插電式混合動(dòng)力汽車不上電故障的研究

初宏偉 張穎

關(guān)鍵詞：不上電;高壓互鎖;先導(dǎo)線;高壓蓄電池控制單元;電壓監(jiān)控

0引言

相對(duì)于傳統(tǒng)燃油汽車，插電式混合動(dòng)力汽車出現(xiàn)故障的原因比較復(fù)雜，排除比較困難。本文以一汽-大眾探岳GTE混合動(dòng)力車型“高壓電不上電”的故障為例，對(duì)混合動(dòng)力汽車不上電故障診斷流程進(jìn)行分析和總結(jié)[1]。

1探岳GTE高壓不上電原因分析

1.1先導(dǎo)線控制回路原因

一汽-大眾探岳GTE屬于插電式混合動(dòng)力車型。按動(dòng)力總成布置的形式，該車型屬于串聯(lián)式混合動(dòng)力，即串聯(lián)安裝1.4T汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和高壓驅(qū)動(dòng)電機(jī)。該車型取消了傳統(tǒng)的起動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)，使用高壓組件的驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)施起動(dòng)和發(fā)電功能。因此車輛起動(dòng)的前提之一就是高壓系統(tǒng)上電，否則電機(jī)不工作，即使有1.4T發(fā)動(dòng)機(jī)，但沒有起動(dòng)機(jī)作用，車也無法起步[2]。

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

從高壓蓄電池AX2的控制單元J840加載5V低壓監(jiān)控電壓信號(hào)，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(jī)VX54、功率電子裝置JX1和高壓充電機(jī)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(jí)升高到約5V的閉合回路。期間先導(dǎo)線路經(jīng)AX4后還會(huì)與JX1、Z115和高壓空調(diào)壓縮機(jī)V470形成回路[3]。

該車型先導(dǎo)線路控制方案的特點(diǎn)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(jī)械部件）上設(shè)計(jì)一條低壓控制回路，這條低壓回路又稱先導(dǎo)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(huì)斷開，導(dǎo)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(dòng)力CAN總線完成所有安全認(rèn)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(jī)等控制單元的電源、搭鐵和信號(hào)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(shè)置了3道門檻：①高壓系統(tǒng)應(yīng)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(dá)到一定限制，包括低于25km/h的時(shí)速，此時(shí)安全氣囊不需要彈出，但高壓電會(huì)斷電，并不允許上電，直到經(jīng)銷商應(yīng)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(shè)置一個(gè)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(shè)計(jì)限制，就會(huì)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(shí)，突然出現(xiàn)電纜連接問題，為防止出現(xiàn)大的電磁感應(yīng)燒壞斷電繼電器，而保護(hù)性切斷高壓電，并不允許上電。

2探岳GTE先導(dǎo)線路斷路導(dǎo)致車輛無法上電故障分析

在探岳混合動(dòng)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(huì)有不同分類方法，但都離不開一個(gè)重要部件，即先導(dǎo)線路[4]。先導(dǎo)線路特點(diǎn)最鮮明，故障概率也最高，而且它往往貫穿在其他幾個(gè)原因之中。在此對(duì)先導(dǎo)線引發(fā)相關(guān)故障總結(jié)如下。

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

（2）由于眾多的先導(dǎo)線構(gòu)成單一回路，其監(jiān)控元件只有J840，這就導(dǎo)致無論線路中哪里出現(xiàn)斷路或短路問題，都會(huì)產(chǎn)生同一控制單元故障碼。即J840會(huì)報(bào)先導(dǎo)線相關(guān)故障碼，這會(huì)給后期檢測(cè)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(cè)需要打開高壓蓄電池的殼體，會(huì)帶來大量附加工作（如密封檢測(cè)、高壓絕緣檢測(cè)等）。這就需要維修技師有能力預(yù)判故障點(diǎn)，非必要時(shí)不要拆解高壓蓄電池。因此，維修技師一定要熟悉先導(dǎo)線控制原理，通過合理診斷與測(cè)量，準(zhǔn)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(dǎo)線虛接導(dǎo)致高壓不上電

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

檢查分析：維修人員接車后試車發(fā)現(xiàn)，多數(shù)時(shí)候車輛可以正常上電，進(jìn)入READY狀態(tài);偶發(fā)無法上電，儀表板提示“故障：混合動(dòng)力系統(tǒng)，請(qǐng)立即停車”。維修人員確認(rèn)該車為高壓系統(tǒng)存在故障，并初步判定不能起動(dòng)的原因應(yīng)在高壓電控制系統(tǒng)。

用故障診斷儀檢測(cè)，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(dǎo)線路，斷路（被動(dòng)/偶發(fā)）”。

根據(jù)故障現(xiàn)象和檢測(cè)到的故障碼分析，故障原因可能有：①先導(dǎo)線路相關(guān)故障;②高壓蓄電池控制單元故障。保存診斷報(bào)告后，嘗試斷開低壓電及高壓電，故障碼均無法消除。

對(duì)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(dǎo)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(yīng)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(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)相應(yīng)的扭轉(zhuǎn)，車輛會(huì)有一定的振動(dòng)?？紤]這類混合動(dòng)力車型在換D擋或R擋時(shí)，與發(fā)動(dòng)機(jī)裝配在一起的電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)有可能會(huì)因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)導(dǎo)致線路晃動(dòng)而產(chǎn)生虛接。EC19FABD-D5F9-49F3-993B-FCDC6CA35696

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

拔掉充電機(jī)AX4的低壓插接器，測(cè)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4.6Ω。拔掉充電器側(cè)到壓縮機(jī)的高壓插接器，測(cè)量T5e/3端子和T5e/4端子間電阻為0.1Ω，正常;同時(shí)發(fā)現(xiàn)兩端子高低不平。與試駕車對(duì)調(diào)此線束，在車輛起動(dòng)后再次晃動(dòng)此線束，車輛不會(huì)熄火，判斷此線束故障。

故障排除：更換壓縮機(jī)到充電機(jī)的高壓連接線束后試車，故障排除。

2.2先導(dǎo)線路插接器端子氧化導(dǎo)致高壓不上電

故障現(xiàn)象：一輛2021年產(chǎn)一汽-大眾探岳GTE車型，因車圖2壓縮機(jī)到充電機(jī)的高壓線束輛偶發(fā)無法起動(dòng)，儀表板發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈報(bào)警而報(bào)修。

檢查分析：維修人員用故障診斷儀檢測(cè)，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(dǎo)線路，對(duì)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(dòng)CAN故障;②先導(dǎo)線路對(duì)地短路;③低壓線束與其他部件干涉導(dǎo)致線束表皮磨破，導(dǎo)線與車身偶發(fā)搭鐵;④線束插頭進(jìn)水導(dǎo)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(fù)現(xiàn)。檢查低壓先導(dǎo)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(dāng)檢測(cè)儀表臺(tái)右側(cè)下方的線束連接部位黑色的TIUR插接器時(shí)，發(fā)現(xiàn)T17q/8端子和T17q/9端子已經(jīng)氧化（圖3）。

故障排除：修復(fù)氧化的端子后檢測(cè)，數(shù)據(jù)流顯示先導(dǎo)線電流為10mA，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(dǎo)線控制及檢測(cè)原理（圖4）：探岳GTE先導(dǎo)線路的監(jiān)控由高壓蓄電池AX2的控制單元J840實(shí)施，輸出端加載5V低壓監(jiān)控電信號(hào)，內(nèi)部由上拉電阻監(jiān)控。

先導(dǎo)線路外部在功率電子裝置JX1內(nèi)部安裝有75Ω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(dǎo)線路的供電和搭鐵端都有電壓監(jiān)控[5]。監(jiān)控點(diǎn)電壓如表1所示，其故障表現(xiàn)應(yīng)符合下述規(guī)律。

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

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

（3）先導(dǎo)線路對(duì)正極短路時(shí)，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(dǎo)線路對(duì)負(fù)極（搭鐵）短路時(shí)，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(dǎo)線路虛接時(shí)，整條先導(dǎo)線路電阻值變大，電流值變小，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電阻分壓變小。

4結(jié)束語

本文對(duì)探岳GTE不上電故障進(jìn)行了分析，重點(diǎn)研究了先導(dǎo)控制線路對(duì)高壓上電的影響。通過原理分析、案例驗(yàn)證與故障檢測(cè)，闡述了先導(dǎo)線路各種故障的表現(xiàn)及故障診斷方法。對(duì)于混合動(dòng)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(diǎn)為：無論是高壓系統(tǒng)還是低壓系統(tǒng)故障，都會(huì)造成車輛不起動(dòng)，但高壓系統(tǒng)故障多數(shù)表現(xiàn)為車輛因?yàn)椴簧想姸黄饎?dòng)，而且儀表板通常有直觀的提示。

（2）涉及先導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)線路都會(huì)有體現(xiàn)。

先導(dǎo)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(yán)重故障，為保證高壓系統(tǒng)的安全，車輛通常也會(huì)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90kΩ，車輛高壓系統(tǒng)也將無法上電。由于車輛運(yùn)行工況較復(fù)雜，還有很多不上電因素沒有分析到，后續(xù)將會(huì)持續(xù)歸納總結(jié)。EC19FABD-D5F9-49F3-993B-FCDC6CA35696