奔馳EQC新能源車技術特點及典型故障三例（下）

◆文/河南 劉勤中

（接上期）

案例2 2021款奔馳EQC4004MATIC高壓動力電池過熱報警

故障現(xiàn)象

一輛2021 款奔馳EQC 4004 MATIC（COD E801），行駛里程為13419km，VIN碼為LE42938901L 02＊＊＊＊，儀表臺上顯示紅色高壓動力電池標志和文字報警信息“高壓動力電池過熱，停車，所有人下車！盡可能停在露天空曠處”（圖7），且車輛無法行駛，后臺RTM報警。

故障診斷與排除

通過試車發(fā)現(xiàn)，該車無法進入就緒狀態(tài)（READY），也無法掛檔。連接診斷儀進行快速測試，傳動系統(tǒng)控制單元N127中存有故障碼U005588-與混合動力控制器區(qū)域網絡（CAN）總線的通信存在功能故障，總線關閉（圖8）。另外，所有的高壓部件均無法通信。

圖7 故障車儀表臺上的報警信息

圖8 故障車上存儲的故障碼

電驅動控制器區(qū)域網絡CAN（也叫混合動力CANED），網關是傳動系統(tǒng)控制單元N127，連接著與電驅動相關的高低壓控制模塊，包括：N12發(fā)聲器（SOGE）、N82/2蓄電池管理系統(tǒng)門戶控制單元、N82/3蓄電池管理系統(tǒng)控制單元、N82/4蓄電池管理系統(tǒng)控制單元、N83/1直流/直流轉換器控制單元、N83/11高壓動力電池交流充電器、N112/9控制單元HERMES、N116/5直流充電連接單元。

傳動系統(tǒng)控制單元N127的任務包括:牽引力管理、能源管理、傳動系統(tǒng)熱量管理、高壓和低壓調節(jié)、車載診斷系統(tǒng)、連接總線系統(tǒng)之間的接口（網關）。圖9為2021款奔馳EQC的整車網絡結構圖。

電驅動控制器區(qū)域網絡CANED包含HERMES遠程通信控制單元N112/9的原因是：在中國市場銷售的所有新能源車（含純電動、插電混動）必須裝備實時監(jiān)控系統(tǒng)（RTM），這是車輛生產、上牌、獲得補貼及綠牌的前提條件。車輛運行及充電的實時數(shù)據(jù)發(fā)送至DAIMLER數(shù)據(jù)平臺并轉至政府平臺。按照GB/T32960要求，實時數(shù)據(jù)每30s發(fā)送一次，故障時每1s發(fā)送一次；車輛出現(xiàn)相關報警時，報警信息同步發(fā)送至政府平臺及呼叫中心。實時監(jiān)控系統(tǒng)報警級別及處理要求如表1所示。

表1 實時監(jiān)控系統(tǒng)報警級別及處理要求

圖9 2021款奔馳EQC的整車網絡結構圖

根據(jù)故障碼和網絡結構分析，導致故障車出現(xiàn)動力電池過熱報警的可能原因有：電驅動控制器區(qū)域網絡CANED部件電氣故障；CANED分配器進水導致電氣故障；CANED線路故障。

拆檢位于右前門檻下方的電驅動控制器區(qū)域網絡CANED分配器X30/71（圖10），未發(fā)現(xiàn)有進水、腐蝕等異?，F(xiàn)象；用萬用表測量CANED的信號電壓，CANH和CANL都是0.5V，不正常。

圖10 CANED分配器X30/71的安裝位置

逐一拔下電驅動控制器區(qū)域網絡CANED分配器X30/71上的插頭發(fā)現(xiàn)，當拔下某個插頭后CANED的信號電壓恢復正常，CANH為2.7V，CANL為2.3V，同時儀表臺上出現(xiàn)白色文字提示“行車聲音提示停止運作”。再次用診斷儀進行快速測試發(fā)現(xiàn)，電驅動控制器區(qū)域網絡CANED的其他部件都可以正常通信，只有發(fā)聲器控制單元（SOGE）N12無法通信。

因為在所有操作模式下，尤其是在低速行駛時，如果車輛非常安靜，就會存在不被其他道路使用者注意到的危險，或直至非常晚的階段才被注意到，因此，在低速行駛時，位于后備箱右側的發(fā)聲器控制單元N12會促動H4/11前部發(fā)聲器和H4/135后部發(fā)聲器發(fā)出警告音（圖11），以提示其他道路使用者。前部發(fā)聲器位于車輛的右前方，發(fā)動機艙的底部；后部發(fā)聲器位于底板的后部區(qū)域。在車速處于0～30km/h時，H4/11前部發(fā)聲器和H4/135后部發(fā)聲器會根據(jù)車速和油門踏板位置，產生音頻信號；當車速高于30km/h時，發(fā)聲器停用，因為輪胎噪音和風噪已足夠被感知。

圖11 故障車型發(fā)聲器控制系統(tǒng)電路

根據(jù)上述檢測結果分析，故障車的故障范圍被縮小到電驅動控制器區(qū)域網絡CANED分配器X30/71到N12發(fā)聲器控制單元（SOGE）之間的CANED信號線故障，或是N12存在電氣故障。拆檢位于后備箱右側的發(fā)聲器控制單元N12，發(fā)現(xiàn)插頭沒有腐蝕現(xiàn)象；測量CANED的兩根信號線與車身之間的電阻值，均在4Ω左右，說明存在對地短路的故障。順著線束走向檢查發(fā)現(xiàn)，地毯下的線束因為布線不當，導致CANED信號線（CANH藍黃色，CANL藍色）受到擠壓，出現(xiàn)破損現(xiàn)象，使得其對地短路（圖12）。處理并修復該處線束后試車，該車各項功能恢復正常，故障被徹底排除。

圖12 故障車上CANED信號線被擠壓導致破損

案例3 2020款奔馳EQC4004MATIC新車高壓系統(tǒng)報警

故障現(xiàn)象

一輛2020款奔馳EQC4004MATIC（CODE 800）新車，VIN碼為LE42938901L02＊＊＊＊，行駛里程才18km。該車有時會出現(xiàn)無法就緒（READY）的現(xiàn)象，且儀表臺上出現(xiàn)紅色高壓系統(tǒng)故障報警（蓄電池+感嘆號圖標）。

故障診斷與排除

試車發(fā)現(xiàn)該車為偶發(fā)性故障。連接診斷儀進行快速測試，N82/4蓄電池管理系統(tǒng)控制單元設置了故障碼P0A0B00-高壓車載電網的互鎖回路存在功能故障；N83/11充電裝置設置了故障碼P0A0A00-高壓車載電網的互鎖回路存在電器故障；N116/5直流充電連接單元設置了故障碼P0A0E00-高壓車載電網的互鎖回路存在偶發(fā)的功能故障。

對于電動汽車由于存在高壓電，其安全預防措施中非常重要的一項就是引入了高壓互鎖回路（HVIL）。高壓互鎖回路沿著整個高壓車載電氣系統(tǒng)導線回路排布，經過所有高壓部件及其電氣接頭。拆下電氣接頭或蓋板會導致互鎖回路中斷。當回路中的信號傳輸中斷時，高壓動力電池中的高壓電接觸器開關就會斷開，整個高壓電氣系統(tǒng)關閉，以防止發(fā)生觸電事故。

奔馳EQC的高壓部件及互鎖線路示意圖（局部）如圖13所示。蓄電池管理系統(tǒng)控制單元發(fā)出±20mA（88Hz）的互鎖電路信號，流經所有高壓車載電氣系統(tǒng)部件，并持續(xù)監(jiān)測回來的互鎖電路信號。在每個可移動但不可松開的高壓連接中都有一個跨接線，將高壓觸點隱藏起來。斷開或松開高壓連接時，跨接線會中斷互鎖電路?；ユi電路還可以通過高壓部件的12V控制單元連接器在串聯(lián)電路中進行開關。當分開控制單元連接器時，互鎖電路通過互鎖輸入單元和輸出單元的觸點斷開，但行駛期間斷開互鎖電路，不會導致高壓車載電氣系統(tǒng)斷開。僅在換擋桿位于N或P擋超過3s，且車速低于5km/h時才會關閉高壓車載電氣系統(tǒng)。此外，換擋桿位于D擋時，打開發(fā)動機艙蓋也會斷開高壓車載電氣系統(tǒng)。關閉啟動開關后，如果互鎖電路中出現(xiàn)故障，則車輛不會啟動。如果互鎖電路中存在故障，則車輛靜止功能中斷（啟動開關關閉），且高壓車載電氣系統(tǒng)停用。

圖13 奔馳EQC的高壓部件及互鎖線路示意圖（局部）

電力電子裝置控制單元N129/1和N129/2，蓄電池管理系統(tǒng)控制單元N82/2，N82/3和N82/4，高壓動力電池交流電充電器N83/11以及直流/直流轉換器控制單元N83/1都裝有互鎖信號的評估電路?；ユi電路信號發(fā)送器位于兩個蓄電池管理系統(tǒng)控制單元N82/3或N82/4中。在每個啟用的高壓部件中，都有一個互鎖評估邏輯電路用于執(zhí)行自身評估，確定互鎖電路信號的故障狀態(tài)（例如斷路，短路）。在其他部件（如電動制冷劑壓縮機A9/6、高壓正溫度系數(shù)（PTC）加熱器N33/4和N33/5）中，則沒有互鎖評估電路，只是直線通過，以使互鎖電路完成閉環(huán)。

此外，互鎖電路還經過高壓斷開裝置S7（含電路30c）。如果發(fā)生碰撞，輔助防護系統(tǒng)（SRS）控制單元N2/10會對碰撞強度進行區(qū)分。如果碰撞強度較低，只有安全帶張緊器展開，而高壓切斷可逆，關閉啟動開關后重新啟動，如果沒有絕緣故障，則高壓車載電氣系統(tǒng)將再次啟動。如果碰撞強度較高，就會引爆安全氣囊，則高壓切斷將不可逆，通過觸發(fā)燃爆熔絲（F63）斷開30c信號線來永久切斷高壓。此外，如果高壓斷開裝置S7斷開，則電路30c信號線路也會中斷，且同時關閉高壓車載電氣系統(tǒng)、充電系統(tǒng)和電傳動系統(tǒng)。

根據(jù)故障現(xiàn)象和互鎖電路的工作原理分析，故障車出現(xiàn)無法啟動的可能原因有：蓄電池管理系統(tǒng)控制單元軟件問題；某個互鎖回路的插頭虛接；某個互鎖回路的部件內部電氣故障。

嘗試對3個蓄電池管理系統(tǒng)控制單元（N83/2，N82/3和N82/4）的軟件進行升級，均未發(fā)現(xiàn)新軟件；對高壓系統(tǒng)進行斷電后，檢查互鎖回路的所有插頭，結果發(fā)現(xiàn)高壓分配器F34/6上的PTC加熱器N33/5的供電線高壓插頭（圖14）沒有插到鎖止位置。高壓動力電池PTC加熱器N33/5的供電線虛接，導致互鎖電路偶發(fā)性斷路，高壓系統(tǒng)保護性關閉。檢查所有互鎖回路插頭并重新安裝，接通高壓系統(tǒng)后試車，該車故障不再出現(xiàn)，故障被徹底排除。

維修小結

奔馳EQC車系采用了7大安全措施，除上文中介紹的互鎖電路（HVIL）監(jiān)測互鎖電路以外，還有以下6項安全措施：

1.帶電部件的接觸保護。防止意外接觸帶電零件的措施（直接/間接），比如高壓動力電池內部的冷卻水泄漏。

圖14 故障車上松脫的高壓插頭

2.高壓和低壓之間安裝電流隔離設備。高壓電勢與車輛接地全極絕緣，這意味著出現(xiàn)簡單故障時沒有觸電的危險。家用電器是共用接地，但EQC高壓系統(tǒng)自成回路，與車身沒有任何接觸。

3.顏色編碼和警告提示。高壓車載電氣系統(tǒng)的所有部件均標有黃色警告標簽，同時，通過線路上的顏色（橙色）即可識別所有的高壓電氣線路。高壓部件上的橙色高壓線和警告提示，可提高車間人員的安全意識。

4.絕緣電阻監(jiān)測。蓄電池管理系統(tǒng)控制單元具有絕緣監(jiān)測功能，可檢測整個高壓車載電氣系統(tǒng)中的絕緣故障。

當絕緣電阻處于500～100Ω/V時，發(fā)出黃色消息作為警告。當絕緣電阻小于100Ω/V時發(fā)出紅色消息作為報警，關閉啟動開關后重新啟動時，紅色報警信息不再顯示，同時接觸器不再嚙合，無法進行診斷，且禁用高壓車載電氣系統(tǒng)電源。

5.高壓斷開裝置。根據(jù)WIS文檔基于診斷斷開電源之后，確保切斷整個高壓車載電氣系統(tǒng)（互鎖電路和終端30c開路），并確保不會由于“啟動開關ON”導致系統(tǒng)重新啟動。另外，還可通過合適的民用鎖鎖住高壓斷開裝置，以進一步確保高壓車載電氣系統(tǒng)不會被重新啟動。通過高壓斷開裝置可以實現(xiàn)主動放電（在5s內電壓低于60V）和被動放電（在120s內電壓低于60V）。

6.發(fā)生碰撞時切斷高壓車載電氣系統(tǒng)。識別到碰撞時，系統(tǒng)將觸發(fā)輔助約束系統(tǒng)控制單元驅動的煙火分離器F63，以斷開30c電路。另外，還將通過接觸器全極斷開電源和存儲單元、停用發(fā)電機（電動機和DC/DC轉換器）、將中間電路電容器放電至危險電壓范圍以下的水平。（全文完）