廣汽AION Y 電動汽車啟動失效分析

張博華，鄧東文

（廣州市交通技師學(xué)院，廣州 510540）

引言

隨著粵港澳大灣區(qū)各地大力推廣節(jié)能及新能源汽車，推動車輛電動化替代，電動汽車保有量迅速上升，且隨著2019、2020 年首批數(shù)量較大的量產(chǎn)車型逐漸進(jìn)入故障期，汽車后市場的服務(wù)水平與需求出現(xiàn)了明顯的差距。本文作者對比亞迪、埃安、特斯拉等主要品牌車型進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計，針對其中較為典型的啟動故障，通過系統(tǒng)分析方法，提出一種較為普遍的排故方法，供同類故障維修參考。

1 故障現(xiàn)象

一輛2020 年8 月生產(chǎn)的廣汽AION Y 電動汽車，行駛里程為8 7126 km。根據(jù)車主反饋，該車在自家車位停放了8 天未正常使用，剛開始還能正常啟動車輛行駛，但在經(jīng)過一段較長的顛簸路段停車后就無法再次啟動。嘗試幾次按下一鍵啟動電源開關(guān)，READY 燈不點(diǎn)亮，儀表提示“系統(tǒng)異常，聯(lián)系檢查”信息外，未見其他明顯故障指示燈，無法掛擋行駛，如圖1 所示。

圖1 儀表故障現(xiàn)象

2 廣汽AION Y 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡述

廣汽AION Y 電動車主要由動力蓄電池系統(tǒng)、驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)和整車控制系統(tǒng)等組成。

2.1 動力蓄電池系統(tǒng)

動力蓄電池系統(tǒng)是連接動力蓄電池和電動汽車的重要紐帶，實時采集、處理、存儲電池組運(yùn)行過程中的重要信息，防止電池出現(xiàn)過度充電和過度放電，延長電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)等。

1）動力電池系統(tǒng)由動力電池、總正繼電器、總負(fù)繼電器、預(yù)充繼電器、預(yù)充電阻、快充繼電器、電流傳感器、MCU、BCU 及BMS 等組成。

2）動力電池系統(tǒng)提供高壓回路的接通和切斷，具有高壓電安全管理、高壓電充電管理、故障保護(hù)等功能。

3）高壓電安全管理：包括碰撞斷電、高壓系統(tǒng)回路絕緣、高壓互鎖檢測與處理等。

4）高壓電充放電管理：控制預(yù)充繼電器、總負(fù)繼電器、主正繼電器的閉合與斷開，完成高壓上電和充電過程。

5）故障保護(hù)：包括對過流、過溫、過壓、欠壓、漏電流等故障進(jìn)行保護(hù)。

2.2 驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)

驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)是電動汽車的核心，在電動汽車上起到了驅(qū)動車輛前進(jìn)與后退并且能夠回收制動能量的作用，并具有過壓、過流、欠壓、欠流及過熱保護(hù)功能；其由電機(jī)控制器和驅(qū)動電機(jī)等組成。

1）驅(qū)動車輛：整車高壓上電完成，電機(jī)控制器接受整車控制器命令，將高壓直流電逆變?yōu)榻涣麟?，通過調(diào)整輸出交流電的電壓、頻率、相序，控制驅(qū)動電機(jī)的起動、轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。

2）能量回收：制動時，整車控制器根據(jù)制動深度等信號計算制動力總需求，通過計算來合理分配制動力，按照一定的比例將行駛的動能轉(zhuǎn)化為電能。

3）過壓、過流、欠壓、欠流保護(hù)功能：電機(jī)控制器檢測到過壓、過流、欠壓、欠流時，控制器會停止輸出電流并且報出相應(yīng)故障。

4）過熱保護(hù)功能：電機(jī)控制器采集電機(jī)控制器和驅(qū)動電機(jī)內(nèi)部的溫度傳感器信號，根據(jù)合適的停機(jī)過熱保護(hù)值、降功耗保護(hù)值來封鎖電流輸出或者限制電流最大值以達(dá)到停車或者降功耗行駛的目的。

2.3 充電系統(tǒng)

充電系統(tǒng)主要分為交流充電和直流充電兩種。

1）交流充電：車輛交流充電是采用交流充電，將公共電網(wǎng)的交流電能傳遞給集成電源系統(tǒng)，集成電源系統(tǒng) 將交流電變換為直流電，并給電池組箱充電，交流充電系統(tǒng)由交流充電槍、交流充電插座、集成電源系統(tǒng)、集成電力驅(qū)動總成、電池組箱等組成。如圖2所示。

圖2 交流充電結(jié)構(gòu)圖

2）直流充電

車輛直流充電是通過直流充電樁進(jìn)行充電，直接傳輸高壓直流電給電池組箱充電，直流充電系統(tǒng)主要由充電線束、電池組箱及直流充電樁組成。如圖3 所示。

圖3 直流充電結(jié)構(gòu)圖

2.4 車身控制系統(tǒng)

車身控制系統(tǒng)以車身控制模塊為核心，接收車內(nèi)燈光開關(guān)、雨刮開關(guān)等開關(guān)信號及智能鑰匙信號、CAN 及LIN 總線信號，實現(xiàn)相應(yīng)負(fù)載的邏輯控制，實現(xiàn)對部分車身電氣電源的管理，燈光系統(tǒng)、中控門鎖系統(tǒng)、雨刮與洗滌系統(tǒng)、車身提醒及防盜的控制。

2.5 整車控制系統(tǒng)

整車控制系統(tǒng)是電動汽車車輛控制系統(tǒng)的核心，它負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各控制系統(tǒng)的協(xié)同工作，為車輛的良好運(yùn)行提供完善的控制邏輯。整車控制系統(tǒng)通過采集加速踏板信號、制動踏板信號及其他部件信號，監(jiān)測車輛信息及駕駛員意圖，并根據(jù)扭矩模型等算法做出相應(yīng)判斷后，控制下層各部件控制器及執(zhí)行器的動作，驅(qū)動汽車正常行駛。作為汽車管理中心，整車控制系統(tǒng)主要功能包括：對汽車行駛控制的功能、整車的網(wǎng)絡(luò)化管理、制動能量回饋控制、整車能量管理和優(yōu)化、車輛狀態(tài)的監(jiān)測和顯示、故障診斷與處理、外接充電管理等，它起著控制車輛運(yùn)行的作用。如圖4 所示。

圖4 整車控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 故障診斷排除試驗

根據(jù)車主的描述，利用道通919 診斷儀進(jìn)行故障碼讀取，以判斷故障范圍是控制線路、開關(guān)、元件或者控制單元方面。

1）啟動車輛，儀表的READY 指示燈未點(diǎn)亮，儀表提示“系統(tǒng)異常，聯(lián)系檢查”信息外，未見其他明顯故障指示燈（見故障現(xiàn)象）。

2）連接道通919 診斷儀與車輛通訊，登錄后直接掃描系統(tǒng)讀取故障代碼，將系統(tǒng)存在的所有故障代碼清除后，存在P0A0A01 和P0A0A29 兩個車輛控制系統(tǒng)（VCU）當(dāng)前故障碼無法清除，如圖5 所示。

圖5 車輛控制系統(tǒng)（VCU）當(dāng)前故障碼

查閱廣汽AION Y 維修手冊,P0A0A01 和P0A0A29 故障代碼含義及故障可能性原因如表1 所示。

表1 P0A0A01 和P0A0A29 故障代碼含義

高壓互鎖是用低壓信號監(jiān)視高壓回路完整性的一種安全設(shè)計方法，通過使用低壓信號來檢查電動汽車上所有與高壓線束相連的各組件，檢測各個高壓系統(tǒng)回路的電氣連接完整性。

查閱廣汽AION Y 維修電路圖，車輛控制系統(tǒng)（VCU）高壓互鎖電路（HVIL）如圖6 所示。

圖6 廣汽AION Y 高壓互鎖控制電路

查閱廣汽AION Y 診斷手冊，P0A0A01 和P0A0A29故障代碼的排除方法如表2 所示。

表2 P0A0A01 和P0A0A29 故障代碼的排除方法

斷開車輛輔助蓄電池負(fù)極，利用萬用表對高壓互鎖電路（HVIL）各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)通性檢測，實測數(shù)值如圖7和表3 所示。

表3 高壓互鎖電路（HVIL）各節(jié)點(diǎn)檢測數(shù)值

圖7 高壓互鎖電路（HVIL）各節(jié)點(diǎn)導(dǎo)通性檢測

4 結(jié)果分析

通過檢測比較圖7 和表3 的檢測數(shù)值，發(fā)現(xiàn)FB57-6端 與FB25-20 端、FB57-6 端 與FB15-4 之 間的阻值均為無窮大，與診斷手冊規(guī)定的參考值（1?）不符。經(jīng)過對線路排查，發(fā)現(xiàn)FB57-6 端與FB25-20 端之間連接點(diǎn)已斷開，導(dǎo)致高壓互鎖電路（HVIL）控制回路發(fā)生斷路情況，車輛控制系統(tǒng)（VCU）無法接收到互鎖反饋信號，采用跨接導(dǎo)線替換原斷路部位，利用道通919 診斷儀重新讀取系統(tǒng)故障，顯示系統(tǒng)故障已排除，但車輛READY 燈仍無法點(diǎn)亮，車輛無法啟動。由此可判定還存在隱性故障點(diǎn)。

經(jīng)與車主再次溝通，詢問車輛使用的異常情況，反饋說之前車輛發(fā)生過嚴(yán)重交通事故，A 柱及左前門被擠壓變形做過鈑噴修復(fù)情況。

根據(jù)車主反饋的信息，再次查閱車輛維修手冊，確定車輛A 柱及左前門位置的線路布局，此處安置有FB31 和FB32 兩個接插件線束，其中FB31 插件是串聯(lián)無匙啟動/智能進(jìn)入系統(tǒng)控制器（IP47）及車身控制模塊（IP14），通過FB57-61 的CRANK 信號進(jìn)行通訊的。如圖8 所示。

圖8 CRANK 信號進(jìn)行通訊拓?fù)鋱D

關(guān)閉車輛啟動開關(guān)電源，斷開輔助蓄電池負(fù)極，取下FB31、FB57、IP14 和IP47 接插件，分別對CRANK 信號線路各個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)通性及信號數(shù)值檢測，實測數(shù)值如圖9、圖10 和表4 所示。

表4 CRANK 信號線路各個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)通性及信號數(shù)值檢測

圖9 CRANK 信號線路各個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)通性檢測

圖10 CRANK 信號線路信號數(shù)值檢測

通過檢測比較圖9 和表4 的檢測數(shù)值，發(fā)現(xiàn)FB57-61 端與IP47-21 端、FB57-61 端與IP14-33 之間的阻值均為無窮大，與診斷手冊規(guī)定的參考值（1?）不符；FB57-61 端與IP47-21 端、FB57-61 端 與IP14-33 之間的電壓值約為11.83V，IP05 端子對地電壓值為11.84V，與實際導(dǎo)線兩端電壓值不符；剝開線束查驗，發(fā)現(xiàn)CRANK 粉色信號線路已斷裂，導(dǎo)致信號電壓無法正常通訊，如圖11所示。

圖11 CRANK 信號線路修復(fù)及故障排除驗證

5 診斷修復(fù)試驗

利用接線法修復(fù)CRANK 粉色信號線路斷開處，重新啟動車輛，READY 燈正常點(diǎn)亮，車輛啟動成功，能正常掛擋行駛，利用道通919 診斷儀重新讀取系統(tǒng)故障，清除整車系統(tǒng)故障代碼，至此故障完全排除，交付車輛。

6 總結(jié)

通過本次電動汽車無法啟動故障診斷修復(fù)試驗，總結(jié)出針對無法啟動故障失效分析如下：首先應(yīng)確定故障現(xiàn)象的真實性，利用故障診斷儀進(jìn)行故障碼或各控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流讀取，確定故障系統(tǒng)范圍如低壓電源控制系統(tǒng)（供電故障、遙控鑰匙故障）、高壓控制系統(tǒng)（高壓部件故障、漏電故障、絕緣故障）、控制系統(tǒng)（CAN 網(wǎng)絡(luò)故障、高壓互鎖故障、溫控故障、控制器故障）；其次根據(jù)故障碼的含義或數(shù)據(jù)流的異常查閱維修手冊和車型電路圖，查找導(dǎo)致故障的控制線路或部件，借助測量儀器進(jìn)行實際數(shù)據(jù)檢測，并與參考值進(jìn)行比對，得出分析結(jié)果并確認(rèn)故障點(diǎn)位置；最后對故障點(diǎn)進(jìn)行修復(fù)試驗，清除故障碼并讀取數(shù)據(jù)流，確保故障已徹底修復(fù)，恢復(fù)車輛正常使用功能。