豐田卡羅拉混合動力車偶爾無法行駛

南海區(qū)九江職業(yè)技術(shù)學校 潘永基

故障現(xiàn)象一輛2016款豐田卡羅拉混合動力車，搭載8ZR-FE發(fā)動機，累計行駛里程約為3.2萬km。車主反映，車輛偶爾出現(xiàn)無法行駛的故障，同時組合儀表上的主警告燈、發(fā)動機故障燈等多個故障指示燈點亮，且多功能顯示屏提示“混合動力系統(tǒng)故障，換至P擋”（圖1）。

故障診斷接車后首先試車驗證故障現(xiàn)象。踩下制動踏板，按下電源開關(guān)，組合儀表上的READY 指示燈正常點亮，觀察組合儀表，無任何故障指示燈點亮。將擋位置于D擋，車輛能夠正常行駛。與車主溝通得知，半年前車輛發(fā)生過一次碰撞事故，當時修理廠維修人員更換了前保險杠和左前翼子板，自從做過事故維修后，車輛經(jīng)常會出現(xiàn)上述故障現(xiàn)象，且故障具有一定的偶發(fā)性。

圖1 組合儀表多功能顯示屏的信息提示

連接故障檢測儀（GTS）讀取故障代碼，無任何故障代碼存儲。接著使用多種測試方法讓故障現(xiàn)象重現(xiàn)，在使用高壓水槍對車輛進行淋雨測試時，組合儀表上的多個故障指示燈點亮，并且車輛出現(xiàn)無法行駛的故障。用故障檢測儀進行檢測，讀取的故障代碼為“P0A3F21電動機‘A’位置傳感器信號振幅最小”“P1CAD49 電動機‘A’位置傳感器內(nèi)部電子故障”。查閱維修手冊，得知2個故障代碼的設置條件及故障可能部位如表1所列。分析表1可知，這2個故障代碼均與電動機解析器有關(guān)。查閱維修資料得知，卡羅拉混合動力車的混合動力驅(qū)動橋內(nèi)安裝了2個解析器（圖2），分別監(jiān)測發(fā)電機（MG1）、電動機（MG2）轉(zhuǎn)子磁極位置、速度和旋轉(zhuǎn)方向。解析器的定子包括3種線圈：勵磁線圈、檢測線圈S和檢測線圈C。解析器的轉(zhuǎn)子呈橢圓形，與MG1、MG2的永磁轉(zhuǎn)子相連接，同步轉(zhuǎn)動，橢圓形轉(zhuǎn)子外圓曲線代表永磁轉(zhuǎn)子磁極位置。帶轉(zhuǎn)換器的逆變器總成（MG ECU）將預定頻率的交流電流輸入勵磁線圈，隨著橢圓形轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子和定子間的間隙發(fā)生變化，就會在檢測線圈S和檢測線圈C上感應出相位差為90°的正弦、余弦感應電流，MG ECU根據(jù)檢測線圈S和檢測線圈C感應電流的波形相位、幅值及脈沖次數(shù)，計算出MG1和MG2永磁轉(zhuǎn)子的磁極位置和轉(zhuǎn)速信號，作為MG ECU對MG1、MG2矢量控制的基礎(chǔ)信號。當轉(zhuǎn)子從特定位置正向旋轉(zhuǎn)180°時，勵磁線圈、檢測線圈S和檢測線圈C 的輸出波形如圖3所示。

表1 故障代碼P0A3F21和故障代碼P1CAD49的設置條件及故障部位

圖2 MG1解析器和MG2解析器安裝位置圖

根據(jù)上述解析器的工作原理，結(jié)合該車的故障現(xiàn)象分析，當MG2解析器輸出信號錯誤時，MG ECU無法識別MG2的具體位置和轉(zhuǎn)速，使得MG2無法轉(zhuǎn)動，車輛出現(xiàn)無法行駛的故障。鑒于車輛之前發(fā)生過碰撞事故，且為間歇性故障，綜合分析，判斷故障可能出在MG2解析器及其相關(guān)的線路上。根據(jù)相關(guān)電路（圖4），拆下維修服務插銷，等待10 min，斷開蓄電池負極端子電纜，斷開MG ECU導線連接器B27，用萬用表測量MG ECU導線連接器B27端子5與端子6之間的電阻（即MG2解析器勵磁線圈的電阻），為13 Ω；測量端子1與端子2（檢測線圈S）之間的電阻，為20.5 Ω；測量端子4與端子3（檢測線圈C）之間的電阻，為20.5 Ω，與維修手冊的標準值基本相符。依次測量MG ECU導線連接器B27端子1、端子2、端子3、端子4、端子5、端子6與車身搭鐵之間的電阻，均大于1 MΩ，正常。將導線連接器B27復位，連接蓄電池負極端子電纜，插上維修服務插銷，按下電源開關(guān)，組合儀表上的多個故障指示燈熄滅，車輛又能夠正常行駛。重新整理之前的維修思路，決定再次使用高壓水槍對車輛進行淋雨測試，不出所料，故障現(xiàn)象再次出現(xiàn)，立即使用氣槍對發(fā)動機室部件、底盤部件上的水進行局部吹干，從而進行劃分區(qū)域排查。在清理MG2解析器導線連接器上的水珠時，發(fā)現(xiàn)MG2解析器導線連接器內(nèi)部滲水，仔細檢查MG2解析器導線連接器，發(fā)現(xiàn)MG2解析器導線連接器防水膠塞已缺失，懷疑跟上次事故維修有關(guān)。推測在下雨天，雨水順著線束慢慢滲入到MG2解析器導線連接器內(nèi)部，使得解析器信號線出現(xiàn)短路故障，導致車輛無法行駛。仔細檢查MG2解析器端子（圖5），發(fā)現(xiàn)端子已經(jīng)出現(xiàn)輕微的氧化腐蝕。

圖3 解析器內(nèi)勵磁線圈、檢測線圈S和檢測線圈C布局圖及其輸出波形

圖4 MG2解析器相關(guān)電路

圖5 MG2解析器端子

故障排除使用除銹劑清理MG2解析器端子上的氧化物，并更換MG2解析器導線連接器，用故障檢測儀清除故障代碼，再次使用高壓水槍對車輛進行淋雨測試，故障現(xiàn)象不再出現(xiàn)，于是將車輛交還給客戶。1個月后對客戶進行電話回訪，客戶反映車輛一切正常，至此，故障徹底排除。