓄电池进行补偿充电（如图1）。当低压辅助蓄电池损坏或严重亏电，DC/DC 或其线路故障导致低压蓄电池无法补偿充电导致亏电，都会导致因低压辅助电池电路故障导致整车无法上电。

图1 低压辅助蓄电池电路

3.1.3 故障排除

（1）低压辅助蓄电池故障排除：在停车时检查低压辅助蓄电池两端电压应大于12V,电压过低应进行补偿充电，如损坏进行更换。

（2）DC/DC 转换器检测：在点火开关打到ON 时，DC/DC 转换器低电压输出端电压应大于停车时低压辅助蓄电池两端电压，测量低压辅助蓄电池两端电压约为13.8-14.5V。否则判断充电线束故障或DC/DC 转换器为满足工作条件。检测DC/DC 转换器低压输出端到低压辅助蓄电池导线导通情况，如存在断路故障进行维修或更换。在点火钥匙打到ON 时检查DC/DC 转换器高压输入端电压是否为动力电池电压，如是可判断DC/DC 转换器损坏，如未检测到动力电池电压，应检查高压分配盒内DC/DC 熔断丝及线路是否正常。

3.2 控制电路故障的诊断与排除

纯电动汽车因控制系统电路故障无法上电常见以下几种：低压辅助电压没有对整车供电；动力蓄电池BMS 自检没有满足上电要求；高压互锁故障；预充电路故障；CAN 通信线路故障。此类故障可以参照故障诊断仪读取的故障代码，快速找到故障点。

3.2.1 故障现象

点火钥匙置于ON 档，仪表READY 灯未点亮，车辆无法驱动，故障诊断仪能够读取故障码。

3.2.2 控制电路检测

（1）低压辅助电压没有对整车供电。

低压辅助蓄电池因线路问题无法对车辆各控制单元供电，导致车辆无法自检，无法完成整车上电操作。此时故障诊断仪的往往提示某控制单元无法通信故障，结合图2 低压辅助蓄电池对整车供电原理图，检查控制单元供电和唤醒、接地的线束、接插件及线束熔断丝是否正常，排除低压辅助电路故障。

图2 低压辅助蓄电池对整车供电原理图

（2）动力电池管理系统BMS 自检没有满足上电要求。

动力电池管理系统BMS 是电动汽车的核心部件，其作用是实时监测电池动力电池运行情况，维持动力电池健康状况，并且在上电时对总正总负接触器进行触点黏连检测（如图3）。如BMS 出现故障车辆无法实现动力电池充放电操作，整车无法上电。

图3 高压上电过程电压检测

①高压检测电压V1 测量动力电池包总电压，用于判定MSD 是否断路。

②高压检测电压V2 用于判定预充继电器是否粘连、负极继电器是否断路、预充电阻是否断路、预充电继电器是否断路。

③高压检测电压V3 用于判定正极继电器是否粘连。

当BMS 出现故障时可根据故障诊断仪提示，对相应故障点进行检测。常见故障有绝缘故障、单体电池故障、传感器故障、通信故障等。

（3）高压互锁故障。

高压互锁是用于检测纯电动汽车高压线路连接情况。当互锁电路故障时，说明高压部件及导线间存在连接故障，此时纯电动汽车READY 灯无法点亮，无法整车上电。如存在高压互锁故障，需检查每一段高压电缆的连接是否安装到位。如果高压电缆安装均无异常，需根据互锁电路导线的走向进行互锁电路的测量诊断。

（4）预充电路故障。

当VCU 与电池管理系统BMS 都能正常工作时，如故障诊断仪检测结果为预充失败故障，可判断为预充故障，导致该故障的具体原因可能有：预充接触器电源故障；预充接触器控制信号故障；预充接触器本身损坏。

（5）CAN 通信电路故障。

在整车上电过程中各控制单元通过CAN总线进行数据通信，如BMS 需将动力电池信息传给整车控制器VCU，VCU 接收到BMS自检通过信息后才能进行后续的上电操作，因此，当CAN 总线出现故障后，VCU 无法得到动力电池状态信息，为保证行车安全，将暂停上电操作。

CAN 总线常见故障原因有：总线线路的断路或断路；连接插头的损坏、氧化、锈蚀；车用电源系统故障，如供电或搭铁不良；某个控制单元通信故障；某个控制单元供电故障。

CAN 总线常见故障检测方法：

①CAN 总线终端电阻检测：断开低压辅助蓄电池负极，等待5 分钟后，断开某控制单元连接件，检测CAN 总线阻值应为60 欧姆（如断开VCU 或动力电池后阻值为120 欧姆）。如阻值不正确，可通过依次断开CAN总线连接控制单元判断需用电器件功能是否失效。

②CAN 线是否短路或断路：当所有用电器件都完好情况下可利用万用表与示波器根据总线正常工作电压及波形情况排除总线短路或断路故障。

4 结语

纯电动车通过高压电控与低压电控实现车辆的控制，常见故障多为电器故障。要准确快速的排除电器故障，需要对电控系统的组成与各控制系统间的控制逻辑原理有清晰的认知，结合故障现象与故障诊断仪提示信息缩小故障范围，按照由简到繁的原则进行检测，最终排除故障。