混合動力客車駐車時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定故障判定與維修

趙 浩，袁光輝，宋金香，趙 佳

（中通客車控股股份有限公司，山東 聊城 252000）

1 故障現(xiàn)象

車輛為插電式混合動力客車，匹配某品牌國五160馬力發(fā)動機(jī)，裝配533V/35Ah，18.655kWh錳酸鐵鋰動力電池系統(tǒng)，整車搭載某品牌混合動力控制系統(tǒng)總成。據(jù)現(xiàn)場服務(wù)經(jīng)理市場反饋，車輛在靜止?fàn)顟B(tài)下，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速表顯示發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速在700～1400r/min來回跳動。

2 故障診斷

針對現(xiàn)場服務(wù)經(jīng)理的描述，首先進(jìn)行以下兩點故障原因推測：①發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速本身沒有問題，是發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速表顯示問題；②發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速確實存在不穩(wěn)定現(xiàn)象——發(fā)動機(jī)自身問題。

聯(lián)系市場服務(wù)經(jīng)理現(xiàn)場采集新能源遠(yuǎn)程監(jiān)控車載終端SD卡記錄數(shù)據(jù)，新能源遠(yuǎn)程監(jiān)控車載終端符合《GBT32960.2-2016電動汽車遠(yuǎn)程服務(wù)與管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，利用CAN總線數(shù)據(jù)分析工具CANalyzer加載整車混合動力系統(tǒng)通信報文EEC1（0xCF00400）數(shù)據(jù)信號，發(fā)現(xiàn)在故障現(xiàn)象發(fā)生時，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號確實存在700～1400r/min之間來回跳動現(xiàn)象，由于車輛儀表發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速表信號來自于采集的發(fā)動機(jī)控制器ECU發(fā)送的EEC1（0xCF00400）報文，因此可以排除儀表發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速表顯示問題。故障診斷至此基本可以判定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定現(xiàn)象是由于發(fā)動機(jī)本身轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定導(dǎo)致。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速波動圖如圖1所示。

圖1 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速波動圖（X軸時間標(biāo)識，Y軸發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速）

進(jìn)一步分析發(fā)動機(jī)ECU發(fā)出的EEC1（0xCF00400）報文，EEC1是電子發(fā)動機(jī)控制1的英文縮寫，該報文由發(fā)動機(jī)ECU向CAN總線發(fā)送，發(fā)送周期為20ms。EEC1報文見表1。

表1 EEC1報文

可以發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)在轉(zhuǎn)速波動時，控制發(fā)動機(jī)的源地址（誰在控制發(fā)動機(jī)）也在不斷變化，在發(fā)動機(jī)1400轉(zhuǎn)時，控制發(fā)動機(jī)的源地址為03（自動變速器控制器），在發(fā)動機(jī)700轉(zhuǎn)時，控制發(fā)動機(jī)的源地址為00（發(fā)動機(jī)ECU），并且來回切換。簡單說就是發(fā)動機(jī)在轉(zhuǎn)速波動時，一會受變速器控制器系統(tǒng)控制，一會受發(fā)動機(jī)本身控制。圖2為總線數(shù)據(jù)曲線1。

圖2 總線數(shù)據(jù)曲線1

發(fā)動機(jī)執(zhí)行混動系統(tǒng)控制時，分析自動變速器控制器發(fā)送的TSC1（0xC000003）報文，可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)動機(jī)執(zhí)行的是轉(zhuǎn)速控制模式，轉(zhuǎn)速值為1400r/min，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速在該控制模式下，執(zhí)行的轉(zhuǎn)速也為1400r/min，說明發(fā)動機(jī)執(zhí)行整車控制系統(tǒng)控制時，系統(tǒng)控制無異常。表2為TCS1（變速器控制）報文，總線數(shù)據(jù)曲線2如圖3所示。

表2 TCS1（變速器控制）報文

圖3 總線數(shù)據(jù)曲線2

在發(fā)動機(jī)退出混動系統(tǒng)控制，轉(zhuǎn)為內(nèi)部控制即怠速模式下，轉(zhuǎn)速700轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)正常。故障診斷至此，又衍生了兩個疑問點：①為什么控制發(fā)動機(jī)的源地址來回切換，也就是說混動系統(tǒng)為什么一會介入控制，一會又退出控制？②整車控制器系統(tǒng)介入與退出的條件又是什么呢？總線數(shù)據(jù)曲線3如圖4所示。

圖4 總線數(shù)據(jù)曲線3

帶著這兩點疑問，通過咨詢技術(shù)研究院與混動系統(tǒng)廠家相關(guān)設(shè)計人員，得到的答復(fù)為：發(fā)動機(jī)進(jìn)入轉(zhuǎn)速控制模式時，車輛處于駐車發(fā)電狀態(tài)，也就是說發(fā)動機(jī)在此時正通過帶動驅(qū)動電機(jī)為動力電池充電?？偩€數(shù)據(jù)曲線4如圖5所示。

圖5 總線數(shù)據(jù)曲線4

結(jié)合動力電池相關(guān)報文可以發(fā)現(xiàn)此時動力電池的電量充足，SOC值在30%以上，按照混動系統(tǒng)廠家對動力電池駐車充電的控制邏輯的程序標(biāo)定，整車不應(yīng)在此時進(jìn)入充電模式，通過更進(jìn)一步的咨詢，原來由于動力電池系統(tǒng)在低溫時未提供自身加熱功能，同時在整車設(shè)計之初未對動力電池提供外部加熱措施，但又為了保證車輛在混合動力模式下采用純電方式起步，動力電池勢必要提供足夠的放電功率即不能低于60kW，以滿足驅(qū)動電機(jī)在起步狀態(tài)下所需要的工作電流。根據(jù)動力電池技術(shù)協(xié)議，在動力電池?zé)o故障的狀態(tài)下，溫度決定了動力電池放電功率的高低，因此在設(shè)計之初加入了駐車充電加熱模式，利用發(fā)動機(jī)怠速來驅(qū)動電機(jī)對動力電池進(jìn)行充電用來短時間內(nèi)提高動力電池溫度，進(jìn)而滿足動力電池具備足夠的放電功率，用于驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動車輛起步?？偩€數(shù)據(jù)曲線5如圖6所示。

圖6 總線數(shù)據(jù)曲線5

咨詢混動系統(tǒng)廠家技術(shù)人員回復(fù)：駐車充電加熱模式為最低溫度低于10℃且放電功率低于60kW進(jìn)入加熱模式，最低溫度高于15℃或放電功率高于65kW退出加熱模式。總線數(shù)據(jù)曲線6如圖7所示。

圖7 總線數(shù)據(jù)曲線6

結(jié)合動力電池溫度及放電功率曲線，動力電池的最低溫度在7～10℃之間來回跳變，動力電池放電功率在54kW至71kW之間來回跳變。至此我們可以發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定的原因歸根結(jié)底在于動力電池溫差過大，導(dǎo)致混動系統(tǒng)不斷進(jìn)入又不斷退出發(fā)電模式，從而造成發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)。

3 總結(jié)

通過這個故障案例，我們可以發(fā)現(xiàn)由于整車控制邏輯的存在，導(dǎo)致車輛兩個毫不相關(guān)的部件聯(lián)系在一起，由此可見對于新能源車輛故障診斷及檢修來說，掌握整車的控制邏輯至關(guān)重要。