五洲龍混合動(dòng)力客車動(dòng)力電池輔助充電系統(tǒng)。配備11 kW發(fā)電機(jī)，以發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源發(fā)電，補(bǔ)充動(dòng)力電池(圖1鋰電池箱串聯(lián)的電池)。當(dāng)動(dòng)力電池運(yùn)行不足時(shí)，11 kW發(fā)電機(jī)在輔助充電系統(tǒng)的控制下自動(dòng)發(fā)電，以提高動(dòng)力電池的存儲(chǔ)容量(SOC值)。當(dāng)動(dòng)力電池電量損失較多時(shí)，駕駛員或維修服務(wù)人員可在車載觸摸屏上手動(dòng)輸入強(qiáng)制發(fā)電指令，使11 kW發(fā)電機(jī)強(qiáng)制發(fā)電，從而快速提高SOC值。當(dāng)汽車的輔助充電系統(tǒng)正常工作時(shí)，可以保證動(dòng)力電池不插電(在充電柜上充電)不掉電。但當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，動(dòng)力電池要么過充，要么失去動(dòng)力，導(dǎo)致車輛無法正常行駛。

這個(gè)系統(tǒng)涉及面廣，控制元件多，故障率比其他系統(tǒng)高，維護(hù)難度大。下面詳細(xì)描述其結(jié)構(gòu)原理。

1結(jié)構(gòu)原理1) 11 kW發(fā)電機(jī)11 kW發(fā)電機(jī)是大連天元電氣公司生產(chǎn)的變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)。主要技術(shù)參數(shù)如下：型號(hào)YSF146-4(FB)，額定功率11 kW，冷卻方式為水冷，連接方式為星形連接。這個(gè)電機(jī)由發(fā)電逆變器控制，將發(fā)電機(jī)輸出的三相交流電轉(zhuǎn)換成單相直流電輸出到動(dòng)力電池組，為動(dòng)力電池充電。2)發(fā)電逆變器由日本富士電機(jī)公司生產(chǎn)，功能有：整流——將發(fā)電機(jī)輸出的三相交流電整流為單相直流電；(2)監(jiān)測(cè)：接收光柵旋轉(zhuǎn)編碼器(以下簡稱編碼器)發(fā)出的發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)信號(hào)，隨時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)向；(3)降壓：將輸入的350 V高壓降壓，轉(zhuǎn)換成其內(nèi)部電子控制電路的電源電壓；(4)電源輸出-輸出+15 V電壓，為編碼器提供工作電源；代碼報(bào)告——通過顯示面板顯示故障代碼。主要終端功能：正反轉(zhuǎn)信號(hào)輸入；正向信號(hào)輸入；CM-輸入信號(hào)環(huán)路；12是扭矩信號(hào)輸入；11是扭矩信號(hào)電路；po-15v+輸出；CM-15 V輸出；YA，YB-編碼器信號(hào)輸入。以上數(shù)據(jù)都是實(shí)測(cè)的。3) CPU226 CPU226是西門子公司生產(chǎn)的可編程控制器，安裝在主逆變器中，是整個(gè)車載主逆變器的控制和指揮中心。在輔助充電系統(tǒng)中，接收BMS(電池管理系統(tǒng))發(fā)送的“開始輔助發(fā)電”或“停止輔助發(fā)電”的CAN指令信號(hào)，經(jīng)處理后輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)給PLC板，從而控制發(fā)電逆變器是否開始輔助發(fā)電。發(fā)電時(shí)，CPU226向EM232模塊輸出轉(zhuǎn)矩信號(hào)，EM232模塊從V1和Mi端子向發(fā)電逆變器輸出轉(zhuǎn)矩電壓模擬信號(hào)，控制發(fā)電。

4) PLC板PLC板安裝在主變頻器中，是CPU226和發(fā)電變頻器之間的信號(hào)轉(zhuǎn)換和連接橋梁。它將CPU輸出的發(fā)電信號(hào)通過光耦轉(zhuǎn)換后傳輸給發(fā)電變頻器。啟動(dòng)發(fā)電變頻器，啟動(dòng)輔助發(fā)電。

5)光柵旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在11 kW發(fā)電機(jī)的主軸后端，用于測(cè)量發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。型號(hào)M50T200ZG5DW，輸入電壓+15v，線色定義：紅色+15v，白色接地，藍(lán)色-YA，綠色-YB，黑色屏蔽線。

6)輔助充電控制邏輯[2]當(dāng)BMS檢測(cè)到soc值低于60%時(shí)，將啟動(dòng)巡航發(fā)電。此時(shí)，車輛在40 km/h以上行駛時(shí)，主電機(jī)會(huì)以小電流(在一定條件下)給電池組充電，大約40 A(這種充電方式不在本文討論范圍內(nèi))。當(dāng)soc值降低到55%時(shí)，將開始輔助發(fā)電。此時(shí)11 kW輔助發(fā)電機(jī)會(huì)發(fā)電，車輛怠速時(shí)給電池組充個(gè)小電流，大概15年。當(dāng)soc值低于50%時(shí)，整車強(qiáng)制發(fā)電，當(dāng)Soc值大于69%時(shí)，停止發(fā)電。7)輔助充電系統(tǒng)輔助充電控制電路圖的基本控制方式。主逆變器中的CPU226隨時(shí)監(jiān)測(cè)電池管理系統(tǒng)的BMS模塊發(fā)出的發(fā)電信號(hào)。當(dāng)BMS檢測(cè)到Soc值低于55%時(shí)，向CPU226輸出發(fā)電請(qǐng)求信號(hào)9CPU226通過PLC板控制發(fā)電變頻器工作，使發(fā)電機(jī)發(fā)電。MCN11-6是PLC板上MCN11插座的第6個(gè)引腳；MCN11-1是第一腿；BCN9-1是PLC板上BCN9插座的第一針；BCN9-2是第二條腿。u、V、W分別是發(fā)電變頻器的三相輸出線，接在電機(jī)的三相端子上；PC 1和PC2是PLC板上的兩個(gè)光災(zāi)；Q0.6和Q 1.6分別是CPU226的兩個(gè)輸出端。CPU226存儲(chǔ)五洲龍公司編寫的相關(guān)控制程序，與EM232通信。圖5中的虛線是通信線路。PLC板負(fù)責(zé)輔助發(fā)電系統(tǒng)中輸出信號(hào)的潛在轉(zhuǎn)換。當(dāng)CPU226接收到BMS發(fā)送的“輔助發(fā)電開啟”信號(hào)時(shí)，Q0.6輸出低電位，Q1.6輸出高電位。當(dāng)Q1.6輸出高電位時(shí)，光耦PC2的CE極飽和導(dǎo)通，發(fā)電逆變器的REV端由原來的高電位20 V變?yōu)榈碗娢?v；當(dāng)Q0.6輸出低電位時(shí)，光耦PC1不工作，發(fā)電逆變器的FWD端仍然處于20 V的高電位，此時(shí)是發(fā)電邏輯，在此邏輯下發(fā)電逆變器控制發(fā)電機(jī)發(fā)電。相反，當(dāng)CPU226接收到BMS發(fā)送的“停止輔助發(fā)電”信號(hào)時(shí)，Q0.6和Q1.6都輸出低電位，發(fā)電逆變器的FWD和REV端為高電位，這就是停止輔助發(fā)電的邏輯。

對(duì)于變頻器來說，上面的控制信號(hào)只知道會(huì)發(fā)電，變頻器不知道會(huì)發(fā)多少電。所以主變頻器也給發(fā)電變頻器發(fā)信號(hào)，告訴發(fā)電變頻器要發(fā)多少電。這個(gè)信號(hào)通常被稱為扭矩信號(hào)。轉(zhuǎn)矩信號(hào)從EM232中的端子V1和M1輸出到變頻器的端子12和11。一般是3V，強(qiáng)制發(fā)電是4V；這個(gè)扭矩信號(hào)電壓不應(yīng)該太大。過大的話，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的扭矩就會(huì)過大，導(dǎo)致傳動(dòng)帶打滑磨損過快(俗稱電機(jī)吃帶)。扭矩信號(hào)電路的連接參見圖5。利用上述發(fā)電控制信號(hào)和轉(zhuǎn)矩信號(hào)，逆變器理論上可以控制發(fā)電機(jī)發(fā)電。但是在三相異步變頻調(diào)速發(fā)電機(jī)裝置中，發(fā)電機(jī)變頻器也需要知道發(fā)電機(jī)是否在旋轉(zhuǎn)。如果發(fā)電機(jī)變頻器在發(fā)電機(jī)不旋轉(zhuǎn)的時(shí)候貿(mào)然打開IGBT，發(fā)電機(jī)定子線圈總是被動(dòng)力電池充電，充上來的電沒有轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，而是全部轉(zhuǎn)化為熱能，那么定子線圈肯定會(huì)燒毀。因此，發(fā)電機(jī)變頻器在沒有接收到編碼器發(fā)出的旋轉(zhuǎn)信號(hào)時(shí)，不會(huì)控制發(fā)電機(jī)發(fā)電。而且，變頻器不僅要接收信號(hào)，還要接收正確的信號(hào)。參見圖6中的編碼信號(hào)。a和B是編碼器輸出給變頻器的兩組編碼信號(hào)，編碼器的藍(lán)線和綠線分別接在功率發(fā)生器的YA和YB端子上

2 11 kW發(fā)電機(jī)不發(fā)電的維修方法和步驟以一輛粵BL3769轎車檢修為例，說明11kw發(fā)電機(jī)不發(fā)電的維修方法和步驟。2.1故障現(xiàn)象車載觸摸屏顯示電壓為324 V，偏低；soc值為40%，偏低。低于55%就應(yīng)該發(fā)電。顯示電池組充放電電流為0，異常；發(fā)動(dòng)機(jī)怠速750轉(zhuǎn)/分，正常。不存在發(fā)電故障。2.2故障檢查分析從上面可以看出，電壓低應(yīng)該是不發(fā)電造成的；從充電電流為0可以看出它不發(fā)電。檢查發(fā)電逆變器的顯示面板，結(jié)果顯示RUN、0.00等。沒有故障碼，證明發(fā)電逆變器工作正常。按理說，發(fā)電機(jī)也正常。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，如果發(fā)電機(jī)匝間短路異常，變頻器會(huì)報(bào)故障碼OC3(恒速過流)。同時(shí)CPU226的輸出也要正常，否則發(fā)電逆變器不會(huì)顯示正常?；仡^看車載顯示屏，發(fā)現(xiàn)電池組充放電電流顯示的數(shù)據(jù)偶爾是幾安培，偶爾是負(fù)幾安培，偶爾是0，但大部分都是負(fù)或0。證明是錯(cuò)誤的。打開發(fā)電變頻器的蓋子，測(cè)量其工作信號(hào)UFWD-CM=10 V，正常情況下是20 V。真的有問題。重新測(cè)試UREV-CM=0.5 V，正常；扭矩信號(hào)U12-11=2.27 V，好像低？之前的大多數(shù)測(cè)量值都在3V左右。為了防止漏檢，還測(cè)量了編碼器的工作電壓和信號(hào)電壓。工作電壓14.95 V(正常15V)，沒問題。信號(hào)電壓分別為7.2 V和7.3 V，也是正常的。是因?yàn)榘l(fā)電逆變器檢測(cè)到電機(jī)故障，沒有上報(bào)故障碼，導(dǎo)致逆變器自動(dòng)將工作信號(hào)電壓鎖定在10v不發(fā)電嗎？然后再次測(cè)試發(fā)電機(jī)，三相DC電阻幾乎絕對(duì)平衡，為0.71。剔除0.08的表頭和線路電阻(用福祿克表測(cè)得)，真實(shí)三相DC電阻為0.63，正常。真的是變頻器的故障，只能輸出10v的工作信號(hào)電壓，導(dǎo)致不發(fā)電嗎？為了驗(yàn)證，我從正常的車上拆下一個(gè)，試穿了一下。結(jié)果還是一樣，證明原車的逆變器還可以，我就裝了。真的是轉(zhuǎn)矩信號(hào)電壓低導(dǎo)致逆變器工作電壓低UFWD-CM嗎？然而，該扭矩信號(hào)電壓由CPU226控制，由EM232輸出。CPU226有問題嗎？此外，CPU226由電池管理系統(tǒng)控制。電池管理系統(tǒng)有問題嗎？一系列問題讓診斷陷入僵局。以上問題中，電池管理系統(tǒng)相對(duì)容易入手。然后，回到第一步，點(diǎn)擊車載觸摸屏，查看電池管理系統(tǒng)的BMS狀態(tài)信息和電池模塊信息。結(jié)果發(fā)現(xiàn)第七個(gè)盒子里有四組電池，電壓為0。據(jù)此分析，由于電池管理模塊BMS檢測(cè)到電池有故障，向CPU發(fā)出停止發(fā)電的信號(hào)，因此CPU輸出很低的扭矩信號(hào)，導(dǎo)致不發(fā)電。按照先排除明顯故障的原則，更換了四組故障動(dòng)力電池。結(jié)果還是沒有發(fā)電。所有參數(shù)如UMD CM和U12-11與之前相同。那么是什么原因?qū)е掳l(fā)電逆變器的工作信號(hào)UFWD-cm只有10v呢？什么原因?qū)е屡ぞ匦盘?hào)U12-11偏低？扭矩信號(hào)比其他車小，會(huì)導(dǎo)致不發(fā)電嗎？關(guān)于這個(gè)問題，廠家沒有明確說明，也沒有具體的參數(shù)。僅憑我們積累的經(jīng)驗(yàn)或者邏輯推理。按理說，扭矩信號(hào)就是CPU要求逆變器產(chǎn)生多少功率。高信號(hào)電壓需要產(chǎn)生大量電能，反之亦然?，F(xiàn)在太小了，充其量應(yīng)該只是導(dǎo)致發(fā)電量小，不應(yīng)該導(dǎo)致不發(fā)電。因此，首先要檢查發(fā)電逆變器的工作信號(hào)。決定重新測(cè)量，找出t

這和車載顯示屏顯示的偶爾發(fā)電的現(xiàn)象是一致的，那么是什么原因?qū)е翭WD信號(hào)如此不穩(wěn)定呢？此時(shí)，作者采用區(qū)域分割的方法來判斷故障。由于發(fā)電逆變器在發(fā)電時(shí)要求FWD處于高電位，REV處于低電位，因此REV已經(jīng)處于低電位。如果直接給FWD一個(gè)高電位，那么發(fā)電逆變器應(yīng)該正常工作發(fā)電。拆下FWD端子，啟動(dòng)汽車，然后測(cè)量FWD和CM端子之間的電壓為20V，這是正常的?？窜囕d顯示屏顯示10- 15 A左右，確實(shí)發(fā)電了。去掉FWD端的步驟后，故障范圍分為發(fā)電變頻器和主變頻器兩塊，進(jìn)一步縮小了故障范圍。由于去掉FWD端子后發(fā)電正常，說明發(fā)電變頻器正常，問題出在主變頻器和主變頻器與發(fā)電變頻器之間的線路上。除此之外，主變頻器輸出的Q1.6和Q 6都是正常的，所以只有PLC板和FWD信號(hào)線出了問題。為了判斷準(zhǔn)確，再次安裝FWD端子線。在車上測(cè)BCN9-1和BCN9-4的電位，也是lo v，在發(fā)電逆變器上測(cè)也是10v，證明線路沒問題。問題出在PLC板或從CPU2226到PLC板的線路上。于是，檢查CPU226的Q1.6和Q0.6到MCN11-1和MCN 11-6的線路，正常，于是去掉了BCN9-1管腳，發(fā)電正常。從上面可以看出，故障點(diǎn)是PLC板。

2.3從上面的分析可以看出，F(xiàn)WD端子上的20 V電壓消耗了PLC板上的10V。在PLC板上，只有光耦合器PC1與FWD端子相連。這里用光藕PC1做開關(guān)，這個(gè)開關(guān)上有10v的壓降，一定是這個(gè)開關(guān)接觸不良。那么，對(duì)于PC1來說，C極和E極一定有漏電故障，導(dǎo)致CE極上的電阻R2與發(fā)電變頻器內(nèi)部的上拉電阻R1串聯(lián)。R2和R1組成分壓電路，在R2上形成10v的壓降，使FWD端輸入CPU的電壓降低到10V；正常情況下，由于Q0.6為低電位，PC1的CE極開路，F(xiàn)WD端在上拉電阻R1的作用下始終保持20 V，給CPU的輸入也是20v；但此時(shí)發(fā)電逆變器的CPU識(shí)別出FWD信號(hào)電壓只有10V，所以發(fā)電逆變器不控制發(fā)電，導(dǎo)致沒有發(fā)電故障。

2.4排除更換PLC板導(dǎo)致的光災(zāi)，然后安裝并重啟PC1，檢查充電電流是否正常。行駛10分鐘后，發(fā)現(xiàn)動(dòng)力電池電壓從324 V變?yōu)?50 V，SOC值逐漸升高。發(fā)電正常，故障完全排除。3維護(hù)注意事項(xiàng)1)遵守高壓操作的所有規(guī)則。比如要碰高壓，先切斷高壓，等20分鐘高壓放電后再開始操作。2)測(cè)量各種信號(hào)時(shí)，應(yīng)使用萬用表，不要使用測(cè)試燈，尤其是大功率測(cè)試燈，因?yàn)镋M232、CPU226等的輸出端。沒有負(fù)載能力，如果使用測(cè)試燈，模塊可能會(huì)損壞。如果要用，只能用LED試燈。3)該款混動(dòng)車的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為康明斯ISDE 185，出廠時(shí)該發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)怠速設(shè)定為650 r/min，用于在該車上重新標(biāo)定怠速至750 r/min，以幫助輔助發(fā)電啟動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)；同時(shí)，主控制器設(shè)定只有當(dāng)檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速為750轉(zhuǎn)/分鐘時(shí)才輸出發(fā)電信號(hào)。如果更換發(fā)動(dòng)機(jī)ECM，應(yīng)重新校準(zhǔn)怠速，否則輔助發(fā)電系統(tǒng)將無法工作。4)電機(jī)三相輸出端子上印有U、V、W字樣，分別與逆變器輸出端子的U、V、W相連。如果電機(jī)輸出端子上的字損壞或者更換了非原廠輸出線，可以在不知道相線是否接對(duì)的情況下隨意接，然后用逆變器的控制程序試著把發(fā)電機(jī)當(dāng)起動(dòng)機(jī)用(注意：此時(shí)最好切斷發(fā)動(dòng)機(jī)ECM的電源；操縱桿放在N檔：離合器處于分離狀態(tài))。如果旋轉(zhuǎn)方向與發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向一致，證明連接正確；如果不正確，則隨機(jī)切換兩相相線。5)使用發(fā)電機(jī)作為起動(dòng)機(jī)的操作步驟如下。步驟1按PRG鍵進(jìn)入主菜單。在顯示的主菜單中選擇數(shù)據(jù)設(shè)置，按FUNC/數(shù)據(jù)鍵輸入具體的參數(shù)項(xiàng)目。第二步：按FUNC/DATA鍵進(jìn)入F00(數(shù)據(jù)保護(hù))，按STOP+︿或v鍵將F00值從1修改為0。步驟3:也使用FUNC/數(shù)據(jù)鍵輸入特定的參數(shù)項(xiàng)目。修改F01、F02、F42和H18的值，將其從1更改為0。第四步，按PRG鍵返回正常界面。第五步：在正常界面下，按︿或v鍵，紅色數(shù)字顯示值會(huì)增加或減少。當(dāng)值達(dá)到大約26時(shí)，釋放8或v鍵，并使用︿或v鍵將值調(diào)整到26。按下FUNC/數(shù)據(jù)鍵，紅色數(shù)字值26閃爍，完成設(shè)置。第六步當(dāng)離合器分離且處于空檔時(shí)，按下前進(jìn)鍵，發(fā)電機(jī)將拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，直到發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。如果在步驟7中不能啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，可以適當(dāng)增加步驟5中的值，直到發(fā)動(dòng)機(jī)可以啟動(dòng)。步驟8重復(fù)步驟1和4以恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。6)如果有原廠的掃描工具，也可以用掃描工具輸入啟動(dòng)程序，檢查旋轉(zhuǎn)方向是否與發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向一致，以測(cè)試U、V、W三相線連接是否正確(注意：最好拔掉ECM電源