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新能源汽车维修技术

前言

新能源汽车是国家七大战略新兴产业之一，是重要的环保设备，是大宗的消费用品，是国家对外展示科技能力的名片。新能源汽车将逐步取代传统燃油车，成为新时代推动经济持续发展的重要载体。

新能源汽车应用了大量的电气化技术和数字化技术，在很大程度上替代了传统的机械化技术，导致新能源汽车的维修服务变得更加依赖电气和电子技术。目前国内新能源汽车维修人才缺口非常大，大多数新能源汽车故障不能及时被维修，影响了新能源汽车口碑，新能源汽车行业的持续发展需要大量的新能源汽车维修人才。

新能源汽车在技术、维护和保养方面具有高科技性，如果没有规范的维修标准和技术支持，很难保证新能源汽车的维修质量和可靠性。本书邀请汽车学院教授、蔚来4S店技术工程师、小鹏4S店技术工程师共同编辑，在可学行、专业性和实用性方面花了大量心血。本书由易到难采用循序渐进式方式教学，重点知识重点讲解，实操指导性强。教材以知识点为中心，以基础知识为铺垫、以结构为载体、以原理为理论、以诊断流程为方法，配备工作页进行展开，全书教学内容详实，图文并茂。

由于我们水平有限，本书难免有疏漏之处，竭诚欢迎读者批评指正，以便修改补充。

编者:张长春

2023年8月1日

1、新能源汽车概述

1.1、新能源汽车定义和分类....................................................................................................

1.2、新能源汽车电器系统识别................................................................................................

1.3、新能源汽车安全保护装置和断电流程..............................................................................

2、新能源汽车三电系统结构与原理

2.1、新能源汽车电池系统........................................................................................................

2.2、新能源汽车电控系统........................................................................................................

2.3、新能源汽车电机系统........................................................................................................

3、新能源汽车电器检测方法与故障排除

3.1、电池模组检测与故障排除.................................................................................................

3.2、中央控制盒检测与故障排除.............................................................................................

3.3、电机控制器检测与故障排除.............................................................................................

3.4、电机检测与故障排除........................................................................................................

3.5、DC-DC检测与故障排除....................................................................................................

3.6、空调压缩机检测与排除.....................................................................................................

3.7、车载充电机检测与故障排除.............................................................................................

4、其它常见故障诊断与故障排除

4.1、低压不能上电故障诊断与故障排除...................................................................................

4.2、高压不能上电故障诊断与排除..........................................................................................

4.3、充电系统故障诊断与排除.................................................................................................

4.4、钥匙系统故障诊断与排除.................................................................................................

1.1新能源汽车定义和分类

一、新能源汽车定义

新能源车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。

二、新能源汽车分类

新能源车包括五大类型：纯电动汽车BEV、混合动力电动汽车HEV、插电混动PHEV、燃料电池电动汽车FCEV、其他新能源（如超级电容器、飞轮等高效储能器）汽车等。

1、纯电汽车：纯电动汽车(Battery Electric Vehicle ,简称BEV)，它是

完全由可充电电池（如锂离子电池、镍氢电池或铅酸电池）提供动力源的汽车。主要由电源、电机和电机控制器三部分组成。

1.1、电源：锂电池、镍氢电池、钠硫电池、燃料电池等

宁德时代-方形电池

特斯拉-圆柱电池

比亚迪-刀片电池

普锐斯-镍氢电池

1.2、驱动电动机：永磁同步电机和交流异步电动机

电机参数对比

Model3永磁同步电机

蔚来ES8/ES6异步&同步电机

1.3、电动机调速控制装置：变频调速控制技术

交流异步电动机调速方法包括3种：一是变级调速；二是变频调速；三是变转差率调速。

A、变级调速，电动机转向的改变仅需变换磁场三相电流的相序即可，可使控制电路简化。但是，交流异步电动机采用变级调速属于有级的调速方式，调速的机械特性不如直流电动机。

B、变频调速控制技术，可使电动汽车的制动能量回收控制更加便捷，控制电路更加简单。

C、变转差率调速方法有定子调压调速、转子串电阻调速和串级调速等，因其结构复杂，应用较少。

目前，交流调速已经成为满足各种生产工艺要求及节约电能的重要措施。在多种交流调速方法中，变频调速的应用发展最快，虽然变频器的生产成本稍高，但其调速性能和装置效率始终处于各种调速方法之首，所以，现在变频调速的应用已成为交流电动机调速的主流。

1.4、电动汽车传动装置：采用电动机无级调速控制

减速齿轮机构

2、混动汽车

混合动力技术并不能够提高发动机的效率，而是通过电力系统的缓冲，能够让发动机尽量运行在效率最高的区间，甚至能够让发动机在必要的时候熄火，从而达到省油的目的。

从混动程度上分

从混动方式上分（串联）

从混动方式上分（并联）

从混动方式上分（混联）

混联动力传递路线

3、插电混动汽车

4、燃料电动汽车

氢能源汽车指氢作为能源的汽车，使高纯度氢气与空气中的氧在燃料电池中反应，生成动能驱动汽车。

燃料电池动力传递路线

燃料电池的核心是电堆，电堆的核心是膜电极，膜电极包括：质子交换膜、气体扩散层、催化剂。通常阳极为氢电极、阴极为氧电极，阳极和阴极上都含有一定量的催化剂。

燃料电池核心工作原理

1.2新能源汽车电器系统识别

新能源汽车上的高压部件有动力电池、驱动电机、高压配电箱（PDU）、电动压缩机、DCDC、OBC、PTC，高压线束等。

高压部件关联图

1.1动力电池

动力电池的直接作用是为电动汽车提供动力来源的电源。

电池内部连接和外部器件

蔚来ES6电池包

特斯拉Model3电池包

1.2高压控制盒

高压控制盒的作用是对整车高压配电进行管理，实现对各路输出分别控制，对高压安全进行管理，有过流、过压、过温保护功能，同时具备CAN通信功能，实时交换数据。

BYD-E6

蔚来ES8高压配电盒

小鹏P7（DCDC/OBC/PDU）三合一高压配电盒

特斯拉Model3高压配电盒(PCS）

1.3电机控制器

电机控制器（MCU）是纯电动汽车驱动电机控制系统的重要组成部件，它主要起到调节电机运行状态，使其满足整车不同运行需求的部件。具体来说就是 MCU 从整车控制器VCU获得整车需求（挡位、加速、制动等指令），从动力电池获得电能，经自身逆变器调制，获得驱动电机所需电能，从而使电机的转速和转矩满足整车的要求（启动、加速、制动、减速、爬坡、能量回收等）。

基本样貌

蔚来ES6电机控制器电路板

比亚迪秦电机控制器控制板

比亚迪秦电机控制器驱动板

Model 3电机控制器电路板

1.4电机

驱动电机是把电能转换为机械能装置。

三相异步电机

三相同步电机

1.5、DC-DC

DCDC的作用是将输入电压转换成固定电压输出，分为：升压、降压和稳压。在纯电动汽车中，DCDC变换器可以给低压电池充电，也可以为动力转向系统、空调等辅助设备提供电能。

DC-DC外型

DC-DC线束含义

1.5、空调压缩机

空调压缩机是在空调制冷剂回路中起压缩驱动制冷剂的作用

不带互锁线

带互锁线

内部结构

线路关系

1.6、车载充电机

用来给车辆缓慢充电，它将输入的交流电源转换成DC电源，然后给车辆蓄电池充电的工具。车载充电机CAN网络具备与BMS高速通信功能，在充电前和充电过程中，采集电池系统参数和单体电池的实时数据，通过高速CAN网络与车辆监控系统进行通信，上传充电器的工作状态、工作参数和故障报警信息，并接收启动或停止充电的控制命令。

充电机外形

内部结构

电路关系

1.3新能源汽车安全保护装置和断电流程

一、安全保护装置

人体接触高压电部件有被电伤的风险，为避免触电事故发生，电动汽车采用了多种保护措施，如：通过维修开关可手动切断高压直流电路；VCU在高压自锁回路断开时自动切断高压电路；高压漏电模块在高压线路漏电时传送漏电信号给BMS断开高压电路等。

维修开关短路保护

高压互锁断路保护

高压漏电检测保护

二、高压断电流程

综合动力控制和驱动方面的安全考虑，对新能源汽车作业前需进行高压断电。断电必须完成下列措施：1、停电；2、挂锁；3、放电；4验电；5、悬挂标示牌；6、装设遮栏；7有监护人

核心步骤

2.1新能源汽车电池系统

一、动力电池结构

电动汽车动力电池无论是采用什么类型的电池，都是由很多的单个电池单元进行并、串联组成的，这样用于提高整个电池的容量和输出电压。

1.1电池结构：北汽EV160

IA5车型动力电池组由11个动力电池模组，共92个电池单元组成。电池类型是三元锂电池，每个电池单元的单体电压约为3.65V，利用92节电池单元串联后，可以形成约332V左右的总电压。

北汽EV160

1.2电池结构：比亚迪E6

比亚迪E6动力电池组由11个动力电池模组，共96节电池单元组成。电池类型是磷酸铁锂（LiFePO4），每个电池单元的单体电压约为3.3V，利用96节电池单元串联后，可以形成约316.8V左右的总电压。11个电池模组，从A1-E分别标记为A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2、D3、D4和E：A1、A2、E：每个电池模组有4个电池单元串联；B1、B2——每个电池模组有10个电池单元串联；C1、C2——每个电池模组有8个电池单元串联；D1、D2、D3、D4——每个电池模组有12个电池单元串联.

备注：E6采用LiFePO4（磷酸铁锂）电池的标称电压是3.3 V、终止充电电压是3.6V、终止放电压是2.0V。

比亚迪E6

1.3电池结构:吉利450

帝豪EV450动力电池包内部共95个单体电池单元组成，17个模组串联，单体电池标称电压3.65V，额定容量150AH，每个模组两个温度传感器，每个单体电池都有一个电压采样。

吉利450

1.4电池结构:荣威E50

高压电池包由5个模块组成，3个大模块(27串3并)，2个小模块(6串3并)，电池93个串联，共279个电芯。附加电池管理控制器、电池高压电力分配单元、电池检测模块、电池采集和均衡模块(大模块由2个采集模块;小模块由1个采集模块)、高低压插件、水冷却系统等。

荣威E50

1.5电池结构:混动凯美瑞/普锐斯

凯美瑞由34个电池模块组成，每个电池模块均由6个单元，每个电池单元在2个位置相连，减少内阻和提高效率。单体电池额定/公称电压 1.2 V，总额定电压244.8V，能量密度约 80 Wh/kg。

备注：普锐斯由28个电池模组组成，总额定电压201.6V

混动凯美瑞/普锐斯

二、动力电池工作原理

动力电池组由BMS管理，BMS负责收集电池电压、电流、温度，与整车进行交互通讯，控制电压的输出和断开，并实时监控电池状态，判断电池故障。

1.1电控系统

输入输出

主要接线

1.2温控系统

2.2新能源汽车电机控制系统

一、基本知识

2.1 二极管

二极管具有单向导通特性，常用整流电路中。

单向导通性

全波整流

2.2 IGBT管

A、名称：绝缘栅双极型晶体管，是MOS管和三极管的结合体，主要作用是逆变和变频，俗称电力电子装置的“CPU”。

B、特点：兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点,驱动功率小而饱和压降低。呈7大特性：1、80%IGBT带阻尼二极管，且可以替代不带阻尼管使用；2、可以理解为大功率三极管和场效应管组成，但不能简单代替使用；3、检测方式可以是蜂鸣档，也可以是二极管档位；4、继承了场效应管的高阻抗和三极管的高反压的优点，耐电压、耐电流，低功耗；5、应用范围管：电流10-3300A、电压600-6500V、工作频率10-30Kh；6、可做高速开关使用；7、启动电压低3V左右，饱和导通电压较高为5-15V。

C、应用领域：非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

IGBT

二、电路识读

电控原理

2.3新能源汽车电机系统

三相交流电机分同步和异步，永磁同步电机是转子里面加入了永磁体、转子转速与定子磁场转速一致的电机。同步电机无论负载大小，只要不失步，转速就不会变化；异步电动机转子是闭合的线圈，转速随着负载大小变化而变化。两种电机均因三相交流电流流入产生旋转磁场而转动。

内外结构

电流方向

磁场方向

3.1电池模组故障检测与排除

蔚来ES8学习工作页

动力电池及管理系统常见故障有：电压故障、温度故障、充电故障、绝缘故障、通讯故障、SOC异常故障、电流故障。请根据图片提示完成作业。

一、写出检查蔚来ES8电池模组电压异常和单体电池电压异常的检测方法，并记录检测结果。

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二、写出检查蔚来ES8电池模组温度过高或过低的检测方法，并记录检测结果。

...................................................................................................................................................

三、写出检查蔚来ES8充电故障的检测方法，并记录检测结果。

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四、写出检查蔚来ES8绝缘故障的检测方法，并记录检测结果。

...................................................................................................................................................

五、写出检查蔚来ES8通讯故障的检测方法，并记录检测结果。

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六、写出检查蔚来ES8 SOC异常故障的检测方法，并记录检测结果。

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七、写出检查蔚来ES8电流故障的检测方法，并记录检测结果。

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未完待续

「CRT 501」比亚迪宋胎压传感器学习操作指引

实测车型

2018年比亚迪宋，VIN为：LGXCD4D3XJ*******（如下图）：

车辆正面照

车尾照

胎压灯亮，显示左前轮信号异常

功能说明

胎压传感器学习功能操作指引

测试产品

CRT 501胎压监测系统激活诊断工具

操作指引

1. 按照左前轮胎位置顺序依次激活车上的四个传感器，发现左前轮无法激活（如下图）：

图1

2. 选择传感器编程（如下图）：

图2

3.将左前轮胎压传感器更换成编程后的元征胎压传感器：

图3

4. 点击传感器学习后进入激活界面依次按正确的位置激活四个轮，ID确认无误后将设备靠近组合仪表，点击确认进行学习（如下图）：

图4

5. 学习完成后显示如下，即匹配学习成功（如下图）：

图5

6. 传感器学习成功后仪表胎压灯灭胎压显示正常（如下图）：

图6

声明：

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「CRT 501」比亚迪宋胎压传感器学习操作指引

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