任务二 新能源汽车起动系统检测维修

一辆2017款比亚迪·秦混合动力汽车，行驶了50000km。客户李先生反映该车往往需要起动两三次才能正常起动且故障灯没有点亮。你能够根据客户反映的这一现象，初步判断是哪儿出现了故障吗？请学习相关知识，帮助客户分析故障原因，并在此基础上整理出你后面需要做的具体工作，从而有效排除当前故障。

学习目标

1）能够描述起动机电流消耗测试方法。

2）能够描述起动机电路电压降测试方法。

3）能够描述起动机控制电路的开关、插头和导线检测方法。

4）能够叙述起动机部件更换流程。

5）能够描述BSG系统的特点和工作模式。

6）能够描述ISG混合动力系统的功能。

7）能够根据维修需要进行起动机电流消耗测试、起动机电路电压降测试、起动机台架试验。

8）能够检测起动机控制电路的开关、插头和导线，能检查、测试、维修或更换起动机。

知识储备

一、起动机电流消耗测试方法

测试起动机电流消耗步骤如下：

1）将电压表正极引线连接至蓄电池正极接线柱。

2）将电压表负极引线连接至蓄电池负极接线柱。

3）将电流表正极引线连接至蓄电池正极接线柱。

4）将电流表负极引线连接至蓄电池加载装置上。

5）将蓄电池加载装置的另一条引线连接至蓄电池负极端子。

6）将蓄电池加载装置设在最大电阻档（开路）。

7）起动发动机。

8）记录起动期间显示的电压。

9）将点火开关拧到关闭位置，调整蓄电池加载装置，使电压表读数与上一步骤记录的读数相符。

10）记录流过蓄电池加载装置的电流。

11）将蓄电池加载装置调回到开路位置。

12）检查消耗电流的大小是否符合标准值。

13）如果电流超出标准值，拆卸并维修起动机。

二、起动电路电压降测试方法

起动机运转时电流高达400～500A，而起动电路中各接点的接触电阻导致的总电压降一般不允许超过0.1～0.2V。电路中电压降的测试方法是将万用表接入有高电阻的导线端子，然后接通起动机的电源进行测量。一般起动电路可能接触不良点测试处如图1-2-1所示。汽车起动电路电压降测试接线如图1-2-2所示。

起动电路电压降测试步骤如下：

1）将万用表的红表笔与蓄电池的正极连接。

2）将万用表的黑表笔与所测导线的另一端连接；如果没有电流流过，则电压表的读数为0，因为在没有电流的情况下两端的电位相同。

3）接通起动机的电源，万用表的电压读数应小于0.2V。

4）评估测试结果。如果万用表的电压读数为0，表明线路电阻几乎为0，线路连接处于良好状态。如果读数大于0.2V，就意味着线路中有较大的电阻，则应分段检查是否有接触不良，或者根据需要更换新的线束。

三、起动机空载性能试验

试验时先将蓄电池充足电，每项试验应在3～5s内完成，以防止起动机线圈被烧坏。

1）选用起动机、蓄电池和电流表（量程为0～100A以上的直流电流表）。蓄电池正极与电流表正极连接，电流表负极与起动机30端子连接，蓄电池的负极与起动机外壳连接，如图1-2-3所示。

2）用带夹电缆将30端子与50端子连接起来，此时起动机的驱动齿轮应向外伸出，起动机平稳运转。当蓄电池电压大于或等于11.5V时，流过起动机的电流应不超过50A，用转速表测量电枢轴的转速应不低于5000r/min。

3）如电流大于50A或转速低于5000r/min，说明起动机装配过紧或电枢绕组和磁场绕组有短路或搭铁故障。如电流和转速都低于标准值，说明起动机电路接触不良、电刷与换向器接触不良或电刷弹簧弹力不足等。

四、起动机的解体检测

1.直流电机的检测

直流电机的检测主要有磁场绕组的检测、电枢总成的检测和电刷、电刷架及电刷弹簧的检查。

（1）磁场绕组的检测

磁场绕组的常见故障有插头脱焊，绕组短路、断路或搭铁等。

1）短路故障的检查。首先观察绕组导线表面是否有烧糊的现象或气味。若有，则证明有短路现象。使用蓄电池对磁场绕组进行通电，检测各磁极的电磁吸力大小和均匀程度，以证明其是否有短路故障。磁场绕组短路故障检测如图1-2-4所示。

2）断路故障的检查。最常见的断路点是在起动机壳体接线柱与绕组抽头之间的导线焊接处、各励磁线圈之间的接线处，在拆检的同时应注意观察。也可用万用表电阻档进行测量，分别测量机壳接线柱与两个绕组电刷之间的通断情况。若电阻值是零，证明绕组没有断路；若有一定电阻值或是无穷大，则说明绕组中有接触不良或断路之处。

3）绝缘性能的检查。将数字绝缘电阻表的红表笔与任意一个电刷连接，黑表笔与机壳连接，开启电源开关（ON/OFF），选择所需电压等级，按下高压TEST键，高压指示灯亮，绝缘电阻表显示的稳定数值即为被测的绝缘电阻值，如图1-2-5所示。若测量结果大于等于规定值，则说明被测绕组绝缘性能良好。

（2）电枢总成的检测

电枢绕组常见故障有绕组端头与换向器铜片脱焊以及匝间短路、断路或搭铁等。

1）匝间断路故障的检查。首先查看线圈端头与换向片的焊接状况，若有脱焊的痕迹，即可断定此处断路。断路检查还可在万能试验台的电枢感应仪上进行，如图1-2-6所示。将待测电枢放在感应仪上，接通控制开关后指示灯发亮。将两测试表笔接触两相邻换向片，在换向器上移动测试表笔，直到能够测得电流表指示较大电流值时，固定测试表笔位置，慢慢转动电枢，使所有换向片均依次经过此位置。同时观察各相邻换向片对应的电流表读数，若读数均相等，证明电枢绕组无断路故障。若读数不等或无读数，则证明该相邻换向片间绕组有断路之处。

2）匝间短路故障的检查。匝间短路故障的检查可在电枢感应仪上进行，如图1-2-7所示。将待测工件放在电枢感应仪上，接通控制开关后指示灯点亮。将钢片放于转子绕组顶部的槽上。慢慢转动转子，使钢片越过所有槽口。若在某槽口时钢片发生电磁振动，说明该处绕组有匝间短路故障。若无以上现象，则证明该电枢绕组无匝间短路故障。

3）绕组绝缘性能的检测。用数字绝缘电阻表进行测量，如图1-2-8所示。红表笔接触换向片，黑表笔接触电枢轴，开启电源开关（ON/OFF），选择所需电压等级，按下高压TEST键，高压指示灯亮，绝缘电阻表显示的稳定数值即为被测的绝缘电阻值。若测量数值小于规定值，则说明该电枢绕组绝缘性能不良；若测量数值大于等于规定值，则说明该电枢绕组绝缘性能良好。

4）换向器的检查。换向器故障多为表面烧蚀、云母片突出等。轻微烧蚀用00号砂纸打磨即可。严重烧蚀的换向器应进行加工，但加工后换向器铜片厚度不得小于2mm。

（3）电刷、电刷架及电刷弹簧的检查

电刷的检测如图1-2-9a所示。电刷高度应不低于标准高度的2/3，接触面积应不少于75%，电刷在电刷盒内无卡滞现象。否则，需进行修磨或更换。

电刷架的检测如图1-2-9b所示。用万用表和试灯可检查电刷架的绝缘性，正电刷A和负电刷B之间不应导通。若导通，应进行电刷架总成的更换。

电刷弹簧的检测如图1-2-9c所示。用弹簧秤检测电刷弹簧的张力，不同型号起动机的电刷弹簧张力是不同的，若测得的张力不在规定范围之内应更换电刷弹簧。

2.传动机构的检测

起动机单向离合器常见的故障是驱动齿轮磨损和离合器打滑。驱动齿轮齿长磨损不得超过其原尺寸的1/4，否则应更换。单向离合器打滑的检查方法是将其安装上专用套筒，用台虎钳夹住离合器齿轮，用扭力表检查其正向转矩，应大于30N·m不打滑，否则应更换。

3.电磁开关的解体检测

（1）接触片检测

检测电磁开关接触片的接触状况，如图1-2-10所示。用手推动活动铁心，使接触片与两接线柱接触，然后将万用表表笔两端置于端子30与端子C，应导通，且正常情况下电阻值应为0。

若接触片不导通，则应解体直观检测电磁开关的触点和接触片是否良好。烧蚀较轻的可用细钢锉锉平后使用，烧蚀较重的应进行翻面或更换。

（2）吸引线圈开路检测

检测吸引线圈是否开路，如图1-2-11所示。用万用表连接端子50和端子C，应导通，并且电阻值在标准范围内。否则吸引线圈可能出现开路故障。

（3）保持线圈开路检测

检测保持线圈是否开路，如图1-2-12所示。用万用表连接端子50和搭铁，应导通，并且电阻值在标准范围内。否则保持线圈可能出现开路故障或者线圈搭铁不良。

五、起动机的拆装

起动机是汽车起动系统中非常重要的装置，受点火开关控制。工作时产生转动飞轮和曲轴的转矩，使发动机运转。起动机出现故障会导致车辆无法正常起动，所以应该加强对起动机的检查与维护，及时排除故障隐患，必要时更换起动机。

1.起动机的正确使用

1）起动机每次起动时间不得超过5s，再次起动时应间歇15s，使蓄电池电能得以恢复。如果连续第三次起动，应在检查与排除故障的基础上停歇2min以后进行。

2）在冬季或低温情况下起动时，应对蓄电池采取保温措施。

3）发动机起动后必须立即切断起动机控制电路，使起动机停止工作。

2.起动机拆装注意事项

1）从车上拆卸起动机前应先关闭点火开关，然后将蓄电池的搭铁线拆除，再拆除起动机电磁开关上的蓄电池正极线。

2）在安装起动机时，应先连接电磁开关上的蓄电池正极线，再安装蓄电池正、负极线缆。接蓄电池正、负极线缆之前要确保点火开关处于关闭状态。

3）起动机解体和组装时，对于配合较紧的部件严禁生砸硬敲，应使用拉、压工具进行分离与装配，以防止部件的损坏。

4）清洗起动机部件时，起动机电枢、励磁绕组和电磁开关可以用拧干汽油的棉纱进行擦拭，然后用压缩空气吹净，以防止由于易燃液体未干而造成短路或失火。

5）起动机组装后，先进行测量调整后再进行试验台上的运转试验。进行起动机运转试验时，要先进行空载试验，再进行全负荷试验（24V起动机一般建议先做12V空载试验，再做24空载试验），以防止因意外故障引起过载而烧坏实验设备或起动机。

3.起动机拆装步骤

不同类型的起动机拆装步骤略有不同，下面以QD124H为例来介绍起动机的拆装。

1）从电磁开关接线柱上拆下起动机与电磁开关之间的连接导线。

2）松开电磁开关的两个固定螺母，取下电磁开关。

注意事项：如图1-2-13所示，在取出电磁开关时，应将其头部1向上抬，使柱塞铁心端头的扁方2与拨杆脱开后取出。

3）拆卸换向器的两个固定螺栓，取下换向端盖，如图1-2-14所示。

4）拆卸电刷架及定子总成，如图1-2-15所示。

5）将起动机电枢及小齿轮拨杆一起从起动机外壳上拉出来，如图1-2-16所示。

6）从电枢轴上拆下电枢止推挡圈的右半环、卡环、电枢止推挡圈的左半环，拆下单向离合器，如图1-2-17所示。

起动机的组装顺序与分解过程相反，在组装起动机前，应在起动机的轴承和滑动部位涂抹适量的润滑脂。

六、ISG混合动力系统

1.ISG混合动力系统概述

ISG是指集成的具有起动机功能的发电机，搭载ISG混合动力系统的车辆主要功能有怠速起停、再生制动、辅助驱动、发电。混合动力控制单元（HCU）会根据驾驶员请求（加速踏板踏下深度）、能量存储单元的状态（允许放出的电量）、电驱动系统状态（停车、行车）和整车状态等控制ISG的工作模式，自动实现以上功能。ISG混合动力系统结构如图1-2-18所示。

（1）辅助驱动功能

1）满足动力性需求的辅助驱动。传动系统未完全分开，驾驶员踩加速踏板，当需求转矩大于发动机转矩时触发此功能。当驾驶员请求的转矩超过发动机的最大转矩时，HCU将控制电机参与辅助驱动，满足整车的动力性需求。

2）满足经济性需求的辅助驱动。此功能是将发动机的工作区域稳定在经济区域，ISG参与的辅助驱动部分满足驾驶员的动力需求。

（2）发电功能

发电功能就是指ISG工作在发电模式，由发动机提供动力，在满足整车动力需求的前提下为整车用电设备提供电能，同时维持高压电池的电量平衡。发电转矩为HCU内部的转矩请求，不需要驾驶员参与，HCU自动检测整车用电情况、高压电池的状态，然后决定进入何种发电模式，计算出发电转矩的大小。

（3）再生制动功能

混合动力汽车在制动过程中可以通过ISG实现能量回收。再生制动可以分为两个阶段：再生制动第一阶段和再生制动第二阶段。再生制动第一阶段是汽车运行中，当离合器完全接合且档位在档时，驾驶员未踩制动踏板，且松开加速踏板，制动转矩主要根据车速确定，车速越高，制动转矩越大；在再生制动第一阶段条件下，踩下制动踏板，进入再生制动第二阶段，制动转矩主要根据车速确定，车速越高，制动转矩越大。

2.ISG型轻度混合动力汽车

ISG型轻度混合动力汽车（ISG-MHV）是目前制造成本最低，采用起动机/发电机一体化设计的轻度混合动力汽车。这种方式不需要对发动机进行改造，比较容易在现有传统发动机汽车上实现，混合程度小、电机功率低，尤其适合在轿车上实现。

（1）ISG型轻度混合动力汽车组成

ISG型轻度混合动力汽车动力单元主要包括发动机、驱动电机、能量管理系统、动力传动系统。

ISG-MHV中一般使用较低功率的发动机，因为加速和爬坡时并不只由发动机单独提供动力，而是由电动驱动装置及能量存储单元（动力电池、储能飞轮或者超级电容器）与发动机一起驱动汽车行驶。

驱动电机是电气驱动系统的核心，驱动电机的性能、效率直接影响车辆的性能。此外，驱动电机的尺寸、重量也影响汽车的整体效率。由于空间布置有限，驱动电机最好采用扁平形结构，同时功率不能太大。当前成功开发的ISG-MHV多采用直流永磁无刷电机，其峰值功率约为10～15kW。

能量管理系统是提高混合动力汽车经济性、动力性和减少废气排放水平的关键。该系统包括储能、能量管理和混合动力系统中央控制单元。常用的储能单元有电化学电池、燃料电池、飞轮电池及超大容量电容等。

动力传动系统用于均衡、传递并调节混合动力源的输出转矩与功率，以满足整车动力驱动的需要，主要包括转矩或转速合成器、离合器、变速器、传动轴、驱动车轮等。

以上4个单元都有各自的控制管理器。所有控制子系统均通过CAN总线向多能源动力总成管理系统发送子系统的运行信息，同时接受多能源动力总成管理系统的控制指令。混合动力多能源总成管理系统结构如图1-2-19所示。

（2）ISG功能分析

ISG-MHV可以实现自动起停、功率补偿及高效大功率电能的输出。

1）自动起停功能。传统的车用起动机只能将发动机加速至起动转速，而ISG作为电动机可在短时间内（通常加速时间仅为0.1～0.2s）将发动机加速至怠速转速（例如800r/min），然后发动机才开始缸内的喷油燃烧过程。高转速电起动过程不仅降低了发动机起动时的燃料消耗，还改善了排放。自动起停功能的实现过程如下：如果汽车较长时间处于空载状态，例如在路口等红灯时，发动机一直处于怠速状态，控制系统自动使发动机停止运行，同时ISG也停止工作。需要起步时，ISG在0.1～0.2s的短时间内完成起动任务。在城市工况下，汽车不停地起步和停车以及发动机处于怠速的情况非常多，自动起停系统利用电动机快速起动的特点避开了发动机低速起动和长时间怠速的工作状态，提高了整车燃油经济性和排放性能。

2）功率补偿功能。发动机在低速大负荷时的燃油经济性和排放性能均不佳，通常情况下发动机在此工况下的转矩输出有限，如果需要发动机在低速大负荷时能够提供较大的功率就必须选用更大排量的发动机，这样虽然满足了动力性要求，但牺牲了燃油经济性。ISG可以在发动机低速大负荷时在电动机状态下工作，提供一部分辅助功率，提高低速时发动机的动力性能。例如，当发动机以较低转速运转时，如果加速踏板的行程大于满行程的90%，ISG就开始进行功率补偿，当加速踏板达到满行程时，ISG提供最大瞬时功率。

3）高效大功率电能输出功能。ISG用作发电机时可以提供6～10kW功率输出，全转速范围内的效率在80%以上。普通车用发电机通常由发动机曲轴通过传动带驱动，最大输出功率仅为1.5～2.5kW，发电机的最高效率为70%，而高速时仅为30%，无法满足现代汽车电子产品功率需求。ISG高效大功率的电能输出能力远远优于传统车用发电机，不仅能使电动助力转向、电动制动以及电动气门等需要较大功率供电的新兴汽车电子技术得到充分应用，而且原先由同步带驱动的汽车附件，如空调压缩机等，都可以由专用的电动机驱动，并控制电动机运行在最佳工况，提高了整车的工作效率。

（3）ISG控制策略

发动机效率在低速时偏低，转矩也较小，而在中高负荷时效率较高，负荷再大时效率又会下降。为了尽量使发动机在高效率区域下工作，可以根据ISG的结构特点制定具体控制策略。

起动时，ISG作为电动机在短时间内（通常为0.1～0.2s）将发动机加速至怠速转速，然后发动机开始缸内喷油燃烧过程，随后离合器接合，车辆开始行驶。

汽车巡航或以较低速度行驶时，如果此时蓄电池的荷电状态低于其限定的最大值，ISG转换至发电机状态，向动力电池充电。但若此时蓄电池荷电状态等于或大于其限定值，为了延长蓄电池的使用寿命，ISG不能向蓄电池充电。

当汽车加速或爬坡时，ISG工作在电动机工况，提供一部分辅助转矩。当汽车处于怠速空载状态时发动机停止运行，同时ISG也停止工作。需起步时，ISG作为电动机在短时间内完成起步任务。当汽车减速或制动时，ISG处于再生制动工况。

实训演练

实训工具与准备：

1）工具：绝缘手套、万用表、棉布手套、150件工具套装。

2）设备：2019款比亚迪·秦汽车、起动机。

3）资料及耗材：2019款比亚迪·秦维修手册、《新能源汽车电气系统检修》教材、抹布等。

一、完成比亚迪·秦起动机性能检测

1）根据所学知识，对比亚迪·秦汽车进行起动机电流消耗测试，判断消耗电流是否符合标准值，根据检测结果确定维修措施。

2）根据所学知识，对比亚迪·秦汽车进行起动电路电压降测试，判断起动电路电压降是否符合标准值，根据检测结果确定维修措施。

注意事项：在进行有高压部件的车辆检测前，务必佩戴好个人防护用品，并严格遵守正确的操作步骤。

二、比亚迪·秦起动机拆装与解体检测

1）比亚迪·秦起动机拆装的注意事项。

2）比亚迪·秦起动机拆卸的步骤。

三、整理清洁

按照7S管理标准，整理工具、场地和设备。

任务练习

一、选择题

1.起动机运转时，电流高达（　）A。

A.100～200

B.200～300

C.300～400

D.400～500

2.集成起动机/发电机简称（　）。

A.BSG

B.ISG

C.DSG

D.HSG

3.自动变速器汽车起动时，应将变速器挂入空档或（　）档。

A.空档

B.一档

C.倒车档

D.停车档

二、判断题

1.起动电路中各接点的接触电阻导致的总电压降一般不允许超过0.1～0.2V。（　）

2.运转起动机，万用表的电压读数应小于0.5V。（　）

3.如果万用表的电压读数为0，表明电缆电阻几乎为0，电缆处于良好状态。（　）

4.当蓄电池电压大于或等于11.5V时，电流应不超过30A。（　）

5.如电流大于50A或转速低于5000r/min，说明起动机装配过紧或电枢绕组和磁场绕组有短路或搭铁故障。（　）

6.如电流和转速都低于标准值，说明起动机电路正常。（　）

7.磁场绕组的常见故障有插头脱焊、绕组短路、断路或搭铁等。（　）

8.最常见的断路点是在机壳接线柱与绕组抽头之间的导线焊接处、各励磁线圈之间的接线处。（　）

9.电枢绕组常见故障有绕组端头与换向器铜片脱焊以及匝间短路、断路或搭铁等。（　）

三、简答题

简述起动电路电压降测试过程。