◆文/福建省陳育彬技能大師工作室 陳育彬

故障現(xiàn)象

一輛2014款寶馬i3純電動(dòng)汽車(chē)，行駛了不到10 000km，在因車(chē)廂后部事故而進(jìn)行維修后，出現(xiàn)了空調(diào)系統(tǒng)無(wú)法開(kāi)啟的現(xiàn)象(電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)無(wú)法工作)，但是車(chē)輛仍然可以正常行駛。

故障診斷與排除

使用寶馬專(zhuān)用診斷設(shè)備讀取到多個(gè)與高壓系統(tǒng)相關(guān)的故障碼(圖1)：21F0E3-高電壓車(chē)載電網(wǎng)絕緣電阻低于閾值(故障)；21F0E4-高電壓車(chē)載電網(wǎng)絕緣電阻低于警告閾值；222814-高壓車(chē)載網(wǎng)絡(luò)絕緣電阻低于警告閾值；801383-電控輔助加熱器(高壓)由于識(shí)別到高壓車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中的低電壓而關(guān)閉。

圖1 故障車(chē)內(nèi)存儲(chǔ)的故障碼

絕緣電阻是在電動(dòng)汽車(chē)或混合動(dòng)力汽車(chē)的高壓電氣系統(tǒng)中，電氣設(shè)備(如動(dòng)力電池組、AC/DC轉(zhuǎn)換器、DC/DC轉(zhuǎn)換器、電動(dòng)空調(diào)泵、高壓線束等)正、負(fù)極接線端子及其連接線束對(duì)外殼、無(wú)電氣連接的其他線路、對(duì)車(chē)身接地之間的某一點(diǎn)短路，其最大泄漏電流所對(duì)應(yīng)的電阻。絕緣電阻的監(jiān)控通常由BMS(蓄電池管理模塊)確定，激活的高壓部件(例如高壓線)和車(chē)輛接地之間的絕緣電阻是否超過(guò)或低于要求的最小值。如果絕緣電阻低于最小值，則車(chē)輛的零件處于危險(xiǎn)電壓之下。此時(shí)，BMS系統(tǒng)會(huì)根據(jù)絕緣電阻的不同分為兩個(gè)級(jí)別。如果絕緣電阻低于第一個(gè)閾值，對(duì)人沒(méi)有直接危險(xiǎn)，因此高壓系統(tǒng)保持激活，不輸出檢查控制信息，但是故障狀態(tài)將被保存在故障碼存儲(chǔ)器中。如果絕緣電阻低于第二個(gè)更低的閾值時(shí)，不僅進(jìn)行故障記錄，而且也會(huì)輸出檢查控制信息，車(chē)輛停止高壓電輸出。

電動(dòng)汽車(chē)空調(diào)壓縮機(jī)不工作的原因分為兩種類(lèi)型，第一是壓縮機(jī)啟動(dòng)控制條件未達(dá)到，影響的因素很多，如制冷劑壓力過(guò)低或過(guò)高、制冷劑壓力傳感器故障、空調(diào)控制開(kāi)關(guān)未打開(kāi)、蒸發(fā)器溫度過(guò)低(或蒸發(fā)器溫度傳感器故障)、外界溫度過(guò)低、水溫過(guò)高、總線故障等；第二是壓縮機(jī)啟動(dòng)控制條件已經(jīng)達(dá)到，但是壓縮機(jī)仍然不工作，主要原因有：空調(diào)壓縮機(jī)的低壓12V電源、搭鐵線路故障，壓縮機(jī)LIN總線(或CAN總線)線路故障、壓縮機(jī)高壓供電熔絲損壞(壓縮機(jī)外部高壓供電線路短路)、壓縮機(jī)高壓絕緣故障、壓縮機(jī)變頻器損壞、空調(diào)控制器損壞等。

由于該寶馬i3電動(dòng)汽車(chē)能夠正常行駛，組合儀表也沒(méi)有輸出檢查控制信息，顯然高壓車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的絕緣電阻值低于第一閾值。絕緣電阻的檢測(cè)方法通常有兩種，分別是診斷儀器檢測(cè)法和絕緣電阻測(cè)試儀檢測(cè)法。所謂診斷儀器檢測(cè)法，就是通過(guò)診斷儀器，讀取BMS系統(tǒng)(寶馬i3稱(chēng)為SME存儲(chǔ)器管理電子裝置)內(nèi)的絕緣電阻數(shù)據(jù)流，該數(shù)值一般大于4～5MΩ。如果使用絕緣電阻測(cè)試儀，必須是在斷開(kāi)動(dòng)力電池高壓電的前提下，對(duì)相應(yīng)的高壓部件進(jìn)行測(cè)試，絕緣電阻通常大于20MΩ。根據(jù)診斷儀器對(duì)故障碼含義的解釋?zhuān)\斷系統(tǒng)將對(duì)高壓車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的絕緣電阻進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控，如果絕緣電阻低于210kΩ的閾值(故障)，則識(shí)別為故障。如果出現(xiàn)故障持續(xù)時(shí)長(zhǎng)達(dá)到2min，故障將被記錄。

使用寶馬ISTA/D診斷軟件檢測(cè)，進(jìn)入SME(存儲(chǔ)器管理電子裝置)讀取數(shù)據(jù)流，發(fā)現(xiàn)在該車(chē)SME系統(tǒng)中并沒(méi)有提供絕緣電阻的數(shù)據(jù)流。目視檢查高壓部件和線束，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)空調(diào)泵和EME電機(jī)電子裝置(圖2)外部均有輕微變形的痕跡。

圖2 故障車(chē)上的EME電機(jī)電子裝置

斷開(kāi)前機(jī)艙左側(cè)的維修安全開(kāi)關(guān)(圖3)，同時(shí)拆卸前機(jī)艙右側(cè)的低壓12V蓄電池，拔下后部機(jī)艙內(nèi)的高壓線束，使用絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)量各高壓線束的絕緣電阻，發(fā)現(xiàn)連接到電動(dòng)高壓空調(diào)泵高壓線束的絕緣電阻值較低。檢查連接到空調(diào)泵的高壓線束，未發(fā)現(xiàn)明顯變形，單獨(dú)測(cè)量該段高壓線束，絕緣阻值大于1GΩ。初步判斷是電動(dòng)高壓空調(diào)泵不良，導(dǎo)致絕緣電阻低于第一閾值。為了進(jìn)一步驗(yàn)證，維修人員拔下高壓空調(diào)泵，重新連接蓄電池負(fù)極和安全開(kāi)關(guān)，打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，此時(shí)雖然不能上電，且組合儀表上的READY燈不點(diǎn)亮，但是絕緣電阻值過(guò)低的故障碼卻沒(méi)有再次出現(xiàn)。維修人員更換高壓空調(diào)泵(圖4)后，對(duì)高壓系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位，完成上電操作，READY燈正常點(diǎn)亮，使用診斷儀器檢測(cè)，系統(tǒng)也沒(méi)有出現(xiàn)絕緣電阻過(guò)低的故障碼。

圖3 故障車(chē)上的維修安全開(kāi)關(guān)

圖4 故障車(chē)上的空調(diào)泵

在加注制冷劑時(shí)，維修人員發(fā)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)無(wú)法開(kāi)啟，電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)仍然不工作。使用診斷儀器對(duì)全車(chē)控制單元進(jìn)行掃描，未發(fā)現(xiàn)有相關(guān)的故障碼。根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的電路圖(圖5)，檢查高壓空調(diào)泵上的低壓插頭，12V電源線、搭鐵線路均正常，測(cè)量2號(hào)針腳LIN控制線的波形也正常。

圖5 故障車(chē)型空調(diào)系統(tǒng)電路

仔細(xì)查看高壓系統(tǒng)線路圖，發(fā)現(xiàn)電控輔助加熱器(PTC)與電動(dòng)空調(diào)高壓泵均由400V的高壓電驅(qū)動(dòng)，該熔絲位于EME(電機(jī)電子裝置)內(nèi)部。結(jié)合故障碼“801383-電控輔助加熱器(高壓)由于識(shí)別到高壓車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中的低電壓而關(guān)閉”，基本可以判定電控輔助加熱器與高壓空調(diào)泵均無(wú)高壓電，從而導(dǎo)致這兩個(gè)高壓部件不工作。拆檢EME電機(jī)電子裝置，使用萬(wàn)用表測(cè)量EME內(nèi)部的熔絲，發(fā)現(xiàn)該熔絲已經(jīng)斷路(圖6)。換上通型號(hào)的熔絲(80A/400V)后試車(chē)，該車(chē)空調(diào)系統(tǒng)恢復(fù)正常，故障被徹底排除。

圖6 故障車(chē)EME內(nèi)部熔絲

維修小結(jié)

本案例中，故障車(chē)寶馬i3電動(dòng)汽車(chē)由于出現(xiàn)后部事故，導(dǎo)致高壓空調(diào)泵外部受損變形，進(jìn)而導(dǎo)致EME(電機(jī)電子裝置)內(nèi)的80A高壓熔絲燒斷。事故修復(fù)后，由于互鎖電路仍然正常，車(chē)輛能夠完成上電操作(READY燈正常點(diǎn)亮)，雖然EME內(nèi)的熔絲燒斷，電動(dòng)空調(diào)高壓泵的高壓線束正極部分沒(méi)有與高壓系統(tǒng)相連，但負(fù)極部分還是連接的，所以SME(存儲(chǔ)器管理電子裝置)能夠通過(guò)漏電傳感器(或電壓/電流傳感器)監(jiān)測(cè)到絕緣電阻低于第一閾值的故障。同時(shí)由于PTC與空調(diào)泵共用一個(gè)高壓熔絲，所以診斷系統(tǒng)會(huì)存儲(chǔ)“801383-電控輔助加熱器(高壓)由于識(shí)別到高壓車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中的低電壓而關(guān)閉”的故障碼。維修技術(shù)人員只有對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的構(gòu)造與原理有了清晰的了解，同時(shí)借助診斷儀器、絕緣電阻測(cè)試儀，結(jié)合電路圖的分析，才能準(zhǔn)確、快速地找到故障部位，并順利排除電動(dòng)汽車(chē)的疑難故障。