一汽豐田普銳斯電源系統(tǒng)故障診斷與維修

文：常亮

一汽豐田普銳斯電源系統(tǒng)故障診斷與維修

文：常亮

HV蓄電池

故障現(xiàn)象：一輛2009年產(chǎn)一汽豐田普銳斯混合動(dòng)力汽車(chē)，行駛里程9萬(wàn)多km。用戶反映該車(chē)在行駛不久后發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)突然熄火，車(chē)輛無(wú)法正常行駛，然后組合儀表混合動(dòng)力系統(tǒng)主警告燈點(diǎn)亮（圖1），同時(shí)，多信息顯示屏顯示HV蓄電池警告標(biāo)識(shí)（圖2）。

故障排除：維修人員接車(chē)后，首先進(jìn)行試車(chē)，故障現(xiàn)象確如用戶所述。故障出現(xiàn)后，通過(guò)一鍵起動(dòng)系統(tǒng)關(guān)閉混合動(dòng)力系統(tǒng)（HV系統(tǒng)），再次啟動(dòng)HV系統(tǒng)，表示HV系統(tǒng)良好的Ready燈沒(méi)有點(diǎn)亮。此時(shí)主警告燈點(diǎn)亮并且顯示HV蓄電池警告標(biāo)識(shí)，車(chē)輛無(wú)法再次運(yùn)行。

由于組合儀表混合動(dòng)力系統(tǒng)主警告燈點(diǎn)亮，這表明該車(chē)的HV系統(tǒng)存在故障，自檢沒(méi)有通過(guò)。同時(shí)，多信息顯示器顯示HV蓄電池警告標(biāo)識(shí)，這說(shuō)明混合動(dòng)力系統(tǒng)的HV蓄電池也存在故障，自檢也沒(méi)有通過(guò)。這類(lèi)故障通常有故障碼可以讀取，通過(guò)讀取故障碼對(duì)于診斷豐田普銳斯復(fù)雜的HV系統(tǒng)故障是十分必要的。于是，維修人員連接故障診斷儀，讀取到如下故障碼：P3021、P3022、P3023和P3024。查詢維修手冊(cè)發(fā)現(xiàn)這些代碼含義是某塊電池有故障。

豐田普銳斯的電池管理系統(tǒng)（BMS）對(duì)HV蓄電池的充放電電壓、充放電電流、進(jìn)氣溫度、電池組溫度、風(fēng)冷卻系統(tǒng)控制都要進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制， BMS控制原理如圖3所示。

該車(chē)HV蓄電池由28個(gè)鎳氫電池模塊組成，BMS對(duì)其采取每?jī)蓧K為一組的方式進(jìn)行電壓監(jiān)測(cè)，所以共有14根電壓監(jiān)測(cè)線（圖4）。

由于故障碼將HV系統(tǒng)的故障指向HV蓄電池內(nèi)部的鎳氫電池模塊，所以只有分解HV蓄電池才能將故障找到。將HV蓄電池從該車(chē)拆下后，維修人員發(fā)現(xiàn)電池外殼的右側(cè)有鼓包現(xiàn)象。再將外殼拆下，發(fā)現(xiàn)28個(gè)鎳氫電池模塊的最后7個(gè)模塊已經(jīng)鼓包失效（圖5）。這與診斷儀讀取的P3021、P3022、P3023和P3024這4個(gè)故障碼相吻合，就此基本可以確認(rèn)是這相鄰的7個(gè)電池模塊失效引起該車(chē)故障。

鎳氫電池由于自身老化或充電電流過(guò)大，引起負(fù)極板的金屬氫化物過(guò)熱分解膨脹，通過(guò)圖5可看出7個(gè)模塊中有2個(gè)模塊膨脹得特別厲害，其余的5個(gè)模塊只是被這兩個(gè)鼓包的電池給壓壞的。因?yàn)槠溆嚯姵匚窗l(fā)生鼓包現(xiàn)象，所以排除充電電流過(guò)大因素，電池鼓包是由于電池老化引起。

BMS通過(guò)蓄電池控制單元對(duì)最后的7個(gè)模塊用4根信號(hào)線進(jìn)行電壓監(jiān)測(cè)，由于電池過(guò)充電引起鼓包失效，鼓包的電池模塊電壓不足，蓄電池控制單元檢測(cè)到電池模塊失效后，通過(guò)CAN總線告知混合動(dòng)力汽車(chē)控制單元（HVECU）電池失效信息。由于豐田普銳斯的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)橋采用電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力耦合裝置，蓄電池失效引起電機(jī)無(wú)法控制，從而導(dǎo)致動(dòng)力耦合裝置無(wú)法工作產(chǎn)生速比，車(chē)輛故而失去動(dòng)力輸出，所以該車(chē)會(huì)出現(xiàn)行駛不久后發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)突然熄火，車(chē)輛無(wú)法正常行駛的現(xiàn)象。HVECU收到電池失效信息后，停止混合動(dòng)力系統(tǒng)的工作，同時(shí)點(diǎn)亮組合儀表混合動(dòng)力系統(tǒng)主警告燈，并在多信息顯示器顯示HV蓄電池警告標(biāo)識(shí)。在沒(méi)有排除電池失效的故障前，代表HV系統(tǒng)良好的Ready燈不會(huì)點(diǎn)亮，車(chē)輛無(wú)法再次運(yùn)行。

故障排除：在將7塊失效的電池模塊更換后，重新組裝電池組并將其安裝好，清除系統(tǒng)故障碼，然后重新起動(dòng)車(chē)輛，代表HV系統(tǒng)良好的Ready燈點(diǎn)亮，故障警告燈未點(diǎn)亮，車(chē)輛能夠正常運(yùn)行，HV系統(tǒng)運(yùn)行正常。

回顧總結(jié)：在針對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)的維修中，修理人員要在傳統(tǒng)汽車(chē)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，再掌握汽車(chē)電工電子、開(kāi)關(guān)電源、物理化學(xué)等方面的綜合知識(shí)，運(yùn)用故障診斷儀等先進(jìn)儀器設(shè)備，配合維修資料進(jìn)行診斷。本案例涉及豐田普銳斯HV蓄電池失效引起混合動(dòng)力系統(tǒng)停止工作，是比較典型的混合動(dòng)力汽車(chē)故障案例，希望對(duì)廣大汽車(chē)維修人員有所幫助。