項目5檢修整車控制系統故障任務1檢修故障診斷儀無法與車輛通信故障教師姓名授課形式講授授課時數6授課日期年月日授課班級授課項目及任務名稱任務1檢修故障診斷儀無法與車輛通信故障教學目標知識目標1.能就車認識整車控制系統的組成，并掌握其控制邏輯。2.能查閱維修手冊，掌握整車控制系統的故障診斷流程。技能目標能小組合作，執行維修手冊標準，掌握檢修故障診斷儀無法與車輛通信故障的方法。教學重點整車控制系統的故障診斷流程教學難點檢修故障診斷儀無法與車輛通信故障教學方法教學手段借助于多媒體課件，播放視頻講授整車控制系統的組成及其控制邏輯，整車控制系統的故障診斷流程。通過教師的示范和視頻的示范講授檢修故障診斷儀無法與車輛通信故障。讓學生更直接地學會檢修故障診斷儀無法與車輛通信故障技巧與方法。學時安排講授整車控制系統的組成及其控制邏輯約35分鐘；利用教學設備講授整車控制系統的故障診斷流程；約45分鐘3.利用教學設備完成檢修故障診斷儀無法與車輛通信故障，約110分鐘；4.教學實訓，完成工作頁內容約50分鐘。教學條件多媒體課件、北汽EV160純電動汽車維修手冊、純電動汽車檢修學習工作頁、汽車維修專用工具。課外作業閱讀維修手冊、完成工作頁檢查方法1．隨堂提問，計平時成績。2．完成檢修故障診斷儀無法與車輛通信故障測試評分，計平時成績。教學后記授課主要內容【情景引入】某北汽4S店的高級汽車維修工小王接到一張任務工作單：一輛北汽EV160純電動汽車，行駛里程50000km，車主反映在行駛過程中儀表故障燈點亮顯示有故障。小王使用故障診斷儀檢測，卻發現故障診斷儀無法與車輛通信。如果你是小王，應該如何檢修該故障呢？【知識鏈接】一、整車控制系統的組成純電動汽車的整車控制系統通常包含低壓電器控制系統、高壓電器控制系統和整車網絡化控制系統三部分。1.低壓電器控制系統低壓電器控制系統主要由輔助低壓電池和若干低壓電器設備組成。低壓電器控制系統采用直流12V或24V電源，一方面為燈光、雨刷器等車輛的常規低壓電器供電，另一方面為整車控制器、高壓電器設備的控制電路和輔助部件供電。2.高壓電器控制系統高壓電器控制系統主要由動力電池、驅動電機和功率轉換器等大功率、高壓的電器設備組成，根據車輛行駛的功率需求完成從動力電池到驅動電機的能量變換與傳輸過程。3.整車網絡化控制系統整車網絡化控制系統主要包括整車控制器、電機控制器、BMS、車身控制管理系統、信息顯示系統和通信系統等。整車控制器是整車控制系統的核心，承擔了數據交換與管理、故障診斷、安全監控、駕駛人意圖解析等功能。各子系統之間的信息傳遞通過網絡通信系統實現。二、整車控制系統的控制邏輯整車控制系統對整車的控制主要是通過整車控制器與CAN總線的連接來控制其他系統的方式來實現。整車控制器是整車控制系統的核心部件，相當于純電動汽車的“大腦”，又被稱為動力總成控制器。整車控制器通過采集電機控制系統信號、加速踏板信號、制動踏板信號及其他部件信號，根據駕駛員的駕駛意圖綜合分析并作出響應判斷后，監控下層的各部件控制器運行，來保證整車的行駛。1.分層控制整車控制系統采用分層控制方式，如圖所示，最底層是執行層，由部件控制器和一些執行單元組成，其任務是正確執行中間層發送的指令，這些指令通過CAN總線進行交互，并且有一定的自適應和極限保護功能；中間層是協調層，也就是VCU，一方面它根據駕駛員的各種操作和汽車當前的狀態解釋駕駛員的意圖，另一方面根據執行層的當前狀態，做出最優的協調控制；最高層是組織層，由駕駛員或者制動駕駛儀來實現車輛控制的閉環。各控制器之間通過CAN網絡進行信息交互，共同實現整車的功能控制。分層控制2.局域網絡控制在整車的網絡管理中，VCU是信息控制的中心，具有信息的組織與傳輸、網絡狀態的監控、網絡節點的管理、網絡優先權的動態分配以及網絡故障的診斷與處理等功能。VCU這些功能主要是通過CAN總線協調其相應模塊相互通信來實現。3.整車控制模式判斷和驅動控制VCU通過各種狀態信息如充電信號、啟動開關信號、加速/制動踏板位置信號、當前車速和整車是否有故障信息等，來判斷當前需要的整車工作模式是處于充電模式還是行駛模式，然后根據當前的參數和狀態及前一段時間的參數及狀態，計算出當前車輛的轉矩能力，按當前車輛需要的轉矩，計算出合理的最終實際輸出的轉矩。4.電源控制如圖所示，電源控制系統主要由四個繼電器組成，分別為F/SRLY、M/CRLY、A/CRLY和F/SCHGRLY。根據不同模式，VCU操作不同的繼電器吸合。電源控制結構圖5.主繼電器控制如圖所示，車輛控制模塊會因駕駛員的操作而啟動，因而控制動力電池組中的系統主繼電器以及充電電阻繼電器。當系統主繼電器處于“ON”擋時，從動力電池處向DC/DC轉換器、空調系統以及動力電機逆變器提供電源；同時，車載充電機打開充電繼電器，從車載繼電機向動力電池DC/DC轉換器、空調系統提供電源。主繼電器控制系統6.制動能量回收和優化控制（1）制動能量回收的原理純電動汽車的驅動電機可以工作在再生制動狀態，對制動能量進行回收是其與傳統燃油汽車的重要區別。VCU根據行駛速度、駕駛人制動意圖和動力電池組狀態（如電池的荷電狀態SOC值）進行綜合判斷后，對制動能量回收進行控制，如圖5-1-6所示。如果達到回收制動能量的條件，VCU向電機控制器發送控制指令，使電機工作在發電狀態，將部分制動能量儲存在動力電池組中，提高車輛能量利用效率。制動能量回收控制（2）制動能量回收的原則制動能量回收的原則如下：①能量回收制動不應該干預ABS（防抱死制動系統）的工作。②當ABS進行制動力調解時，制動能量回收不應該工作。③當ABS報警時，制動能量回收不應該工作。④當驅動電機系統具有故障時，制動能量回收不應該工作。（3）能量的優化控制純電動汽車有很多用電設備，包括驅動電機和空調設備等。VCU可以對能量進行合理優化來提高純電動汽車的續航里程。例如當動力電池組電量較低時，VCU發送控制指令關閉部分起輔助作用的電器設備，將電能優先保證車輛的安全行駛。7.輔助系統控制（1）HMI儀表控制整車控制系統能夠對車輛的狀態進行監測并顯示，當整車控制器在對自身及各子系統進行監測的過程中發現故障時，將會點亮儀表中相應的指示燈。（2）DC/DC轉換控制DC/DC轉換控制主要體現在：①能夠將直流360V降為直流13～14V，為輔助設備如燈具、音響等提供電源且給輔助低壓電池充電。②為了防止輔助低壓電池因為長期不使用而出現功能下降的問題，當驅動和充電在一定時間不工作的情況下，系統將自動啟動充電系統，控制輔助低壓電池充電。③當輔助低壓電池電壓降到電源開關可開啟之下時，系統會自動啟動充電系統，控制輔助低壓電池充電。8.保護控制（1）故障診斷和處理整車控制系統能夠連續監視整車電控系統，進行故障診斷，并及時進行相應的安全保護處理。根據傳感器的輸入及其他通過CAN總線通信得到的電機、電池、充電機等信息，對各種故障進行判斷、等級分類、報警顯示以及儲存故障碼等處理。對于不太嚴重的故障，能做到“跛行回家”。（2）失效保護控制如圖所示，當VCU檢測到故障時，根據故障的內容繼續進行控制或者停止車輛系統。整車控制系統的故障安全處理措施具體包括驅動力限制、充電停止、系統主繼電器關閉等。當采取故障安全處理措施時，純電動汽車系統故障警告燈在儀表上亮起。失效保護控制（3）碰撞切斷控制當VCU從安全氣囊電腦探測到安全氣囊彈開的信號時，會控制系統主繼電器1、2（動力電池組內）斷開，目的是為了關閉高壓電路，保證駕乘人員及車輛的安全。三、整車控制系統常見故障及診斷1.整車控制系統的故障等級（表）2.車載診斷系統（OBD）概述及故障診斷儀的功能（1）車載診斷系統（OBD）當系統出現故障時，故障警告燈點亮，同時0BD系統會將故障信息存入存儲器，運用標準的診斷儀器連接診斷接口可以以故障碼的形式讀取相關信息。根據故障碼的提示，維修人員能迅速準確地確定故障的性質和部位。（2）北汽純電動汽車專用故障診斷儀的功能北汽純電動汽車故障診斷儀與其他傳統汽車故障診斷儀的結構與功能基本相同，但也有不同之處，下面以北汽純電動汽車專用故障診斷儀為例介紹其功能。北汽純電動汽車專用故障診斷儀能與多種車型匹配，能對多個子系統進行診斷，具有多種診斷能力，能對主要功能部件進行測試，并且能對系統進行標定和燒錄程序。【任務方案制訂】查閱北汽EV160純電動汽車維修手冊，觀看北汽EV200DC/DC電腦故障診斷流程的微課，制訂檢修故障診斷儀無法與車輛通信故障的任務方案。【任務實施】STEP1故障分析。分析故障診斷儀無法與車輛通信故障的主要原因有：VCU不工作、OBD診斷接口異常、OBD診斷接口與VCU的CAN總線線束連接異常等。STEP2檢查VCU的供電是否正常。查閱維修手冊，根據VCU的供電線路圖，使用萬用表檢查其供電是否正常，包括ON擋電、常電；若不正常，則需要檢查低壓電氣盒中VCU的熔絲FB16和FB17是否正常，檢查熔絲與控制器連接線是否正常。STEP3檢查OBD診斷接口。查閱維修手冊，根據診斷接口各端子電氣連接圖，使用萬用表檢查OBD端子Pin16與端子Pin4是否有12V供電電壓，若沒有，則檢查相應熔絲和線束。STEP4檢查CAN總線。檢查OBD端子Pinl與端子Pin9是否有600Ω左右的阻值，若沒有，則檢查相應CAN總線線束。如果以上都正常，建議更換全新的VCU。【任務小結】回顧本次任務所學知識，強調本節課的重點與難點，加深理解與記憶。【學習評價】讓同學獨立完成學后測評試題，檢驗同學掌握情況，并計入平時成績。任務2檢修無法加速故障教師姓名授課形式講授授課時數4授課日期年月日授課班級授課項目及任務名稱任務2檢修無法加速故障教學目標知識目標1.能就車認識加速踏板位置傳感器的結構，并根據結構理解其工作原理。2.能查閱維修手冊，認識整車控制器與各系統的連接。技能目標能小組合作，執行維修手冊標準，掌握檢修加速踏板位置傳感器故障的方法。教學重點檢修加速踏板位置傳感器故障教學難點檢修加速踏板位置傳感器故障教學方法教學手段借助于多媒體課件，通過視頻展示加速踏板位置傳感器的結構；工作原理；整車控制器與各系統的連接進行講授，使學生更形象學會檢修加速踏板位置傳感器故障；正確規范地填寫檢驗記錄單。通過老師的示范檢修加速踏板位置傳感器故障正確演示，使學生學會檢修加速踏板位置傳感器故障正確方法與技巧。學時安排2．利用教學設備講授加速踏板位置傳感器的結構；工作原理；整車控制器與各系統的連接約40分鐘；3.利用教學車輛完成檢修加速踏板位置傳感器故障約80分鐘；4．教學實訓，完成工作頁內容約40分鐘。教學條件多媒體課件、北汽EV160純電動汽車維修手冊、純電動汽車檢修學習工作頁、汽車維修專用工具課外作業閱讀維修手冊、完成工作頁。檢查方法1．隨堂提問，計平時成績。2．完成檢修加速踏板位置傳感器故障質量評分，計平時成績。教學后記授課主要內容【情景引入】某北汽4S店的高級汽車維修工小王接到一張任務工作單：一輛北汽EV160純電動汽車，行駛里程10000km，車主反映在行駛過程中車輛無法加速，并且儀表故障燈點亮。如果你是小王，應該如何檢修該故障呢？【知識鏈接】一、加速踏板位置傳感器的結構和端口信息1.加速踏板位置傳感器的結構及作用純電動汽車的加速踏板由霍爾芯片、磁鐵、加速踏板組件等構成。加速踏板位置傳感器安裝在加速踏板上。北汽EV160純電動汽車采用的是非接觸式加速踏板傳感器，它是一種霍爾效應（芯片）式旋轉位置傳感器，它最大的優點就是在工作過程中沒有機械磨損，從而提高了工作的可靠性和耐久性。加速踏板位置傳感器傳送加速踏板的深淺和快慢訊號，這個訊號會被整車控制器接收和解讀，然后整車控制器發出控制指令至電機控制器，電機控制器根據該指令控制驅動電機的轉速。2.加速踏板位置傳感器的端口信息以北汽EV160純電動汽車的加速踏板位置傳感器為例，其插接件及各端口的針腳定義。二、整車控制器與各系統的連接車輛無法加速故障產生的原因除了加速踏板位置傳感器失效外，還可能是整車控制器與相關系統連接電路出現故障。整車控制器通過CAN總線與各個系統連接，決定各個分支結構是否工作。整車控制器對各主要控制對象（驅動電機、車載充電機、動力電池組內的正負極繼電器和預充繼電器、電動空調壓縮機等）進行分級控制。當整車控制器與各系統的連接出現故障時，可能導致相關零部件的失靈，因而要熟悉整車控制器與各系統之間的連接電路圖，并能夠就車檢查它們之間的信號、供電電壓和搭鐵是否正常。1.整車控制器與擋位傳感器的連接整車控制器通過擋位傳感器獲取擋位信息，兩者之間的連接關系如圖所示。整車控制器與擋位傳感器的連接整車控制器接收從擋位傳感器傳送來的四個信號，進行運算、比較和分析后確定此時駕駛人的選擋意圖是前進、倒車還是空擋。2.整車控制器與加速踏板位置傳感器的連接整車控制器通過加速踏板位置傳感器來獲得加速或減速信息，從而改變驅動電機的轉矩，控制驅動電機的轉速，進而改變車速。加速踏板位置傳感器提供兩組信號，讓整車控制器進行對比。檢測加速踏板位置傳感器1信號：加速踏板開度從0%～100%變化，用萬用表直流電壓擋測量插件4#端子與搭鐵（或3#端子）之間應有0.74～4.8V的電壓；否則檢查傳感器電源和搭鐵線，如果傳感器輸入電源和搭鐵線正常，則為傳感器內部故障。檢測加速踏板位置傳感器2信號：節氣門開度從0%～100%變化，用萬用表直流電壓擋測量插件6#端子與搭鐵（或5#端子）之間應有0.37～2.4V的電壓；否則檢查傳感器電源和搭鐵線，如果傳感器輸入電源和搭鐵線正常，則為傳感器內部故障。3.整車控制器與電機控制器的連接整車控制器向電機控制器發出轉矩需求和故障通信，電機控制器通過CAN總線來反饋包括電機轉速、電機溫度、控制器溫度信號等信息。整車控制器與電機控制器的連接如圖所示。整車控制器與電機控制器的連接4.整車控制器與BMS的連接整車控制器給BMS發出電能需求和故障通信，BMS通過CAN總線來反饋包括動力電池電量、動力電池溫度、電壓、電流信號等信息。整車控制器與BMS的連接如圖所示。整車控制器與BMS的連接三、車輛無法加速故障的原因及處理方法1.車輛無法加速故障的具體原因①ECU到加速踏板位置傳感器之間的線路斷路，無法測得油門位置信號，導致無法加速。②加速踏板位置傳感器內部的兩套電阻之間不能相互檢測，VCU無法獲得當前的油門踏板的正確位置，導致加速無力。③加速踏板位置傳感器的霍爾芯片失效或者線路斷路，導致無法加速。④整車控制器故障、電機控制器故障。2.車輛無法加速故障的處理方法【任務方案制訂】查閱北汽EV160純電動汽車維修手冊，制訂檢修加速踏板位置傳感器故障的任務方案。【任務實施】STEP1使用故障診斷儀讀取數據流指令，選取加速踏板信號1和加速踏板信號2，單擊確定，讀取其數據流。STEP2檢測加速踏板線束端子Pinl和Pin2的電壓，正常電壓為5V；檢測線束端子Pin3和Pin5的電壓，正常電壓為0V。STEP3不踩加速踏板時，檢測加速踏板線束端子Pin4和Pin6的搭鐵電壓，正常電壓接近0V。STEP4踩加速踏板至一定開度時，檢測加速踏板線束端子Pin4和Pin6的電壓，端子Pin4的電壓是端子Pin6電壓的兩倍則為正常電壓。STEP5檢查與加速踏板連接的線束有無短路、斷路和退針現象，如線束有問題則更換線束。檢查方法如下：檢測加速踏板位置信號1搭鐵線束。測量方法：用萬用表通斷擋測量相應端子之間的線束是否斷路。②檢測加速踏板位置信號1輸出線束，逐一測量是否導通，如果不導通，確定問題后更換線束。測量方法：用萬用表通斷擋測量相應端子之間的線束是否斷路。③檢測加速踏板位置信號1電源線束，逐一測量是否導通，如果不導通，確定問題后更換線束。測量方法：用萬用表通斷擋測量相應端子之間的線束是否斷路。④檢測加速踏板位置信號2搭鐵線束。測量方法：用萬用表通斷擋測量相應端子之間的線束是否斷路。⑤檢測加速踏板位置信號2輸出線束，逐一測量是否導通，如果不導通，確定問題后更換線束。測量方法：用萬用表通斷擋測量相應端子之間的線束是否斷路。⑥檢測加速踏板位置信號2電源線束，逐一測量是否導通，如果不導通，確定問題后更換線束。測量方法：用萬用表通斷擋測量相應端子之間的線束是否斷路。STEP6如果以上線束檢測無故障后，建議更換加速踏板位置傳感器。【任務小結】回顧本次任務所學知識，強調本節課的重點與難點，加深理解與記憶。【學習評價】讓同學獨立完成學后測評試題，檢驗同學掌握情況，并計入平時成績。任務3檢修無法行駛故障教師姓名授課形式講授授課時數3授課日期年月日授課班級授課項目及任務名稱任務3檢修無法行駛故障教學目標知識目標1.能就車認識解析器的結構，理解其工作原理。2.能查閱維修手冊，就車認識旋鈕式電子換擋器的結構，掌握其操作方法。技能目標能小組合作，執行維修手冊標準，掌握更換旋鈕式電子換擋器的方法教學重點更換旋鈕式電子換擋器教學難點更換旋鈕式電子換擋器教學方法教學手段借助于多媒體課件，通過視頻展示解析器的結構；工作原理；旋鈕式電子換擋器的結構及其操作方法進行講授，使學生更形象學會更換旋鈕式電子換擋器；正確規范地填寫檢驗記錄單。通過老師的示范更換旋鈕式電子換擋器正確演示，使學生學會更換旋鈕式電子換擋器方法與技巧。學時安排1．利用教學設備講授解析器的結構；工作原理；旋鈕式電子換擋器的結構及其操作方法約30分鐘；3.利用教學車輛完成更換旋鈕式電子換擋器約65分鐘；4．教學實訓，完成工作頁內容約25分鐘。教學條件多媒體課件、北汽EV160純電動汽車維修手冊、純電動汽車檢修學習工作頁、汽車維修專用工具課外作業閱讀維修手冊、完成工作頁。檢查方法1．隨堂提問，計平時成績。2．完成更換旋鈕式電子換擋器質量評分，計平時成績。教學后記授課主要內容【情景引入】某北汽4S店的高級汽車維修工小王接到一張任務工作單：一輛北汽EV160純電動汽車，行駛里程20000km，車主反映該車在任何擋位下均無法行駛，并且汽車儀表上也無擋位顯示。小王使用故障診斷儀初步檢測，讀出擋位信號故障。如果你是小王，應該如何檢修該故障呢？【知識鏈接】一、驅動電機管理模塊驅動電機管理模塊（控制器）的功能類似于傳統汽車的發動機控制模塊，主要用于管理和控制驅動電機的運轉速度、方向以及將驅動電機作為逆變電機發電。目前在純電動汽車上使用的驅動電機管理模塊主要有兩種類型，一種是僅用于控制驅動電機的，即MCU；另一種是更具有集成控制功能的驅動電機管理模塊，即兼具MCU與DC/DC轉換器功能，這類驅動電機管理模塊也被稱為PCU。將MCU與DC/DC轉換器集成化是目前純電動汽車與混合動力汽車驅動電機管理模塊發展的一個趨勢，集成度更高的系統既節省了成本，也有利于系統之間信息的共享與車輛部件位置的布置設計。二、解析器解析器又稱旋轉變壓器，是可靠性極高且結構緊湊的傳感器，它可精確檢測磁極的位置。1.解析器的結構解析器[（a）]由定子和轉子兩部分組成，如圖（b）所示，其定子包括勵磁線圈和檢測線圈（包括線圈S和線圈C），其轉子為橢圓形或正方形，定子與轉子間的距離隨轉子的旋轉而變化。a解析器的外觀b解析器的內部結構2.解析器的工作原理檢測線圈S的＋S和-S錯開90°，檢測線圈C的＋C和-C也以同樣的方式錯開90°，線圈S和C之間相距45°檢測線圈的電流流向。三、旋鈕式電子換擋器的結構及操作方法1.旋鈕式電子換擋器的結構北汽EV160純電動汽車采用的是旋鈕式電子換擋器。旋鈕式電子換擋器采用雙霍爾式傳感器原理，旋鈕旋轉的不同角度產生不同的四組電信號反饋給VCU，進行擋位變更。雙傳感器結構的信號更加穩定、精確，受環境影響較小，但成本較高。2.旋鈕式電子換擋器的操作旋鈕式電子換擋器的操作說明見下表旋鈕式電子換擋器的旋鈕擋位操作角度說明如圖所示。旋鈕式電子換擋器的旋鈕擋位操作角度說明3.旋鈕式電子換擋器的接口及其針腳定義上端一排從左向右分別為針腳1～6，下端一排從左向右分別為針腳7～12。各針腳的定義如下：1：電壓供電；2：相位信號1；3：相位信號2；4：相位信號3；5：相位信號4；6：電源地端；7：背光燈電源；8：備用；9：背光燈地端；10：轉向盤換擋撥片插接件腳1（未采用）；11：轉向盤換擋撥片插接件腳2（未采用）；12：備用。【任務方案制訂】查閱北汽EV160純電動汽車維修手冊，觀看檢修旋鈕式電子換擋器故障和拆裝旋鈕式電子換擋器的微課，制訂檢修旋鈕式電子換擋器故障的任務方案。【任務實施】STEP1故障分析。車輛無法行駛的原因有高壓電路故障、整車控制系統故障、驅動電機控制系統故障及驅動電機故障。整車控制系統中電子換擋器故障是造成純電動汽車無法行駛的常見原因。STEP2在車輛正常上電的情況下，用萬用表測量旋鈕式電子換擋器插接件上引腳的電壓，并與接口標準電壓進行對照，具體電壓信號見下表。STEP3若與接口標準電壓相符，則判斷旋鈕式電子換擋器無故障，應檢查其他元件或者線束。若與接口標準電壓不相符，則判斷旋