插電式混合動力汽車不上電故障的研究——以一汽-大眾探岳GTE車型為例

初宏偉、張穎

（1.長春汽車工業(yè)高等?？茖W校，長春 130013；2.一汽－大眾汽車有限公司，長春 130011）

0 引言

相對于傳統(tǒng)燃油汽車，插電式混合動力汽車出現(xiàn)故障的原因比較復雜，排除比較困難。本文以一汽-大眾探岳GTE 混合動力車型“高壓電不上電”的故障為例，對混合動力汽車不上電故障診斷流程進行分析和總結(jié)。

1 探岳GTE 高壓不上電原因分析

1.1 先導線控制回路原因

一汽-大眾探岳GTE 屬于插電式混合動力車型。按動力總成布置的形式，該車型屬于串聯(lián)式混合動力，即串聯(lián)安裝1.4T 汽油發(fā)動機和高壓驅(qū)動電機。該車型取消了傳統(tǒng)的起動機與發(fā)電機，使用高壓組件的驅(qū)動電機實施起動和發(fā)電功能。因此車輛起動的前提之一就是高壓系統(tǒng)上電，否則電機不工作，即使有1.4T 發(fā)動機,但沒有起動機作用，車也無法起步。

高壓系統(tǒng)上電的一個必要條件是打開點火開關(guān)后，高壓蓄電池控制單元檢查先導線控制回路完好。根據(jù)探岳GTE 車型先導線工作原理圖（圖1），先導線的控制電路如下。

圖1 先導線路原理圖

從高壓蓄電池AX2 的控制單元J840 加載5 V 低壓監(jiān)控電壓信號，通過插接器T6 后經(jīng)AX2 的T14w/11 端子輸出；然后經(jīng)高壓加熱器Z115、電機VX54、功率電子裝置JX1 和高壓充電機AX4 后，經(jīng)高壓系統(tǒng)保養(yǎng)維修插頭TW 至AX2 的T14W/4 端子輸入，由高壓蓄電池內(nèi)部的J840 通過下拉電阻搭鐵，從而形成電壓逐級升高到約5 V 的閉合回路。期間先導線路經(jīng)AX4 后還會與JX1、Z115 和高壓空調(diào)壓縮機V470 形成回路。

該車型先導線路控制方案的特點是，在絕大部分高壓組件（包括高壓線、高壓插頭以及重要高壓機械部件）上設計一條低壓控制回路，這條低壓回路又稱先導線。一旦低壓控制回路出現(xiàn)異常，車輛高壓蓄電池內(nèi)的高壓繼電器就會斷開，導致車輛出現(xiàn)高壓電不上電故障。

1.2 高壓控制方面原因

J840 是發(fā)出上電指令的控制器,只有車輛通過高壓混合動力CAN 總線完成所有安全認證后，J840 才能發(fā)出上電指令。也就是所有與高壓系統(tǒng)相關(guān)的通訊出現(xiàn)異常，如高壓電機等控制單元的電源、搭鐵和信號線出現(xiàn)故障，無法通訊，都可能引起高壓電不上電。

1.3 執(zhí)行方面的原因

探岳GTE 高壓系統(tǒng)上電，在執(zhí)行方面設置了3 道門檻：①高壓系統(tǒng)應急斷電熔絲SC28 的電路完好；②高壓系統(tǒng)斷電維修插頭閉合；③高壓系統(tǒng)斷電繼電器完好。這3 方面的執(zhí)行情況同樣要受到控制單元的閉環(huán)監(jiān)控。

1.4 安全方面原因

（1）安全氣囊控制單元的原因。只要感知到車輛減速度達到一定限制，包括低于25 km/h 的時速，此時安全氣囊不需要彈出，但高壓電會斷電，并不允許上電，直到經(jīng)銷商應用專用工具處理后才能上電。

（2）高壓用電器電路短路或過載的原因。該車型在高壓電纜的正極線上設置一個熔絲，所有高壓附件如空調(diào)、加熱和交流充電等，用電都經(jīng)過此熔絲。如果電流超過設計限制，就會造成該熔絲熔斷，高壓系統(tǒng)斷電。

（3）高壓組件電纜連接的原因。高壓組件大電流工作時，突然出現(xiàn)電纜連接問題，為防止出現(xiàn)大的電磁感應燒壞斷電繼電器，而保護性切斷高壓電，并不允許上電。

2 探岳GTE 先導線路斷路導致車輛無法上電故障分析

在探岳混合動力車型高壓電上電控制的諸多影響因素之中，從不同的角度出發(fā)，會有不同分類方法，但都離不開一個重要部件，即先導線路。先導線路特點最鮮明，故障概率也最高，而且它往往貫穿在其他幾個原因之中。在此對先導線引發(fā)相關(guān)故障總結(jié)如下。

（1）由于先導線遍布全車的各個高壓組件，它在保證車輛高壓安全的同時，發(fā)生故障的概率相對較高。

（2）由于眾多的先導線構(gòu)成單一回路，其監(jiān)控元件只有J840，這就導致無論線路中哪里出現(xiàn)斷路或短路問題，都會產(chǎn)生同一控制單元故障碼。即J840 會報先導線相關(guān)故障碼，這會給后期檢測維修帶來困惑。

（3）由于J840 安裝在高壓蓄電池密封的殼體內(nèi)，拆卸、檢測需要打開高壓蓄電池的殼體，會帶來大量附加工作（如密封檢測、高壓絕緣檢測等）。這就需要維修技師有能力預判故障點，非必要時不要拆解高壓蓄電池。因此，維修技師一定要熟悉先導線控制原理，通過合理診斷與測量，準確定位故障。

現(xiàn)以探岳GTE 相關(guān)故障案例的診斷與排除，說明高壓不上電的診斷思路，希望引起廣大維修技師及相關(guān)從業(yè)人員的重視與思考。

2.1 案例1：先導線虛接導致高壓不上電

：一輛2021年產(chǎn)一汽-大眾探岳GTE 車型，因無法起動被拖至4S 店維修。

：維修人員接車后試車發(fā)現(xiàn)，多數(shù)時候車輛可以正常上電，進入READY 狀態(tài)；偶發(fā)無法上電，儀表板提示“故障：混合動力系統(tǒng)，請立即停車”。維修人員確認該車為高壓系統(tǒng)存在故障，并初步判定不能起動的原因應在高壓電控制系統(tǒng)。

用故障診斷儀檢測，在8C-混合蓄電池管理系統(tǒng)中讀取到故障碼“P0A0A00——高電壓系統(tǒng)的先導線路，斷路（被動/偶發(fā)）”。根據(jù)故障現(xiàn)象和檢測到的故障碼分析，故障原因可能有：①先導線路相關(guān)故障；②高壓蓄電池控制單元故障。保存診斷報告后，嘗試斷開低壓電及高壓電，故障碼均無法消除。

對高壓系統(tǒng)部件做全面檢查，未發(fā)現(xiàn)問題。外出試車中，無論是高速行駛、低速行駛以及顛簸路面行駛，均未發(fā)現(xiàn)故障。檢查低壓先導線路，也沒有發(fā)現(xiàn)線束干涉、破損及老鼠咬線的現(xiàn)象。插拔相應低壓連接插接器，未發(fā)現(xiàn)有端子虛接及氧化現(xiàn)象。

維修人員偶然想起傳統(tǒng)燃油車在換D 擋或R 擋時，發(fā)動機會相應的扭轉(zhuǎn)，車輛會有一定的振動?？紤]這類混合動力車型在換D 擋或R 擋時，與發(fā)動機裝配在一起的電動空調(diào)壓縮機有可能會因為發(fā)動機的振動導致線路晃動而產(chǎn)生虛接。

維修人員在車輛READY 狀態(tài)下起動車輛，然后舉升車輛，用絕緣物體輕輕撥動壓縮機到充電機的高壓連接線束（圖2），發(fā)動機熄火，而且熄火后車輛無法再次起動。故障復現(xiàn)時讀取高壓互鎖數(shù)據(jù)流，先導線工作電流正常時應在10 mA 左右，但數(shù)據(jù)流顯示的很小，而且先導線路電壓為監(jiān)控電壓，沒有產(chǎn)生應有的壓降，由此判定先導線路存在接觸不良故障。

圖2 壓縮機到充電機的高壓線束

拔掉充電機AX4 的低壓插接器，測量充電器側(cè)的T60c/13端子和T60c/15 端子間的電阻為無窮大，正常電阻為4.6 Ω。拔掉充電器側(cè)到壓縮機的高壓插接器，測量T5e/3 端子和T5e/4 端子間電阻為0.1 Ω，正常；同時發(fā)現(xiàn)兩端子高低不平。與試駕車對調(diào)此線束，在車輛起動后再次晃動此線束，車輛不會熄火，判斷此線束故障。

更換壓縮機到充電機的高壓連接線束后試車，故障排除。

2.2 先導線路插接器端子氧化導致高壓不上電

：一輛2021年產(chǎn)一汽-大眾探岳GTE 車型，因車輛偶發(fā)無法起動，儀表板發(fā)動機故障燈報警而報修。

：維修人員用故障診斷儀檢測，8C-混合蓄電池管理系統(tǒng)存在故障碼“P0A0C00——高電壓系統(tǒng)的先導線路，對地短路”，故障頻率43 次；在19-數(shù)據(jù)總線診斷接口存在故障碼“U011200——混合蓄電池能量管理控制單元，無通訊”。

從故障碼含義分析可能的故障原因有：①J840 的供電、搭鐵和驅(qū)動CAN 故障；②先導線路對地短路；③低壓線束與其他部件干涉導致線束表皮磨破，導線與車身偶發(fā)搭鐵；④線束插頭進水導致內(nèi)部端子氧化、虛接或短路。

維修人員讀取高壓互鎖數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)正常，說明故障還沒有復現(xiàn)。檢查低壓先導線路，沒有發(fā)現(xiàn)有干涉及破損的線束。檢查低壓線束的插接器，當檢測儀表臺右側(cè)下方的線束連接部位黑色的TIUR插接器時，發(fā)現(xiàn)T17q/8端子和T17q/9端子已經(jīng)氧化（圖3）。

圖3 被氧化的端子

：修復氧化的端子后檢測，數(shù)據(jù)流顯示先導線電流為10 mA，正常，試車故障排除。

3 維修診斷思路總結(jié)

結(jié)合上述故障案例，歸納探岳GTE 先導線控制及檢測原理（圖4）：探岳GTE 先導線路的監(jiān)控由高壓蓄電池AX2 的控制單元J840實施，輸出端加載5 V低壓監(jiān)控電信號，內(nèi)部由上拉電阻監(jiān)控。先導線路外部在功率電子裝置JX1 內(nèi)部安裝有75 Ω 左右的分流電阻，在J840 內(nèi)部輸入端通過下拉電阻搭鐵。J840 在先導線路的供電和搭鐵端都有電壓監(jiān)控。監(jiān)控點電壓如表1所示，其故障表現(xiàn)應符合下述規(guī)律。

表1 監(jiān)控點電壓檢測標準值

圖4 先導線路監(jiān)控原理

（1）先導線路正常時，在輸出端電壓為1.5～1.9 V，輸入端為0.6～0.9 V。

（2）先導線路斷開時，在J840 兩端電壓正常應分別為5.0 V 和0.0 V，如果異常，可以說明問題出在J840 控制器內(nèi)部。

（3）先導線路對正極短路時，整條線路上的任何一處，車輛電壓都是短路的高電壓。

（4）先導線路對負極（搭鐵）短路時，整條線路上的任何一處，車輛電壓都是短路的低電壓。

（5）先導線路虛接時，整條先導線路電阻值變大，電流值變小，相應的標準電阻分壓變小。

4 結(jié)束語

本文對探岳GTE 不上電故障進行了分析，重點研究了先導控制線路對高壓上電的影響。通過原理分析、案例驗證與故障檢測，闡述了先導線路各種故障的表現(xiàn)及故障診斷方法。對于混合動力車型不上電的故障診斷可以遵循以下步驟。

（1）不上電首先要分清是高壓故障還是低壓故障。新能源車的故障特點為：無論是高壓系統(tǒng)還是低壓系統(tǒng)故障，都會造成車輛不起動，但高壓系統(tǒng)故障多數(shù)表現(xiàn)為車輛因為不上電而不起動，而且儀表板通常有直觀的提示。

（2）涉及先導線路的故障，可以通過診斷儀查詢故障記錄來判斷。由于先導線路是從高壓蓄電池控制單元輸出，途經(jīng)幾乎所有高壓組件，再回到電池的低壓監(jiān)控回路，所以任何高壓組件連接或工作不正常，在先導線路都會有體現(xiàn)。

先導線路正常只是車輛上電的必要非充分條件，如果高壓系統(tǒng)組件發(fā)生嚴重故障，為保證高壓系統(tǒng)的安全，車輛通常也會表現(xiàn)為高壓電不上電。例如常見的高壓蓄電池或整車絕緣電阻低于90 kΩ，車輛高壓系統(tǒng)也將無法上電。由于車輛運行工況較復雜，還有很多不上電因素沒有分析到，后續(xù)將會持續(xù)歸納總結(jié)。