新能源汽车电路:原理·检测·维修电子书

前言

第1章 新能源汽车的认识

1.1 什么是HEV系统车型

图1.1 带高压电的车辆

图1.2 丰田高压系统配置图

图1.3 丰田和雷克萨斯变速器内部结构（E-CVT）

1.2 丰田雷克萨斯系统驱动原理讲解

图1.4 车辆起步示意图

图1.5 行车启动发动机示意图

图1.6 发动机介入工作示意图

图1.7 减速能量回收示意图

1.3 什么是SHEV车型

图1.8 广汽传祺GA5发动机舱示意图

图1.9 雪佛兰沃蓝达发动机舱示意图

图1.10 车辆起步示意图

图1.11 MG1电机启动发动机发电示意图

1.4 什么是PHEV车型

图1.12 比亚迪秦PLUS DM-i混合动力高压系统组件图

图1.13 比亚迪秦PLUS DM-i整车分布

图1.14 车辆起步示意图

图1.15 串联工作示意图

图1.16 并联工作示意图

1.5 什么是FCEV车型

图1.17 氢燃料电池车辆示意图

图1.18 车辆起步示意图

图1.19 燃料电池发电驱动示意图

1.6 什么是MHEV车型

图1.20 吉利博瑞轻混系统透视图

图1.21 BSG电机安装位置

图1.22 吉利博瑞MHEV轻混系统简略控制图

图1.23 48V轻混系统启动工况

图1.24 48V轻混系统助力工况

图1.25 48V轻混系统充电工况

图1.26 48V轻混系统能量回收工况

1.7 什么是EV车型

图1.27 新能源纯电动汽车的组成结构

图1.28 北汽新能源EV200前机舱分体式高压部件组成

图1.29 比亚迪e5前机舱集成式高压控制器（PEU）组成

图1.30 纯电动汽车驱动能量走向示图

图1.31 纯电动汽车减速能量回收走向示图

1.8 新能源汽车仪表故障指示灯含义

（1）整车系统故障指示灯

（2）高压切断指示灯

（3）动力电池需充电指示灯

（4）功率受限指示灯

（5）能量回收关闭指示灯/能量回收2级指示灯

（6）动力电池故障指示灯

（7）电机系统故障指示灯

（8）电机过热指示灯

（9）高压绝缘故障/高压漏电故障指示灯

（10）动力电池过热指示灯

（11）充电连接指示灯

（12）低压12V未充电指示灯

（13）远程终端故障指示灯

（14）车辆放电指示灯

（15）电机冷却液过热指示灯

（16）车辆准备就绪指示灯

第2章 新能源汽车高压安全操作规范

2.1 高压安全标识与电流危害

图2.1 人体约电阻值

图2.2 触摸电压与电流（致命）

图2.3 新能源高压控制器/线束示意图

2.2 新能源汽车标准施工场地

图2.4 新能源汽车标准维修安全工位

2.3 新能源汽车维修绝缘工具

（1）绝缘工具

图2.5 绝缘工具

（2）绝缘表

图2.6 绝缘表

（3）动力电池举升车

图2.7 动力电池举升车

（4）动力电池修复仪/均衡仪/容量测试仪

图2.8 动力电池修复仪/均衡仪/容量测试仪

（5）新能源专用诊断电脑（图2.9）

图2.9 新能源专用诊断电脑

（6）高精度万用表

图2.10 万用表

2.4 新能源维修高压安全个人防护用品

（1）绝缘手套

图2.11 绝缘手套

（2）绝缘鞋

图2.12 绝缘鞋

（3）护目镜

图2.13 护目镜

（4）绝缘服

图2.14 绝缘服

（5）安全帽

图2.15 安全帽

2.5 新能源汽车高压电下安全操作方法流程

（1）关闭点火开关（图2.16）

图2.16 点火开关

（2）断开低压蓄电池负极（图2.17）

图2.17 低压蓄电池负极

（3）断开高压维修开关（图2.18）

图2.18 维修开关

（4）等待15分钟（图2.19）

图2.19 等待15分钟

（5）高压验电（图2.20）

图2.20 高压验电

2.6 各车型维修开关（MSD）安装位置

图2.21 比亚迪e5新能源维修开关位置

图2.22 比亚迪F3DM混合动力维修开关位置

图2.23 奔驰EQC 400 4MATIC新能源纯电动维修插头位置

图2.24 上汽荣威ERX5纯电动维修开关位置

图2.25 特斯拉 Model X维修插头位置

第3章 新能源动力电池内部组成与控制系统

3.1 动力电池包配置参数说明

图3.1 某动力电池铭牌信息

图3.2 动力电池组示意图

3.2 动力电池包内部组成

（1）电芯/电池模组（图3.3）

图3.3 电芯/电池模组示意图

（2）电池管理器（BMS）（图3.4）

图3.4 电池管理器

（3）电池信息采集器（BIC）（图3.5）

图3.5 电池信息采集器

（4）维修塞（MSD/熔断器）（图3.6）

图3.6 熔断器

（5）高压接触器控制盒（PRA）（图3.7）

图3.7 高压接触器控制盒

（6）动力连接软线（图3.8）

图3.8 动力连接软线

（7）电流传感器（C/S）（图3.9）

图3.9 电流传感器

（8）低压连接线束/采集线束（图3.10）

图3.10 低压连接线束/采集线束

（9）动力电池加热垫/片（图3.11）

图3.11 动力电池加热垫/片

（10）动力电池散热冷却管路/板路（图3.12）

图3.12 动力电池底部冷却板

（11）动力电池采集排线（图3.13）

图3.13 电池模组原装/改进版采集排线

3.3 动力电池电芯与模组组成

图3.14 电池电芯

（1）18650圆柱形电芯

图3.15 18650电池内部结构

图3.16 18650电池并联实物图

（2）软包电芯

图3.17 软包电芯内部结构组成图

图3.18 软包电芯组成焊接实物图

（3）方形铝壳/钢壳电芯

图3.19 方形铝壳/钢壳电芯内部组成图

图3.20 方形铝壳电池焊接实物图

3.4 电池单体恶劣测试实验

图3.21 电池极端条件测试

3.5 电流传感器工作原理

（1）分流式电流传感器（图3.22）

图3.22 分流式电流传感器实物图

图3.23 分流式电流传感器工作原理

（2）霍尔式电流传感器

图3.24 霍尔式电流传感器实物图

图3.25 霍尔式电流传感器工作原理图

图3.26 四线霍尔电流传感器

3.6 PRA高压接触器控制盒内部结构

图3.27 开瑞优优动力电池上接触器控制盒实物图

图3.28 东风风神E70电池上接触器控制盒实物图

图3.29 东风日产轩逸电池上接触器控制盒实物图

3.7 PRA控制盒上电故障监测机理（报故障码依据条件）

图3.30 接触器控制原理图

（1）动力电池上电原理

（2）上电失败故障监测原理

图3.31 手动维修开关未安装

图3.32 高压负极接触器粘连

图3.33 预充失败、预充超时故障

图3.34 上电预充时电流向

图3.35 主正继电器粘连故障

3.8 动力电池绝缘漏电监测原理

图3.36 绝缘漏电监测原理示意图

图3.37 绝缘故障码示意图

图3.38 绝缘电阻数据流

3.9 电池管理器（BMS）作用与功能

图3.39 BMS电池管理模块实物图

（1）电池管理器数据监测

图3.40 东风风神E70车型BMS与BIC一体电脑实物图

（2）电池管理器均衡控制

（3）动力电池SOC值估算

图3.41 SOC的仪表显示方式

（4）动力电池SOH值估算

（5）动力电池能量管理

（6）动力电池安全管理

（7）动力电池热管理

（8）动力电池通信功能

（9）动力电池管理器调试功能（人机接口）

3.10 BIC电池信息采集作用

图3.42 电池管理系统从控模块

3.11 动力电池均衡技术

图3.43 电芯与水桶效应图

图3.44 动力电池放电单体电压不均衡图

（1）动力电池被动均衡控制技术

图3.45 被动均衡电路连接图

（2）动力电池主动均衡控制技术

图3.46 主动均衡电路连接图

图3.47 电容能量存储过程图

图3.48 电容能量释放过程图

（3）动力电池充电均衡控制技术

图3.49 充电均衡电路元件连接图

图3.50 充电均衡示意图

（4）动力电池并联均衡控制技术

图3.51 动力电池并联电路连接图

图3.52 动力电池并联均衡示意图

（5）动力电池均衡故障码分析

图3.53 电池严重不均衡/无法运行均衡故障监测

图3.54 单体电压差异过大/偏大/单体电池压差故障监测

3.12 动力电池热管理系统

图3.55 动力电池热管理失控的危害

3.13 动力电池（风冷式）热管理系统

（1）普通式风冷系统

图3.56 第一代动力电池风冷散热系统

图3.57 奇瑞小蚂蚁风冷散热电池包

图3.58 丰田镍氢电池组风冷散热系统

图3.59 丰田镍氢电池组散热风向图

（2）空调双蒸发器电池散热系统

图3.60 空调双蒸发器电池热管理系统组成图

（3）江淮新能源空调风冷系统

图3.61 江淮新能源iev 5动力电池空调制冷电池热管理组成图

图3.62 空调制冷水腐蚀

3.14 动力电池（水/液冷式）热管理系统

图3.63 电池冷却液板及连接方式

（1）普通水冷式散热系统

图3.64 普通水冷式（第二代）散热系统图

（2）空调冷却循环式散热系统

图3.65 空调制冷式（第三代）热管理系统组成图

图3.66 比亚迪新能源汽车动力电池热管理系统组成图

图3.67 热交换器（板式换热器）

图3.68 空调旁通电磁阀

图3.69 动力电池“自然水冷”模式

图3.70 动力电池“空调冷却”模式

3.15 动力电池热管理（第一代）加热系统

图3.71 动力电池PTC式（第一代）电池加热控制

3.16 动力电池热管理（第二代）加热控制

图3.72 动力电池（第二代）底部加热片（PTC）式加热控制

3.17 动力电池热管理（第三代）加热控制

图3.73 动力电池（第三代）加热控制

图3.74 动力电池（第三代）加热启动水流图

图3.75 动力电池温度故障

第4章 整车控制器工作原理与作用

4.1 整车控制器在系统中的角色

图4.1 整车控制器系统工作原理图

图4.2 整车控制器实物图

4.2 加速踏板工作原理与检测方法

（1）可变电位计式加速踏板传感器

图4.3 可变电位计式加速踏板传感器

图4.4 可变电位计式传感器与整车控制器电路图

（2）霍尔式加速踏板传感器

图4.5 霍尔式加速踏板传感器

图4.6 六线与四线霍尔式加速踏板电路图

（3）加速踏板传感器实际检测方法

图4.7 奇瑞EQ车型实测信号电压图

（4）加速踏板故障代码与含义分析（图4.8）

图4.8 加速踏板常见故障代码

4.3 制动踏板工作原理与检测方法

图4.9 制动信号传感器安装位置

图4.10 制动踏板传感器内部组成

图4.11 制动开关

（1）制动踏板开关传感器电路图

图4.12 制动开关控制制动灯电路原理图

图4.13 车身电脑控制制动灯电路原理图

（2）制动深度传感器

图4.14 制动深度传感器实物图

图4.15 制动深度传感器电路图

4.4 电子换挡控制器原理与维修检测方法

（1）奇瑞瑞虎3Xe新能源纯电动汽车挡位信号故障检修

图4.16 电子换挡开关

图4.17 电子编码器换挡器电路图

图4.18 挡位信号故障

（2）2018款长丰猎豹CS9EV纯电动汽车挡位控制器失去通信故障检修

图4.19 电子通信换挡机构电路图

图4.20 换挡器管理系统节点丢失故障

（3）2018款吉利全球鹰EX3纯电动汽车换挡信号传输

图4.21 硬线信号换挡器电路图

（4）吉利全球鹰EX3不能挂挡维修案例

图4.22 ERR 2035故障码

图4.23 挡位测量

图4.24 换挡控制器内部图

4.5 引擎音模拟器作用与检测方法

图4.25 低速报警器

图4.26 比亚迪引擎音模拟器

图4.27 低速报警扬声器接线定义图

4.6 电子水泵控制原理与检测方法

图4.28 电子水泵

图4.29 两线式电子水泵电路图

图4.30 PWM占空比信号控制电路图

图4.31 LIN通信式控制电路图

图4.32 四线式PWM占空比控制电路图

图4.33 电子水泵PWM占空比信号不工作时波形

图4.34 电子水泵PWM占空比信号工作时波形

4.7 电动制动真空泵控制原理与检测方法

图4.35 制动真空助力系统组成图

图4.36 电动真空泵

图4.37 真空储存罐

图4.38 真空度传感器

图4.39 电子制动真空泵助力系统电路图

（1）单独真空泵控制器系统

图4.40 电子真空泵

图4.41 VBP电子真空泵系统控制电路图

（2）制动真空系统故障码（图4.42）监测原理分析

图4.42 真空系统故障码示意图

4.8 电子散热风扇控制电路

图4.43 电子散热风扇实物图

图4.44 电子散热风扇控制电路图

图4.45 PWM占空比调速电子散热风扇电路图

4.9 整车故障模式划分和控制逻辑

图4.46 故障等级及处理方式

4.10 整车唤醒工作模式

图4.47 钥匙唤醒

图4.48 慢充唤醒

图4.49 快充唤醒

图4.50 远程唤醒

第5章 远程监控终端系统

5.1 远程监控终端系统组成

图5.1 远程监控终端

5.2 远程监控终端作用

图5.2 远程启动和控制功能示意图

图5.3 T-BOX模块CAN采集示意图

图5.4 车辆定位示意图

图5.5 远程空调开启示意图

图5.6 远程充电定时控制示意图

5.3 远程监控传输与控制原理

图5.7 远程终端数据传输示意图

5.4 远程终端电路图

图5.8 2020款北汽新能源EU5远程终端电路图

图5.9 2016款众泰新能源E200车纷享模块电路图

第6章 电机控制器系统

6.1 永磁同步电机

图6.1 永磁同步电机简易结构图

6.2 异步电机

图6.2 异步电机内部简易结构图

6.3 电机绕组方式与检测方法

（1）角形接法（图6.3）

图6.3 角形接法

（2）星形接法（图6.4）

图6.4 星形接法

6.4 电机绕组的检测方法

图6.5 相电阻测量

图6.6 相绝缘电阻值测量

6.5 旋转变压器传感器原理与检测方法

图6.7 旋变传感器安装示意图

图6.8 电机信号盘示意图

图6.9 励磁、正弦、余弦输出波形

图6.10 线圈电阻值测量

图6.11 旋变传感器故障码示意图

6.6 电机温度传感器的原理与检测方法

图6.12 电机内部定子PT温度传感器

图6.13 传感器电阻值

图6.14 电机温度传感器故障码示意图

6.7 电机驱动IGBT场效应管控制

（1）电机控制器

图6.15 电机控制器

（2）IGBT内部结构图

图6.16 IGBT

（3）电动汽车的电驱系统

图6.17 电机系统工作原理示意图

图6.18 IGBT PWM控制波形示意图

（4）电机控制器之放电电阻

图6.19 放电电阻示意图

图6.20 电阻安装位置

图6.21 损坏的放电电阻

（5）电机控制器之超级电容

图6.22 超级电容电流补偿示意图

图6.23 超级电容实物图

6.8 电机能量回收控制原理

（1）新能源汽车的能量回收

图6.24 能量回收示意图

图6.25 电机能量回收示意图

（2）能量回收关闭控制

图6.26 能量回收功能关闭

6.9 丰田增压与降压转换器工作原理

图6.27 逆变器总成安装位置示意图

图6.28 带增压逆变器总成示意图

图6.29 电感升压示意图

图6.30 电容充电示意图

图6.31 增压转换器降压示意图

6.10 电机散热系统

图6.32 新能源汽车电机与控制器散热水道示意图

图6.33 电机内部水道布局示意图

图6.34 某电动车散热水道示意图

6.11 电机控制系统电路图

图6.35 北汽新能源EC3电机控制器系统电路图

6.12 电机控制器过温IGBT故障码分析

图6.36 IGBT过温故障码示意图

第7章 DC/DC转换器

7.1 DC/DC转换器概述

图7.1 汽车电源系统

7.2 DC/DC转换器内部降压原理

图7.2 DC/DC转换器降压示意图

7.3 DC/DC转换器实物

图7.3 DC/DC转换器

7.4 DC/DC控制电路

（1）硬线控制式DC/DC转换器电路

图7.4 DC/DC转换器单体式低压线路电路图

（2）CAN通信控制式DC/DC转换器

图7.5 DC/DC转换器CAN通信控制式低压接线电路图

7.5 DC/DC转换器故障码监测原理讲解

图7.6 降压时硬件故障

图7.7 电池管理器与DC通信故障

第8章 高压配电箱

8.1 高压配电箱介绍

图8.1 江铃E400前机舱示意图

图8.2 高压配电箱内部示意图

8.2 高压配电箱检修

图8.3 高压熔断器

图8.4 高压接触器

8.3 高压配电系统电路

图8.5 某新能源汽车高压配电系统示意图

第9章 车载充电机/慢充系统

9.1 慢充口定义

图9.1 新能源纯电动汽车慢充口定义

图9.2 慢充系统充电连接示意图

9.2 车载充电机实物

图9.3 车载充电机

9.3 车载充电机内部原理

图9.4 车载充电机内部实物示意图

图9.5 单向OBC车载充电机原理示意图

图9.6 双向B-OBC车载充电机内部原理示意图

9.4 车载充电机第一种唤醒方式

图9.7 某新能源汽车交流唤醒方式示意图

9.5 车载充电机第二种唤醒方式

图9.8 车辆会进入休眠状态

图9.9 某新能源汽车CC唤醒方式示意图

9.6 车载充电机第三种唤醒方式

图9.10 CC端子和CP端子电压

图9.11 某新能源汽车CP唤醒方式示意图

9.7 慢充系统故障

图9.12 慢充系统故障码示意图

（1）慢充回路异常故障监测原理

（2）充电口过温/充电口高温三级报警故障（图9.13）监测原理

图9.13 充电口过温故障码示意图

第10章 快充系统

10.1 快充口定义

图10.1 新能源纯电动汽车快充口定义示意图

10.2 快充系统电路图与充电流程

图10.2 新能源纯电动汽车直流充电电路示意图

10.3 快充系统第一种唤醒方式

图10.3 某新能源汽车A+、A-唤醒方式示意图

10.4 快充系统第二种唤醒方式

图10.4 某新能源汽车通信唤醒方式示意图

10.5 快充系统第三种唤醒方式

图10.5 某新能源汽车CC2唤醒方式示意图

第11章 高压互锁系统

11.1 高压互锁设计理念

11.2 高压互锁监测原理

图11.1 高压互锁端子

图11.2 北汽EV200高压互锁实物串联监测示意图

11.3 北汽新能源汽车互锁监测方式

图11.3 北汽EV200高压互锁串联监测示意图

11.4 比亚迪新能源汽车互锁监测方式

（1）高压互锁1

图11.4 比亚迪唐高压互锁示意图

图11.5 示波器连接及互锁PWM波形

（2）高压互锁2

（3）高压互锁3

图11.6 比亚迪通信互锁示意图

图11.7 高压互锁故障码

11.5 奇瑞新能源汽车高压互锁监测方式

图11.8 奇瑞新能源汽车高压互锁示意图

第12章 电动空调系统

12.1 电动空调系统原理组成

图12.1 新能源汽车空调原理示意图

12.2 电动压缩机内部结构

图12.2 电动空调压缩机

图12.3 涡旋压缩原理示意图

图12.4 动盘与静盘

12.3 电动压缩机低压插头定义

图12.5 压缩机低压插头多款示意图

图12.6 CAN通信控制插头定义

图12.7 硬线控制插头定义

图12.8 八线压缩机（一）

图12.9 八线压缩机（二）

12.4 电动压缩机硬线控制电路

图12.10 某新能源汽车压缩机控制电路图

12.5 电动压缩机LIN通信控制电路

图12.11 某新能源汽车LIN通信控制电路图

图12.12 LIN通信控制波形电压示意图

12.6 电动压缩机CAN通信控制电路

图12.13 某新能源汽车空调压缩机控制电路示意图

12.7 电子膨胀阀工作原理

图12.14 电子膨胀阀

图12.15 电子旁通阀/膨胀阀安装示意图

12.8 电子膨胀阀控制电路

图12.16 五线电子膨胀阀电路示意图

图12.17 两线电子膨胀阀电路示意图

第13章 暖风供给系统

13.1 加热丝暖风系统

图13.1 加热器

图13.2 加热丝式暖风电路控制示意图

13.2 PTC水加热器暖风系统

图13.3 水加热器

图13.4 比亚迪汽车空调暖风系统示意图

图13.5 比亚迪动力电池加热示意图

13.3 PTC加热器控制电路

图13.6 PTC加热器控制电路示意图

第14章 故障案例分析

14.1 比亚迪秦混合动力行驶无法充电故障

图14.1 车辆外观图片

图14.2 仪表故障照片

图14.3 读取发动机电控系统故障码

图14.4 读取发动机系统节气门数据流

图14.5 读取变速箱系统故障码

图14.6 节气门

图14.7 更换新的节气门总成

图14.8 发动机舱示意图

图14.9 更换后节气门数据流示意图

图14.10 仪表动力电池SCO充电示意图

14.2 日产轩逸纯电动正常下电后无法重新启动故障

图14.11 车辆外观图片

图14.12 仪表故障灯示意图

图14.13 读取高压系统故障码

图14.14 动力电池绝缘测量示意图

图14.15 动力电池破裂示意图

图14.16 更换新的电池模组示意图

图14.17 电池模组铁外壳防割示意图

图14.18 修复后仪表无故障示意图

14.3 威马E5行驶中断电故障

图14.19 车辆外观示意图

图14.20 仪表故障照片示意图

图14.21 整车控制器与电机控制器故障码示意图

图14.22 拆卸旁边电机外壳示意图

图14.23 电机控制器内部示意图

图14.24 电机控制器主板示意图

图14.25 防虚接处理示意图

图14.26 仪表无故障示意图

14.4 上汽荣威eRX5纯电动运动模式下断电故障

图14.27 车辆外观示意图

图14.28 仪表故障照片示意图

图14.29 TC电机系统故障码

图14.30 VCU整车系统故障码

图14.31 诊断步骤

图14.32 仪表无故障示意图

14.5 东风御风EM26无法快充故障

图14.33 车辆外观示意图

图14.34 仪表照片

图14.35 快充桩检测

图14.36 三合一控制器拆卸示意图

图14.37 测量快充熔断器示意图

图14.38 全新接触器/熔断器示意图

图14.39 充电成功示意图

14.6 江淮iev4无法快充故障

图14.40 车辆外观示意图

图14.41 仪表照片

图14.42 快充桩检测

图14.43 CC1充电枪连接电阻测量示意图

图14.44 拆开快充头示意图

图14.45 CC1电阻示意图

图14.46 更换新的电阻示意图

图14.47 CC1测量电阻示意图

图14.48 快充显示

14.7 华晨鑫源上电闪烁电机故障灯无法行车故障

图14.49 车辆外观示意图

图14.50 仪表照片

图14.51 电机控制器故障码示意图

图14.52 电机控制器上电数据流示意图

图14.53 三合一控制器安装位置示意图

图14.54 三合一控制器内部示意图

图14.55 全新接触器示意图

图14.56 仪表无故障照片示意图

14.8 奇瑞eq纯电动无法慢充故障

图14.57 车辆外观示意图

图14.58 仪表照片

图14.59 慢充桩检测

图14.60 CP互锁

图14.61 正常充电

14.9 奇瑞小蚂蚁eQ1无法启动

图14.62 车辆外观示意图

图14.63 仪表故障照片示意图

图14.64 读取故障码示意图

图14.65 附件环路互锁示意图

图14.66 压缩机低压插头示意图

图14.67 腐蚀断针示意图

图14.68 拆卸压缩机上盖控制电路板

图14.69 更换新的低压插头

图14.70 仪表启动无故障示意图

14.10 加速踏板传感器故障

图14.71 东风小康/瑞驰EC36车型故障724代码

图14.72 加速踏板与VCU整车控制器连接电路图

图14.73 出现故障的传感器2的供电线电阻值