豐田普銳斯車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常熄火

蘇州建設(shè)交通高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 顧曉慶

故障現(xiàn)象 一輛行駛里程約26萬(wàn)km的豐田普銳斯混合動(dòng)力車(chē)，在低速行駛時(shí)偶然會(huì)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)一直運(yùn)轉(zhuǎn)，不能以純電動(dòng)方式行駛的故障現(xiàn)象。

故障診斷 接車(chē)后反復(fù)試車(chē)，使故障現(xiàn)象重現(xiàn)，通過(guò)觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，在各種用電設(shè)備均關(guān)閉的情況下，該車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)近30 min，仍不能自動(dòng)熄火。觀(guān)察儀表盤(pán)右側(cè)的電量指示，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，高壓電池（HV）的電量不但沒(méi)有上升，反而有逐漸下降的趨勢(shì)。該車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)的條件之一是高壓電池（HV）的電量要充足，如果高壓電池的電量不足，發(fā)動(dòng)機(jī)則不會(huì)熄火。當(dāng)該車(chē)的故障癥狀出現(xiàn)時(shí)，高壓電池（HV）的電量停止升高，將發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后再起動(dòng)，故障現(xiàn)象會(huì)自行消失；故障現(xiàn)象消失后，在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，高壓電池（HV）的電量不斷上升，約10 min后即可充滿(mǎn)，此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火。

該車(chē)采用豐田第二代混合動(dòng)力系統(tǒng)，能夠根據(jù)車(chē)輛行駛狀態(tài)，自動(dòng)使用2種動(dòng)力源。使用故障檢測(cè)儀進(jìn)入電池管理ECU和混動(dòng)電子控制系統(tǒng)ECU，未發(fā)現(xiàn)任何故障代碼。為進(jìn)一步分析故障，根據(jù)該車(chē)扭矩列線(xiàn)圖（圖1），比較車(chē)輛在故障狀態(tài)與正常狀態(tài)下的數(shù)據(jù)。故障狀態(tài)下，混合動(dòng)力變速驅(qū)動(dòng)橋中的MG1電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩為0 N·m，而正常狀態(tài)應(yīng)約為-6 N·m，當(dāng)MG1電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩為負(fù)值時(shí)，表示MG1電動(dòng)機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，作為發(fā)電機(jī)使用。故障狀態(tài)時(shí)，MG1電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩為0 N·m，表示MG1電動(dòng)機(jī)處于空載狀態(tài)，并未發(fā)電。

從HV的充電狀態(tài)分析，車(chē)輛故障狀態(tài)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)30 min，高壓電池（HV）的電量長(zhǎng)時(shí)間維持在50%左右；而車(chē)輛恢復(fù)正常狀態(tài)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)僅5 min左右，高壓電池（HV）的電量已經(jīng)上升了約5%。從高壓電池的電流輸出看，車(chē)輛故障狀態(tài)時(shí)，電流數(shù)據(jù)為正值，表明高壓電池（HV）正在輸出電能，說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)正消耗高壓電池（HV）的電量來(lái)維持自身的運(yùn)轉(zhuǎn)。正常狀態(tài)下，高壓電池（HV）的輸出電流為-10 A，表示其正處于充電狀態(tài)。因?yàn)楦邏弘姵兀℉V）的輸出電流是由電流傳感器（圖2）檢測(cè)的，這說(shuō)明高壓電池（HV）與用電系統(tǒng)是接通的。

以上數(shù)據(jù)表明故障狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有帶動(dòng)MG1電動(dòng)機(jī)發(fā)電。發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常熄火的原因，是由于高壓電池（HV）沒(méi)有獲得充電，故障應(yīng)該在高壓電池（HV）與MG1電動(dòng)機(jī)的連接上。

圖1　豐田普銳斯車(chē)扭矩列線(xiàn)圖

圖2　電流傳感器和電池管理ECU

根據(jù)變頻器總成的示意圖（圖3），在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，MG1電動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)為高壓電池（HV）充電。MG1電動(dòng)機(jī)的輸出電流經(jīng)過(guò)整流器變成直流后，必須經(jīng)過(guò)升壓轉(zhuǎn)換器中的場(chǎng)效應(yīng)管才能到達(dá)高壓電池（HV）?，F(xiàn)在的充電電流為0 A，有2種可能性：一是電動(dòng)機(jī)或整流器有故障，二是場(chǎng)效應(yīng)管沒(méi)有導(dǎo)通。由于MG1電動(dòng)機(jī)及整流器都是三相結(jié)構(gòu)，同時(shí)失效的可能性不大。場(chǎng)效應(yīng)管是受變頻器總成內(nèi)部的電動(dòng)機(jī)控制單元控制的，混動(dòng)電子控制系統(tǒng)ECU通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)向電動(dòng)機(jī)控制單元傳送控制指令，電動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)指令來(lái)控制場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通量。根據(jù)偶發(fā)故障的排除經(jīng)驗(yàn)，MG1電動(dòng)機(jī)線(xiàn)路可能存在接觸不良的現(xiàn)象。于是，當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)，在觀(guān)察數(shù)據(jù)流的同時(shí)，晃動(dòng)變頻器總成的MG1電動(dòng)機(jī)控制線(xiàn)束，發(fā)現(xiàn)高壓電池（HV）的輸出電流由正變負(fù)，說(shuō)明其充電恢復(fù)了。而晃動(dòng)線(xiàn)束的部位正好靠近MG1電動(dòng)機(jī)導(dǎo)線(xiàn)連接器，這說(shuō)明故障點(diǎn)就在MG1電動(dòng)機(jī)控制線(xiàn)束的連接器內(nèi)部。

故障排除 斷開(kāi)高壓電池（HV）左后側(cè)的檢修塞（橙色），隔絕車(chē)輛與高壓電池（HV）的高電壓連接，斷開(kāi)MG1電動(dòng)機(jī)與變頻器的導(dǎo)線(xiàn)連接器，清理并鎖緊該連接器三相插座和接線(xiàn)柱，恢復(fù)斷開(kāi)的導(dǎo)線(xiàn)連接器和檢修塞，反復(fù)試車(chē)，確認(rèn)故障徹底排除。

圖3　變頻器總成示意圖