客　车　技　术　与　研　究
第4期        　BUS &COACH TECHNOLOGY AND RESEARCH        No.4　2018
作者简介：韩志强(1988 )，男；主要从事新能源客车的技术及工艺研究工作㊂
纯电动客车VCU 故障分析与处理
韩志强
(中国重汽集团济南豪沃客车有限公司，济南　250200)
摘　要：简述纯电动客车电气系统主要结构，分析几种常见的VCU 故障并提出有效的解决方法㊂关键词：纯电动客车；整车控制器；故障分析与处理中图分类号:U469.72;U463.6 
　文献标志码:B 
文章编号:1006-3331(2018)04-0018-03
Analysis and Treatment of VCU Faults for Pure Electric Bus
Han Zhiqiang
(Sinotruk Jinan Howo Bus Co.,Ltd,Jinan 250200,China)
Abstract :The author briefly describes main structure of electric system of pure electric buses,analyzes sev⁃eral common VCU faults and puts forward effective solutions.
Key words :pure electric bus;vehicle controller;fault analysis and treatment  　纯电动客车具有绿环保㊁高效节能㊁噪声小等优点㊂与传统客车电气系统相比，纯电动客车的电气系统存在结构复杂㊁电压高㊁环节多㊁关联性高等特点㊂
1　电气系统结构及VCU 故障
1.1　纯电动客车电气系统结构
新能源客车纯电动客车电气系统是由仪表系统㊁整车控制器(VCU)㊁动力电池系统㊁驱动电机系统㊁多合一电源转换器㊁电动空气压缩机㊁液压助力转向泵等电器部件组成㊂
整车控制器(VCU)是车辆的大脑，通过分析仪表㊁电池㊁电机的数据，按照整车控制策略对电机㊁电池㊁多合一电源控制器等部件进行指令控制，同时对各部件反馈回的数据及故障信息进行分析，对车辆做出安全限制，防止危险的发生㊂
VCU 与客车仪表系统㊁动力电池㊁电机㊁多合一
电源转换器等部件之间通过CAN 总线按照整车通讯协议进行信息交换㊁故障播报和指令收发[1]㊂
1.2　常见的VCU 故障
1)车辆无法启动㊂车辆报VCU 故障，车辆电气系统整体陷入瘫痪状态,VCU 不能启动的同时，还会出现部分电气元件无法工作㊂
2)部分电器件不工作㊂车辆可以正常上高压
电，电机及电池无故障报警，但部分辅助行车设备，如电子油门踏板㊁制动踏板㊁多合一电源转换器㊁换挡面板等出现故障，不能正常工作㊂
3)CAN 通讯及系统软件故障㊂CAN 通讯故障
是指整车控制器与仪表系统或整车控制器与电池㊁电机㊁多合一电源转换器无法进行正常数据交换而导致车辆无法启动，或启动后车辆无法行驶[2]㊂整车控制器软件故障导致仪表报VCU 故障，此时整车控制器采集数据正常㊁CAN 总线数据交换正常，但车辆无法行驶㊂
2　故障分析与处理
2.1　车辆无法启动故障分析与处理
纯电动车辆启动不了的直接原因为电池主控箱内主继电器不闭合，导致动力电池无法给电机控制器㊁多合一电源转换器及其他高压电器件供电，致使车辆无法启动㊂无法启动情况有两种表现:
1)表现为整车各低压电器件不能正常工作，即
低压蓄电池电压低于18V，仪表上报出多组电器部件故障车辆无法启动㊂纯电动车辆因无起动机等大功率低压用电设备，故与传统车辆相比在设计低压蓄电池时电量较小，若操作不当易出现蓄电池亏电[3]㊂
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出现此类故障的原因为车辆长时间存放，未关闭低压蓄电池的机械电源总开关，造成低压蓄电池亏电，从而导致低压用电器和高压设备控制端供电不足㊂解决由此种原因导致车辆无法启动的故障，可对低压蓄电池进行外部充电，使蓄电池电压大于24V或更换蓄电池㊂
2)另一种现象为低压蓄电池电压正常，低压用电器及高压设备控制端供电正常，仪表不显示电池㊁电机㊁辅助设备的所有信息，车辆无法启动㊂此类故障为整车控制器自身故障，整车控制器不能正常唤醒开机进行数据处理和控制策略指令的发送，故电机㊁电池㊁多合一电源转换器及其他高压部件无法接收指令工作，车辆无法启动㊂此问题可检查VCU的供电管脚是否正常，将VCU连接插件断开，使用万用表测量电源管脚线束端的针脚是否有24V电压，若无电压则检查配电盒VCU电源保险是否断开，若断开则更
换保险片可解决㊂将点火锁旋到ON挡用万用表检查ON挡电源管脚是否有24V电压[4]㊂若无电压检查配电盒VCU ON保险是否断开，若断开，则更换保险即可解决㊂若两个保险均未断开，量管脚仍无电压，则需要根据电器图纸往前推，确定故障点进行处理㊂若两管角都有24V电压且VCU的负极管脚都搭铁良好，整车控制器仍然无法工作，则可断定为VCU内部故障或VCU在进行程序刷写时失败导致VCU无法使用，此问题可更换相同型号的VCU进行调试㊂
2.2　部分电器不工作故障分析与处理
一种情况为可以直接观察到的现象，车辆能够正常上下高压电，但是仪表显示VCU故障报警符号片㊂这类故障一般为线束连接器接触不良导致，设备供电中断或采集信号丢失[4]㊂此类故障的引发部件为电子油门踏板㊁制动踏板㊁制动灯开关㊁换挡面板与整车线束连接的连接器接触不良，插接器脱针㊁虚接㊂处理这类问题可根据电器图纸往前推，确定故障点进行处理[4]㊂
另一种情况为必须要有既定条件的输入，既定条件包括车辆气压值㊁设备的供电电源与搭铁㊂处理此类问题的具体思路为首先用万用表确定电源供给是否正常，其次确认各个电器设备的接入口是否松动，最后确认搭铁是否正常㊂如果上述情况都能确定在正常工作范围内则说明电器件本身出现故障，可更换
相同型号的部件进行调试㊂此类故障大多数是因为
连接器接口环节异常，导致电源供给中断，此时依据
电器图纸逐一向前排查确定故障点㊂
再一种情况为配电盒故障引发VCU故障，此问
题处理时应当首先保证既定条件的输入正常，再排查
其他问题㊂如果输入条件正常则排查是继电器还是
配电盒自身问题，若是继电器问题则通过更换继电器
排除故障；若是配电盒自身问题则需要更换配电盒来
解决㊂
2.3　CAN通讯及系统软件故障分析与处理
某纯电动客车采用多级模块管理的仪表系统，整
车低压设备控制及各传感器数据采集均由模块处理
并转换为CAN数据，并按照J1939通讯协议将整车
通讯发送到CAN总线[5]㊂整车控制器接收CAN总线上的数据后进行处理，并按照设定好的控制策略将
指令发送到CAN总线，各高压设备的控制端接收来
自CAN总线的指令进行工作，同时将设备在运行时
的状态和故障反馈到CAN总线上，整车控制器根据
各设备反馈的信息进行处理并将故障信息发送给仪
表，仪表通过故障报警符号片及声音报警提醒驾驶
员[6]㊂如CAN总线不通则整车控制器无法对各部件进行指令控制，车辆无法启动㊂此类问题按以下步骤处理:
1)先测量CAN总线电压㊂在OBD诊断口处测量CAN-H端电压为2.64V,CAN-L端电压为2.44 V，符合标准值，可排除通信线路对电源短路或者是对地短路故障㊂
2)再测量终端电阻㊂某纯电动城市客车CAN 总线在仪表主站模块和多合一电源转换器处分别装有120Ω的终端电阻，在CAN总线上的终端电阻可以用万用表测量[7-8]㊂终端电阻测量步骤如下：将蓄电池的手
动电源总开关关闭；等待大约5min，直到所有电容器都充分放电；用万用表在OBD诊断口处测量CAN-H和CAN-L之间的电阻；将一个带有终端电阻的控制单元的插头拔下；检测总电阻是否发生变化㊂带有终端电阻的两个控制单元是连接相通的，测量的结果是每个终端电阻为120Ω，总的电阻值为60Ω㊂在测出总电阻值后，将一个带有终端电阻的控制单元的插头拔下，若所显示的阻值发生变化，则可判
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断这是一个控制单元的电阻；若测出的阻值没有发生变化，则说明系统中存在问题，故障可能是被拔取的控制单元的终端电阻损坏或者是CAN总线出现断路；若显示的电阻值变为无穷大，则说明连接中的控制单元终端电阻损坏，或者是该控制单元的CAN总线出现故障㊂
3)若CAN总线故障可根据电器图纸往前推，确定故障点进行处理㊂若控制单元故障可更换相同型号的控制单元进行调试[4]㊂
对于整车控制器软件故障，以某纯电动客车为例，车辆启动后各设备均正常工作，车辆满足行驶条件后踩刹车挂挡，松刹车后车辆无法开动，同时仪表显示VCU故障㊂处理此问题时需使用周立功CAN 卡工具截取总线报文数据，按照整车通讯协议解析报文信息[9]㊂
从截取的整车报文中可以看出车辆在进行挂挡操作时的报文信息如下:
接收18F005EF DATA EXTENDED0000007D00000000接收18FFD2EF DATA EXTENDED0000000000000000接收18FFE117DATA EXTENDED000000393A4E FF67接收18FFE117DATA EXTENDED0400003A3A4E FF68接收18F005EF DATA EXTENDED0000007D00000000接收18FFD2EF DATA EXTENDED1000000000000000根据通讯协议规定，可对故障报文信息进行解析[10]㊂由CAN报文信息可看出，换挡前VCU故障报文ID:18FFD2EF，数据:0000000000000000，即无故障；挡位信息ID:18F005EF，数据:0000007D00 000000，即当前挡位为 N”空挡；刹车信息ID: 18FFE117，数据:000000393A4E FF67，即处于未踩刹车状态㊂随后换挡时刹车信息ID:18FFE117，数据:0400003A3A4E FF68，即处于踩刹车状态，但此时挡位信息ID:18F005EF，数据:0000007D0000 0000，与前面相比无变化，而同时VCU故障报文ID: 18FFD2EF，数据:1000000000000000，仪表显示VCU故障㊂从CAN总线数据状态看换挡时总线数据收发均正常，但未挂上挡位，同时有故障报出，说明VCU内部处理数据存在问题，程序员查看整车控制器程序后，发现在程序编写时对ID:18FFE117这条报文未做处理而引发故障，更改程序后问题解决㊂此问题多发生在整车厂新车型研发阶段㊂
3　结束语
本文从纯电动客车的结构㊁原理及CAN通讯等几个方面，分析几种常见的VCU故障，通过分析故障产生的原因提出了解决方法㊂由于纯电动客车是一个复杂的系统，引起VCU故障的原因还有很多，故在处理纯电动车辆的系统性故障时既要按照处理传统车辆时的方法㊁思路，依照图纸对各节点进行检查，又要借助工具如CAN卡工具对车辆CAN总线数据进行分析，查总线数据中的异常从而到故障的引发点，进行相应的处理㊂解决纯电动车辆问题时要大胆心细，敢于做出判定，同时要做好高压电的安全防护避免受到伤害㊂
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修改稿日期:2018-05-22
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