比亚迪唐DM混动版高压漏电检修
一辆行驶里程约6.8万km的2015年比亚迪唐DM混动版。该车其中EV纯电支持下的行驶里程为39 614km,汽油发动机支持HEV里程为27 173km,之前一直没出过什么故障,车况十分稳定,但近日在启动上电OK指示灯变绿后,组合仪表上突然出现“EV功能受限”(图1)的提示。此时发动机仍能启动,车辆自动切换到HEV发动机模式,EV纯电驱动的方式无法使用。
故障诊断:故障车比亚迪唐DM是一款插电双模式油电混合、四驱的运动型SUV多功能车。该车动力输出有EV纯电模式和HEV混动模式,当动力电池的高压电不足或有故障时,还会有发动机单独驱动模式。正常情况下,当动力电池电量SOC在10%以上、车辆上电OK灯变绿时,无需启动发动机即可起步,以大幅提高车辆的经济性。在HEV混动经济模式ECO时,车速在40km/h以下行驶,优先采用纯电驱动;车速超过40km/h时,发动机才会介入。
该车的维修手册指出,从高压上电的原理可知,上电的OK指示灯变绿,需经过一系列的信息传递和判断过程(图2):车辆启动时,多路控制器MICU将启动信号送给动力电池管理器BMS扣前驱动电机的控制器;BMS收到信息后,在命令电池包负极接触器吸合的同时,即进行自检,若没有检测到有漏电、欠卑压、高压互锁及继电器烧结等异常情况时,则发出指令让电池包的预充接触器吸合;如果预充接触器吸合成功,符合对外输出高压电的各项条件,则电池管理器BMS再控制主接触器工作,并断开预充接触器。对外输出动力电池的电源,电路正式供高压电,同时让OK灯变绿上电成功,表示车辆可纯电EV模式行驶;若预充条件不符合,如高压电路出现严重漏电信号,或前驱动控制器无高压或电压过低,则会自动通知车辆的控制系统,断开电池包的主接触器,停止纯电模式来驱动行驶。而只能启动发动机运转,这时OK灯也变绿,但表示只可用HEV模式来驱动车辆。
故障车SOC储电指标为90%,说明动力电池的电量充足,但上电OK指示灯变绿时,车辆即自动启动发动机,同时仪表还出现“EV功能受限”的提示。经试车检验,发动机运转和行驶均正常,只是不能用EV模式,说明可能只是车上的高压电部分出现了故障。
从上述的故障现象分析,故障车出现“EV功能受限”的故障,应全面了解车上的高压电系统。故障车高压系统包括:动力电池包、高压配电箱、BMS管理器、前驱电机控制器与DC-DC转换器总成、后驱电机控制器、前和后驱动电机、空调配电盒、PTC暖水加热器、电动空调压缩机、充电口总成、高压连接线束等。
使用比亚迪汽车VDS2000专用诊断仪进行扫描发现,故障车内存储有三个故障码:P1 A0000一高压电有严重漏电、P1 CA1一严重漏电、P1 CA2-一般漏电。
检测漏电传感器的数据流发现其电阻为0(图3),明显异常。尝试清除故障码,重新调取故障和数据流,没有任何变化,车辆仍不能使用纯电驱动模式。这说明故障车“EV功能受限”的原因是“严重漏电”造成的。
电动车上有低压电路和高压电路,低压采用12V直流电,与传统燃油汽车无异,主要供给低电压的用电器具,如灯光、仪表及控制设备等。其特点是:单线制、用铁质车身作为负极回路,各用电器相互并联。而高压电为动力电池包的输出电压,本车型的动力电池工作电压最低为640V,是在动力电池储电量低于5%时出现的,而最高电压达720V,高压电供应给用电设备,如车辆驱动电机、DC-DC低压转换器、电动空调压缩机和PTC元件等等。
从电工安全常识知道,凡25V以上的交流电或60V以上的直流电,都会对人体构成危害,具有一定的危险性。为防止这种高电压产生对人体的危害,其正、负极均不能用车身搭铁来做回路,所以高压线束的连接,对车身均是独立绝缘的。一旦高压部件有对车身的绝缘阻值过小,也就是存在漏电时,轻则损坏车上的用电设备,重则可能引发人身安全的危险事故,故漏电保护是电动车的一种基本的安全保护措施。
对于电动车,漏电检测是利用漏电传感器,检测“当量绝缘值”来计算高压部件及电路的绝缘阻值。通过检测动力电池的正负母线与车身底盘的绝缘阻值来进行判断漏电情况。BMS动力电池管理器根据所采集的绝缘阻值,以及动力电池的电压值,按通常规定的公式,就可计算出一个当量绝缘值。当绝缘阻值过小时,BMS会进行相关保护性控制,断开接触器禁止高压输出放电,此时无法用EV纯电模式来驱动车辆行驶,并点亮仪表上的漏电故障灯,提醒驾驶员注意此漏电故障。
“当量绝缘值”是用1V电压的绝缘电阻不得低于500Ω(即500 Ω/V)来计算的。当绝缘阻值大于或等于500Ω/V时,表示高压电路系统绝缘良好;若绝缘阻值在100~500 Ω/V范围内,则表示一般漏电;若绝缘阻值小于或等于100Ω/V时,表示系统严重漏电。
在图4所示公式中,先测量动力电池的正、负母线分别对车身机壳的电压v+及V-,在V+及V-中取大者作为V1。假设在正极端测量对车身的电压更高,则取V+为V1,而舍去V-;反之则取V-作为V1(图5)。然后在电压表两端并联一个100KΩ的电阻,再检测V1处的电压作为V2,再按公式计算出绝缘电阻值,并按规定对动力电池进行判断绝缘是否符合要求。
导致漏电的可能原因有:漏电传感器或BMS动力电池管理器故障;动力电池包本身漏电或高压配电箱漏电;高压配电箱下游高压模块漏电,或各高压模块的下游用电设备的漏电,如前驱动电机、后驱动电机、PTC暖加热器及电动空调压缩机等出现的漏电;高压线束漏电。
一旦发生漏电故障,先由漏电传感器自动发出漏电的故障信息,BMS收到漏电传感器发送来信号并进行处理,按故障码的因果关系首先检查BMS本身,若动力电池管理器无故障,则可推断漏电可能来自车上的漏电传感器,或是在电池包内部。由于一般维修不会拆开电池包来检查,故无法查看电池包内部,只有先从电池包外部的高压部件进行排查。
车辆无故障情况下,上电OK指示灯变绿,BMS自检无异常,则会自动吸合动力电池包内部的分压接触器和负极接触器,同时吸合高压配电箱内的预充接触器。前驱动电机控制器及DC-DC转换器集成在一体,称为“二合一”总成,当监测到高压在正常范围内,即达到标称电压的2/3以上时,则预充电的任务顺利完成。当预充完成后BMS再控制高压配电箱内的主接触器吸合,同时断开预充接触器。高压配电箱把高压电按需并联分配,供电给前驱动电机控制器与DC-DC转换器总成、后驱动电机控制器、空调配电盒、车载充电器等。再由各控制模块,将高压电分配到下游的用电设备,如前驱动电机、后驱动电机、电动空调压缩机、PTC暖水加热器等等。
图6为故障车动力电池包一高压配电箱一各高压模块的总配电图,从中可以看出高压母线的走向。图中“双路电”是蓄电池的低压电,控制给各继电器的电源,也就是用低压电来控制高压电。只有双路电的电源正常,才可供给高压电给各高压负载的电源。图中橙色线为动力高压电的正、负母线。
比亚迪唐DM动力电池包内部含有负极接触器及分压接触器,在车辆没有上电时,内部接触器是无法吸合的,需用专用器具才能人为操作使之吸合,操作比较麻烦。从电路图可以看出:前驱动电机控制器、后驱动电机控制器、空调配电盒、车载充电器四者之间是并联关系,只需拔出其中一个高压母线,测量线束的对车壳绝缘阻值,就可判断其余三个是否存在问题漏电问题。如果测出绝缘阻值过小时,再挨个拔掉其余模块的高压插头,当拔掉某一个模块的高压插件时,绝缘阻值变大至不漏电时,就说明该模块或它的下游用电器有问题。反之,测出的绝缘阻值正常,则证明其它的模块没有问题。
按先简后难的故障排查逻辑,列出排查顺序为:前驱动电机控制器、后驱动电机控制器、空调配电盒、车载充电器、PTC、压缩机、前电机、后电机、高压配电箱、动力电池包。
因检测此车漏电发生时并没有在充电,由于车载充电器没有工作,充电口总成是断开的,所以车载充电器及充电口不在怀疑之列,无需检测其漏电故障。
戴好绝缘手套,做好高压电的防护措施,在车辆没有上电情况下,先断开低压蓄电池的负极,等待10min以上,检测高压已没有任何电压,再打开发动机前舱盖,拔出前驱动电机控制器的高压母线,使用兆欧表选择直流1000V的量程,黑表笔对车身搭铁,红表笔接高压母线电芯,分别对各高压部件进行检测。
1.测得母线正极与负极对车身绝缘阻值均在24.9M Ω(图7)以上,远大于500Ω/V的漏电的标准检验值,证明后驱动电机控制器、空调配电盒、车载充电器以及母线束的绝缘良好,没有漏电的故障;
2.用兆欧表测量前驱动电机控制器高压输入端正极对地绝缘阻值47AMΩ(图8),负极对地绝缘阻值46.6MΩ,也说明前驱动电机控制器没有漏电故障;
3.前、后驱控制器、空调配电盒、车载充电器以及线束等的四个模块的绝缘均良好,范围进一步缩小。因各模块下游还有高压用电设备,需再检测空调配电盒下游的PTC暖水加热器、空调压缩机等正负母线,绝缘阻值分别测为58.9MΩ和57AMΩ,检测电动空调的绝缘为47.6MΩ,排除压缩机的漏电故障;
4.断开前驱动电机控制器的高压输出端,用兆欧表分别测量前电机的A相、B相、C相对地绝缘阻值均为无穷大,排除前电机的漏电;用同样的方法去测量后电机的A相、B相、C相对地绝缘阻值也是无穷大,排除了后电机绝缘故障;
5.拔出动力电池包正、负极高压母线,兆欧表测量高压配电箱的正极母线对地绝缘阻值为123.5MΩ(图9),排除高压配电箱的绝缘问题。
由于动力电池包以外的高压部件,以及高压母线未检测到异常,剩下只有动力电池包值得怀疑。动力电池包内部有多个接触器,车辆要在已上电OK变绿时,才会有高压电输出。根据国际检测漏电公式,再结合该车型的《电器原理图》、《唐车型动力电池漏电检测方法》等技术维修资料,对电池包进行漏电检测。
检测电池包的漏电和计算绝缘电阻的具体方法是:
1.在驾驶座椅下方,找到动力电池包的低压接插头,在副驾驶座椅下方有蓄电池,接12V电源使电池包内部的分压接触器吸合(图10);
2.因车辆长时充电,万用表测量电池包的输出电压已到720V,达上限值是符合要求的,但应特别重视安全操作,再分别测量电池包正极对机壳电压为0,测量负极对机壳的电压为716V(图11),取两个电压中的大值,参考上述图5取电池包正、负对地电压的大值,为负极的716V作为计算公式中的V1电压;
3.在万用表的两表笔之间并联一个110kΩ的电阻后,再检测电池包的负极对车身机壳的电压,得测量值为631V(图 12),作为计算绝缘电阻公式中的V2电压;
4.按电动汽车国际规定的绝缘漏电公式进行计算,得出当量绝缘值为20.58Ω/V(图13),电池包内部的绝缘电阻过小,说明动力电池包内部确实存在严重漏电的故障。
从上面判断得知电池包内部有漏电故障,但从维修安全考虑,电动车生产厂家不提倡或不允许修理厂拆解动力电池包,由生产厂统一处理。特别是该2015款的“唐”车,电池包仍属三包质保期内,向厂家申请更换动力电池包,得到厂家批准免费更换新电池包后,再多次进行试车检验,此故障终被彻底排除。
维修小结:在本案例中,应特别重视维修的安全注意事项。处理和更换动力电池包、接触高电压均会带来一定的危险,应做好防护措施,始终把安全放在第一位。
另外,维修前应先查阅维修手册、技术资料和电器原理图等等,熟悉电动车型的结构、高压电的工作原理,正确使用工具设备,熟练掌握兆欧表、万用表、示波器等检测工具,严格按照电动车辆维修安全手册要求进行作业。对故障应根据故障现象进行分析、理顺思路、从简到难一步一步缩小范围,对每项检测的数据应多检测几次,确保准确无误。
升压快充让人眼前一亮 或是唐EV仅有亮点?
不查资料,立刻说出一个卖30万的自主品牌汽车。
我相信很多人的第一反应和我一样,比亚迪唐。
自主品牌敢卖30万的车实在不多,这其中初代网红车,比亚迪唐的名气可能是最大的。
今年,唐终于推出了纯电动版唐EV,接下来,我们就来一起看看这款比亚迪旗舰版车型究竟如何。
我们拿到的是唐EV的顶配车型,EV600D四驱智联创世版,搭载前后双永磁同步驱动电机,总功率360kW,总扭矩600N·m,全系标配的都是比亚迪自家产的NCM622三元锂电池,电池容量82.8kWh。双电机四驱版的NEDC续航里程均为500km,而单电机两驱版则为520km。
比亚迪的电池在当前的市场上表现不俗,可以说买比亚迪车的人,其中有一半可能都是看上了其领先行业的自主三电系统。不同于特斯拉在7000节圆柱电芯串并联组合的方式,比亚迪采用串联的布局方式进行配置,通过串联不同的数量组合出不同的电量值,通过累积电压的方式在同等功率下降低电流,在720V的电压下能够得到更高的效率。
NEDC续航里程500km,在30万元左右的中高端纯电SUV市场中,倒也不能算一个很突出的成绩,从数据上看比广汽Aion LX还有一定距离,但相比其它车型,唐EV的续航能力依旧不俗。
三电系统是比亚迪的看家本领,这不用赘述,我们先打开机舱盖来看看内部的布局。
特别值得一提的是,唐EV使用的是比亚迪独家的高压电平台,电压可以超过700V。能够使用如此高的电压,是因为比亚迪的三电系统全部由自家研发,在设计之初就考虑到了未来的升级问题,其电机、电池等部件都可以支持700V的高电压,而其他品牌车型的电机、电池等部件不支持700V的高压,仍在使用400V低压平台,所以在充电效率上不如唐EV。
此后我们对唐EV进行了简单的充电测试,在这个过程中,唐EV的充电功率大致保持在55kW左右的水平,我们选择的是60kW的国家电网快充桩,而采用高电压平台的唐EV在普通60kW充电桩上充电时,不得不在车内进行电压的二次转换,在高压三合一系统之中,唐EV可以通过碳化硅的MOSFET元器件,将普通充电桩输出到车辆上的475V~500V电压升到600V~700V的高电压,这就是比亚迪官方所说的升压快充功能。而当唐EV在120kW的充电桩充电时,才有机会发挥其充电的真正优势。
在快充前、快充中,我们分别记录了温控系统补液壶中的温度和充电桩显示的电池温度。我们可以发现随着电池温度逐步升温到适宜温度,电池的充电功率也在逐步提升,这是因为在开始时,需要消耗大量电量对电池进行加热。
充电过程中充电桩监测电池温度
360kW、600N·m的前后双永磁同步的电机配备,在同级别中可能并不是那么突出,相比AIon LX的300kw、700N·m和蔚来ES6的400KW、725N·m,唐EV已经不像过去几年的唐DM那么独一无二了,但是4.4秒的零百加速性能依然还是很引人注目。
唐EV的加速踏板设置相对其它同级别车型并不是那么轻,但它的反应十分灵敏,给你的加速反馈也很明显,不同于蔚来给人的感觉,比亚迪这样的传统造车品牌对车的理解、调校更加有经验,唐EV的加速相对而言是有渐进过程的,突兀感不那么强。
而制动踏板的表现没有什么虚位,并不会让人有信心不足的感觉,来自意大利的顶级制动品牌Brembo制动系统不仅颜值出众,性能也是佼佼者,唐EV的刹车成绩在34.5m左右,在这一级别是非常出色的成绩了。
动能回收在"较大"档位下时,松开加速踏板会有明显的减速感,而在"标准"档位下,动能回收不再那么明显,这时的滑行更为贴近燃油车的感觉,更符合多数人的驾驶习惯。
续航能力、充电速度,这可能是消费者最关心的两个问题,这这两个关键项上,唐EV都很好的解决了焦虑问题,充电效率高、续航能力不俗,这样的唐EV很难让人忽视。
但是随着明年大批合资车企和新势力的大踏步前进,消费者的选择越来越多,在这个本就需求量不大的中高端纯电SUV上,唐EV并不能高枕无忧。
比亚迪更像是国产版的大众,中庸不出错,可是30万这个级别,即使是大众的表现也不尽如人意。
10月份唐EV的上险量仅为209台,相比蔚来ES6的2201台,相差超过10倍之多,可以说,被人寄予厚望的比亚迪旗舰款并没有能完成人们对它的期望。加之与其共三电系统,却由奔驰研发外观、内饰,并由奔驰负责调校的腾势X的上市,唐EV的日子会更加艰难。
今年购置30万元级别的电动车主,不少人都是换车或家庭第二台车,他们更希望选择一台豪华品牌或是调性更高的品牌,而比亚迪的品牌力显然没有达到他们的要求。考虑到顶配车接近36万元的定价,低配车也要近26万元,同比那些调性更高的品牌,唐EV并没有价格优势,所以除非降价或是有极大突破,否则唐EV很难破局。