電動車行駛中間歇性下高壓研究

張慶

摘 要：隨著網(wǎng)絡技術的不斷更新，模塊智能化，診斷智能化已經(jīng)得到了長足發(fā)展，電動車售后維修人員通過廠家提供的《電路手冊》、《維修手冊》以及診斷儀，可以迅速診斷、定位、排除故障;但是對于接插件進水引起的間歇性故障，現(xiàn)有的診斷方法無法提供準確的維修指導。

關鍵詞：電動車 間歇性故障 下高壓 接插件進水

1 背景

車輛在行駛中出現(xiàn)故障，現(xiàn)象為：整車下高壓（動力輸出中斷）、組合儀表出現(xiàn)動力電池電量變?yōu)?，安全氣囊、ABS、EPS、胎壓等故障指示燈點亮;停車重新啟動后，故障消失，且在很長時間內(nèi)，故障不再復現(xiàn);使用診斷儀讀取故障代碼如圖1所示：

所有模塊都存在歷時故障代碼：U007300 CAN通訊busoff 故障。

2 故障原因分析

CAN通訊busoff故障原因如下，故障類型如圖2所示：

（1）CAN_H開路;

（2）CAN_L開路;

（3）CAN_H對電源短路;

（4）CAN_L對GND短路;

（5）CAN_H對GND短路;

（6）CAN_L對電源短路;

（7）CAN_H對CAN_L短路;

（8）CAN_H和CAN_L開路;

（9）終端電阻開路。

3 實車故障排查

3.1 靜態(tài)測量

1）使用診斷儀，清除歷史故障碼。

2）將點火開關置于OFF位置，斷開蓄電池負極接線。

3）終端電阻檢查

按以下條件，測試診斷接口數(shù)據(jù)傳輸線連接器的3 號端子（CAN-H）與11 號端子（CAN-L）之間的電阻值：

（1）條件A：在所有連接器連接狀態(tài)下測量電阻，電阻是為60±5Ω

（1）條件B分離1個帶有終端電阻控制模塊的狀態(tài)下測量電阻，電阻為120±5Ω

（1）條C：斷開帶有終端電阻控制模塊的連接器都分離的狀態(tài)下測量電阻，電阻為無窮大

結論：上述電阻值都符合標準值，CAN網(wǎng)絡中終端電阻無故障。

4）CAN網(wǎng)絡 H電路檢查

測試K84無鑰匙進入控制模塊線束連接器X3的7號端子（CAN_H）與X84數(shù)據(jù)鏈路連接器線束連接器的3 號端子（CAN_H）之間的電阻小于1Ω;

分析結果：測試電路無開路/電阻過大故障。

測試K84無鑰匙進入控制模塊線束連接器X3的7號端子（CAN_H）與搭鐵間的電阻是無窮大;

結論：測試電路無對地短路故障。

連接蓄電池負極接線，將點火開關置于ON位置。

測試K84無鑰匙進入控制模塊線束連接器X3的7號端子（CAN_H）與搭鐵間的電壓為2.6±0.1V;

分析結果：測試電路無對電源短路故障。

將點火開關置于OFF位置，斷開蓄電池負極接線。

5）CAN網(wǎng)絡L電路檢查

測試K84無鑰匙進入控制模塊線束連接器X3的8號端子（CAN-L）與X84數(shù)據(jù)鏈路連接器線束連接器的11號端子（CAN-L）之間的電阻小于1Ω;

結論：測試電路無開路/電阻過大故障。

測試K84無鑰匙進入控制模塊線束連接器X3的8號端子（CAN-L）與搭鐵間的電阻是無窮大;

結論：測試電路無對地短路故障。

連接蓄電池負極接線，將點火開關置于ON位置。

測試K84無鑰匙進入控制模塊線束連接器X3的8號端子（CAN-L）與搭鐵間的電壓為2.3±0.1V

分析結果：測試電路無對電源短路故障。

3.2 路試

靜態(tài)測量未發(fā)現(xiàn)導致車輛CAN通訊busoff故障;間歇性故障需要連接診斷儀，進行路試，捕捉到故障發(fā)生時所有CAN網(wǎng)絡節(jié)點通信狀態(tài)均為異常，診斷儀讀取故障代碼如圖3所示：

前面已經(jīng)檢查過CAN節(jié)點所在模塊，排除模塊本身故障;逐一排查線束接插件，發(fā)現(xiàn)X301（底盤線束接儀表線束）母端內(nèi)部存在銅綠色物質(zhì)，將接插件中銅綠色物質(zhì)送檢，成分分析報告如圖4所示：

銅綠色物質(zhì)成分為堿式碳酸銅，分析堿式碳酸銅生成的原因為：線束接插件進水，接插件端子材質(zhì)為銅，空氣中含有O2，CO2;

銅在空氣中與O2，CO2，H2O反應產(chǎn)生Cu2（OH）2CO3

化學方程式：2Cu+O2+H2O+CO2==陰暗潮濕的環(huán)境==Cu2（OH）2CO3

堿式碳酸銅屬于堿式鹽，它不溶于水，常溫下為固體，導電性能差;

當車輛通電，端子帶電的情況下，堿式碳酸銅可能在電流的作用下分解成氧化銅;

加熱Cu2（OH）2CO3可以生成CuO，H2O，CO2

化學方程式：Cu2（OH）2CO3===△=== 2CuO+CO2↑+H2O

車輛CAN網(wǎng)絡如圖5所示：

4 故障原因分析

布置于前艙下部的線束接插件由于某種原因（洗車、涉水、液體飛濺、南方長時間空氣濕度接近飽和）進水，因為接插件內(nèi)部包含電源、接地、CAN-H、CAN-L、控制信號等，在進水的情況下可能出現(xiàn)的故障類型如下所示：

如果進水量多，水作為導體，將導致本來處于絕緣狀態(tài)的針腳之間短路，進而可能發(fā)生如下故障：

1）CAN-H，CAN-L之間短路;

2）CAN-H/ CAN-L對地短路;

3）CAN-H/ CAN-L對電源短路;

如果水量少，接插件端子會緩慢銹蝕，進而可能發(fā)生

4）CAN-H/ CAN-L接觸不良，進而導致無法發(fā)送報文;

實車模擬以上四種可能故障，均出現(xiàn)整車下高壓、動力電池電量變?yōu)?、組合儀表出現(xiàn)多個故障指示燈;與故障車故障現(xiàn)象相同，讀取故障代碼，也與故障車相似。

此類間歇性故障由于其發(fā)生的不確定性，導致不易徹底解決，在銅端子被銹蝕初期，如不注意觀察，可能不會注意到接插件內(nèi)部銹蝕;檢查過程中拔插接插件的動作，會由于接插件公端與母端發(fā)生摩擦而使輕微銹蝕的接插件端子狀態(tài)得到緩解，但無法徹底解決問題，隨著車輛的使用，已經(jīng)出現(xiàn)銹蝕的端子，仍然會持續(xù)與空氣中的水分子發(fā)生反應，生成堿式碳酸銅導致故障。

5 結論

1.從線束設計的角度：在設計線束時，接插件盡可能布置在車身內(nèi)部，避免裸露在外，防止車輛涉水或洗車時液體飛濺到接插件上;如果必須布置在外部，盡可能使用防水性等級高的接插件，例如IP67;

2.從內(nèi)外飾設計的角度：在設計內(nèi)外飾時，避免接插件裸露在外，避免可能導致液體滲漏到儀表板下方線束上的縫隙;儀表板下方接插件連接方式，統(tǒng)一選擇母端朝下;

3.從售后維修的角度：在維修過程中，對于間歇性、不復現(xiàn)的故障，排查過模塊后，重點排查線束接插件，檢查其內(nèi)部是否出現(xiàn)進水、銹蝕、退針等現(xiàn)象。