◆文/浙江葉飛武技能大師工作室 葉飛武

故障現(xiàn)象

一輛2019年生產(chǎn)的北京現(xiàn)代第九代索納塔插電混動(dòng)車型，搭載G4NG型2.0L GDI阿特金森循環(huán)的混合動(dòng)力車型專用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，和A6MF2H型6速PHEV專用自動(dòng)變速器，以及主、副兩組寧德時(shí)代（CATL）12.9kWh的三元鋰動(dòng)力電池，VIN碼為L(zhǎng)BELFEKC0JY00＊＊＊＊，行駛里程為45 800km。據(jù)車主反映，該車在行駛過(guò)程中，混合動(dòng)力系統(tǒng)報(bào)警（儀表彈窗顯示“請(qǐng)檢查混合動(dòng)力系統(tǒng)”或“請(qǐng)安全停車后熄火 檢查混合動(dòng)力系統(tǒng)”），同時(shí)混合動(dòng)力系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)故障警告燈突然亮起（圖1），動(dòng)力系統(tǒng)受到控制模塊的邏輯限制，但車輛依舊能繼續(xù)行駛。隨著故障進(jìn)一步加劇，如果途中遇紅綠燈等情況下車輛停車，故障車有時(shí)會(huì)立即退出READY狀態(tài)，一鍵啟動(dòng)電源OFF后再次上電可以進(jìn)入READY狀態(tài)繼續(xù)行駛。

圖1 儀表顯示的故障現(xiàn)象

故障診斷與排除

接車后，首先對(duì)故障車進(jìn)行初步檢查。將一鍵啟動(dòng)按鈕從OFF狀態(tài)切換至ON狀態(tài)時(shí)，車輛控制模塊自檢車輛各系統(tǒng)，儀表顯示車輛當(dāng)前狀態(tài)正常。操作車輛進(jìn)入READY狀態(tài)，車輛各系統(tǒng)也沒(méi)有出現(xiàn)任何異常。進(jìn)一步進(jìn)行上路試車，當(dāng)將掛擋桿從P擋掛入驅(qū)動(dòng)擋位（R/D擋位）后，車內(nèi)就能聽(tīng)到輕微的“吱～”連續(xù)高頻噪音，仔細(xì)辨別該噪音來(lái)源于后備箱動(dòng)力電池安裝位。松開制動(dòng)踏板、踩下加速踏板，車輛行駛了一段時(shí)間后，突然出現(xiàn)明顯的故障，混合動(dòng)力系統(tǒng)報(bào)警（儀表臺(tái)上的彈窗顯示“請(qǐng)檢查混合動(dòng)力系統(tǒng)”或“請(qǐng)安全停車后熄火，檢查混合動(dòng)力系統(tǒng)”）。同時(shí)，混合動(dòng)力系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)故障警告燈亮起，動(dòng)力系統(tǒng)工作受到控制模塊的邏輯限制。但是，此時(shí)故障車依舊可以行駛。隨著故障進(jìn)一步加重，試車途中遇紅燈或其他情況停車（當(dāng)前是READY狀態(tài)），故障車有時(shí)會(huì)立即退出READY狀態(tài)。出現(xiàn)故障自動(dòng)下電后無(wú)法直接上電，將一鍵啟動(dòng)按鈕重新切換至OFF后再次上電，可以進(jìn)入READY狀態(tài)并繼續(xù)行駛。通過(guò)驗(yàn)證故障與描述的故障現(xiàn)象基本一致。

用北京現(xiàn)代專用診斷儀（GDS Mobile）掃描車輛全車電控系統(tǒng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)BMS（高電壓動(dòng)力電池管理系統(tǒng)）、CGW（通信網(wǎng)絡(luò)中央網(wǎng)關(guān)）和AIRCON（電動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)）三個(gè)系統(tǒng)中存有多個(gè)故障碼（圖2）。BMS系統(tǒng)記錄了多個(gè)故障碼，其中故障碼P0B4A 、P0B59、P0B5E、P0B54、P0B4F、P0B45的含義分別是：混合動(dòng)力/電動(dòng)電池電壓感應(yīng)“D、G、H、F、E、C”電路異常；P1B97-高壓蓄電池溫度偏差。CGW系統(tǒng)記錄了故障碼B221100-與BMS的CAN通信中斷。AIRCON系統(tǒng)記錄了故障碼B1696-壓縮機(jī)工作狀態(tài)故障。

圖2 故障車上存儲(chǔ)的故障碼

另外，查看數(shù)據(jù)流（圖3）發(fā)現(xiàn)，動(dòng)力電池DC電壓為6553.5V，異常；“9～16號(hào)”動(dòng)力電池模塊溫度為“-56℃”，存在明顯異常。另外，在監(jiān)測(cè)過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)動(dòng)力電池模塊溫度和單體電芯的電壓數(shù)據(jù)偶爾還存在跳變的異常情況。

圖3 故障車動(dòng)力電池?cái)?shù)據(jù)流

故障車型動(dòng)力電池包分為主、副兩個(gè)電池包，每個(gè)電池包內(nèi)分別有4塊單模組，每塊單模組內(nèi)置12個(gè)單體電芯和2個(gè)溫度傳感器，所有電池模組和單體電池均為串聯(lián)連接。動(dòng)力電池的電壓和溫度由電池單模組內(nèi)部的監(jiān)測(cè)單元CMU負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)，CAN數(shù)據(jù)收發(fā)單元BMU進(jìn)行收發(fā)，每個(gè)單模組由電池CAN網(wǎng)絡(luò)（電池局域CAN）與BMS模塊連接傳遞數(shù)據(jù)。同時(shí)，BMS模塊與車輛CAN網(wǎng)絡(luò)（H-CAN（CGW）P-CAN）共享數(shù)據(jù)，BMS模塊根據(jù)系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行管理（圖4）。

圖4 故障車型與動(dòng)力電池相關(guān)的CAN網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)圖

根據(jù)上述檢測(cè)和相關(guān)系統(tǒng)工作原理，對(duì)故障車的故障原因進(jìn)行分析：

1.觸發(fā)故障碼P0B4A、P0B59、P0B5E、P0B54、P0B4F、P0B45、P1B97，可能是由于動(dòng)力電池單模組（包含單體電芯、監(jiān)測(cè)單元CMU、CAN通信收發(fā)單元BMU）、線路連接或BMS模塊異常，致使BMS模塊不能獲取動(dòng)力電池模組的正常數(shù)據(jù)；

2.觸發(fā)故障碼B221100，是H-CAN/P-CAN通信正常時(shí)，CGW網(wǎng)關(guān)模塊持續(xù)10s內(nèi)未接收到BMS模塊的H-CAN/P-CAN信息，可能是由于BMS模塊電源故障或H-CAN/P-CAN網(wǎng)絡(luò)的BMS模塊CAN網(wǎng)絡(luò)支路出現(xiàn)斷路或接觸不良所致；

3.觸發(fā)B1696故障碼，是空調(diào)控制器（空調(diào)面板模塊）檢測(cè)到電動(dòng)壓縮機(jī)故障，可能是由于電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)高壓供電異常、CAN通信信號(hào)異常、或電動(dòng)壓縮機(jī)自身故障導(dǎo)致。

根據(jù)上述分析，首先檢查故障車動(dòng)力電池，未見(jiàn)明顯的外在因素導(dǎo)致的故障，對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)相關(guān)線路的連接進(jìn)行檢查，也未見(jiàn)異常。為了能夠提高檢測(cè)精度，對(duì)電池CAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行波形檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)波形不符合高速CAN網(wǎng)絡(luò)特征，最小值和最大值稍有偏差，且變化規(guī)律均存在明顯異常（圖5）。初步判斷，該車故障原因可能是動(dòng)力電池自身異?；駼MS模塊異常，但倒換動(dòng)力電池包總成和BMS模塊后故障依舊。

圖5 動(dòng)力電池CAN網(wǎng)絡(luò)波形對(duì)比

對(duì)AIRCON系統(tǒng)的故障碼“B1696-壓縮機(jī)工作狀態(tài)故障”進(jìn)行進(jìn)一步分析后，決定檢測(cè)電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)高壓供電、CAN通信信號(hào)和電動(dòng)壓縮機(jī)絕緣，但均未見(jiàn)異常。至此，該車故障診斷一時(shí)陷入了診斷僵局。無(wú)奈之下，決定嘗試倒換電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)，但故障依舊。

重新梳理診斷思路，根據(jù)故障現(xiàn)象分析可能的故障原因，檢測(cè)儀掃描到的故障碼或許不是導(dǎo)致該車故障的直接原因，而是另有原因。將電池CAN網(wǎng)絡(luò)波形異常作為突破口進(jìn)行分析，由于電池CAN網(wǎng)絡(luò)波形異常不是動(dòng)力電池自身、線路連接和BMS模塊異常所致，因此因重點(diǎn)關(guān)注電池CAN網(wǎng)絡(luò)信號(hào)是否被干擾。該車電池CAN網(wǎng)絡(luò)是動(dòng)力電池包獨(dú)有的局域CAN，而且采用的是抗干擾的雙絞線，如果確實(shí)是電池CAN網(wǎng)絡(luò)受到了干擾，那一定不是一般的弱電磁干擾所致。哪個(gè)部件會(huì)產(chǎn)生如此強(qiáng)大的干擾源呢？唯一可能的是高電壓系統(tǒng)的某個(gè)強(qiáng)電流部件存在工作異常。對(duì)該車高電壓系統(tǒng)所有部件進(jìn)行逐一排查，尤其是高電壓部件。通過(guò)排查發(fā)現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的U、V、W三相線圈與電機(jī)外殼的絕緣電阻都只有416kΩ左右（圖6），且溫度變化時(shí)，絕緣電阻有時(shí)會(huì)更低，正常情況下，絕緣電阻值應(yīng)大于10MΩ。很顯然，該車驅(qū)動(dòng)電機(jī)線圈的絕緣電阻異常。更換驅(qū)動(dòng)電機(jī)總成（圖7）后反復(fù)試車，該車故障現(xiàn)象未再出現(xiàn)，故障被徹底排除。

圖6 測(cè)量驅(qū)動(dòng)電機(jī)線圈的絕緣電阻

圖7 故障車型驅(qū)動(dòng)電機(jī)總成

維修小結(jié)

本案例中，故障診斷工作一度陷入僵局，好在筆者及時(shí)想到“山窮水盡查電源，?？菔癄€找干擾”。早期汽車維修常常是“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”，但隨著電控系統(tǒng)在汽車中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，跨系統(tǒng)或系統(tǒng)內(nèi)部件間的相互作用的情況越來(lái)越常見(jiàn)，這時(shí)如果能變換一下，改用“頭痛醫(yī)腳，腳痛醫(yī)頭”往往會(huì)有意想不到的效果。

本案例中，故障車的故障現(xiàn)象比較特殊。正常情況下，高電壓部件絕緣異常時(shí)，BMS系統(tǒng)會(huì)觸發(fā)“P0AA6-高電壓電池絕緣破壞”故障碼，但該車卻沒(méi)有生成故障碼P0AA6，可能是因?yàn)轵?qū)動(dòng)電機(jī)的U、V、W三相線圈雖然絕緣電阻異常，但并未完全短路所致。另外，該車驅(qū)動(dòng)電機(jī)是在車輛進(jìn)入READY狀態(tài)后掛上驅(qū)動(dòng)擋位（R/D擋）、且松開制動(dòng)踏板后才開始工作，因此車輛進(jìn)入READY狀態(tài)、BMS系統(tǒng)自檢時(shí)，并未檢測(cè)到驅(qū)動(dòng)電機(jī)的絕緣故障。只有在驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作時(shí)，U、V、W三相線圈才會(huì)均勻地波動(dòng)漏電（發(fā)生電流高頻波動(dòng)沖擊），電流沖擊引起PRA（高電壓繼電器盒）內(nèi)的主（+）、主（-）繼電器產(chǎn)生輕微的“吱～”連續(xù)高頻噪音。U、V、W三相線圈均勻波動(dòng)漏電同時(shí)會(huì)干擾BMS系統(tǒng)電池CAN網(wǎng)絡(luò)并引發(fā)故障。此時(shí)，車輛控制單元會(huì)誤認(rèn)為此時(shí)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)消耗的電流比較大，但未達(dá)到觸發(fā)故障碼P0AA6的閾值。

該車采用濕式油冷永磁同步電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所用的冷卻油液為自動(dòng)變速器油，因此在更換變速器油時(shí)一定要按照廠家的要求，使用第九代索納塔插電式混合動(dòng)力汽車專用變速器油，否則有可能會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電機(jī)過(guò)早損壞。