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关键词:逆变器总成、插头
故障现象:一辆雷克萨斯LS600H轿车,搭载2UR-FSE型号的8缸发动机和混合动力系统,行驶里程为20万km。用户反映该车行驶途中仪表忽然显示“检查混合动力系统”,且主警告灯点亮。将车辆驾驶到目的地后,准备再次起动时,发现车辆无法起动,但是仪表可以正常点亮,尝试踩下制动踏板同时按下起动按钮时,仪表中的READY灯无法正常点亮,要求上门救援。
检查分析:到达车辆地点后,维修人员首先询问用户,用户反映之前并没有出现过这种情况,这是第一次出现。维修人员先查看蓄电池的电压,用万用表测量为12.6 V左右,蓄电池电压良好,将电源模式切换至IG状态,仪表中央显示“检查混合动力系统”(图1)。接着使用故障诊断仪GTS进入混合动力系统,发现存在如图2所示故障码。通过故障码初步分析,该车存在漏电的情况。
在进一步分析故障前,有必要先了解一下控制原理。因为混合动力车辆控制单元会监视蓄电池智能单元,蓄电池智能单元内部有泄露检测电路,可持续监测高压电路和车身搭铁之间的绝缘电阻以确保其恒定,如果绝缘电阻低于规定数值,则会存储故障码,并通过组合仪表显示屏告知驾驶员出现异常情况(图3)。
那么,系统如何检测绝缘电阻下降?这主要通过泄露检测电路进行检测,电路允许少量的交流电流入高压电路,并检查交流电是否通过电容器自车身搭铁返回,当绝缘电阻下降越多,自电容器返回的交流电波形的振幅越低,根据交流电波形的振幅即可检测绝缘电阻值(图4)。
接着分析故障码的停帧数据(图5),Detail Code2(详细代码2)为526,Detail Code3(详细代码3)为613。查询维修手册得知,如果同时出现526和613,可以确认故障出现的范围在变速器区域(图6),主要是变速器区域的绝缘电阻变小,可能的故障点包括:混合动力车辆变速器总成、带转换器的逆变器总成、MG2电动机电缆及MG1发电机电缆。
维修人员保存故障码后,尝试删除故障码,发现可以正常删除。删除之后,尝试起动车辆,发现车辆恢复正常,可以正常起动,行驶一段时间后,故障没有再发生,于是决定让用户再使用一段时间观察一下。
过了2天之后,用户致电反映故障再次出现,车辆无法起动。指导用户断电之后,车辆才可以起动,据此判断故障一直存在,并非偶发性问题,于是将车辆开到本4S店进一步检查。
车辆到店后,仪表显示一切正常,使用故障诊断仪GTS进入混合动力系统,查看没有任何故障码,于是重点查看数据流。高压线路的绝缘电阻的降幅被转换为电压值,并由控制单元内的数据流“Short Wave Highest Value”(短波最高值)进行反馈,从而可通过蓄电池智能单元的泄漏检测电路进行检测,该反馈电压在0~5 V,对应着绝缘电阻(图7)。如果绝缘电阻下降,则“Short Wave Highest Value”(短波最高值)的反馈电压也会减小。而要满足以下任一条件,则动力管理控制单元(HV CPU)确定存在绝缘异常并存储故障码。
(1)“Short Wave Highest Value”(短波最高值)为2 V或更低(绝缘电阻在100~200 kO)持续10 s达到3次以上。
(2)“Short Wave Highest Value”(短波最高值)为2 V或更低(绝缘电阻在100~200 kΩ)持续30 s或更长时间。
接着就重点查看短波最高值。将车辆起动,查看数据流(图8)。反馈电压一直在3.58~4.13 V变化;将加速踏板踩到底,再次观察反馈电压的变化,发现电压并没有多大变化,且大部分时候反馈电压都低于4 V;对车辆进行路试,并观察反馈电压,发现在急加速上坡的情况下,有时候其短波最高值的反馈电压在3.0 V左右。从以上数据来分析,该车确实存在漏电的情况,正常情况下,在车辆起动后,短波最高值的反馈电压在任何状态下应该是4 V以上。
此处需要注意:电源开关置于ON(IG)位置约1 min后执行泄漏检测电路工作检查,短波最高值会降至约1.5 V;增压时短波最高值可能降至约0 V,因此系统不能确定执行增压时绝缘电阻是否下降。这2种情况下,虽然反馈电压低,但是并不能说明车辆绝缘系统存在故障。
虽然没有故障再現,但是通过数据流可以判断,该故障肯定还会再次出现,只是时间问题罢了。根据之前出现的故障码信息,维修人员决定使用兆欧表进行检查。将电源开关置于OFF状态,拆下维修塞把手,等待10 min后,让逆变器总成内的高压电容器彻底放电,接着从带转换器的逆变器总成上拆下逆变器的端子盖,重点检查发电机和电动机的高压线束。
将插头全部拆下,重新紧固螺栓,确保无异物进入或插头松动,然后使用设定为500 V的兆欧表(设定高于500 V的兆欧表,会导致检测零件的损坏),测量空调熔丝的状态。测量的数值为1.2 MΩ,无任何异常。接着断开逆变器上电动机的高压插头,同样使用兆欧表进行测量(图9),数值为20 MΩ,而正常数值应为100 MΩ或者更大,说明存在异常。于是将发动机吊下,再次使用兆欧表测量其电动机和发电机的高压线路,发现其高压线路是良好的,最终确认为变速器内部电机故障。
故障排除:更换变速器总成后,故障彻底排除。
故障现象:一辆雷克萨斯LS600H轿车,搭载2UR-FSE型号的8缸发动机和混合动力系统,行驶里程为20万km。用户反映该车行驶途中仪表忽然显示“检查混合动力系统”,且主警告灯点亮。将车辆驾驶到目的地后,准备再次起动时,发现车辆无法起动,但是仪表可以正常点亮,尝试踩下制动踏板同时按下起动按钮时,仪表中的READY灯无法正常点亮,要求上门救援。
检查分析:到达车辆地点后,维修人员首先询问用户,用户反映之前并没有出现过这种情况,这是第一次出现。维修人员先查看蓄电池的电压,用万用表测量为12.6 V左右,蓄电池电压良好,将电源模式切换至IG状态,仪表中央显示“检查混合动力系统”(图1)。接着使用故障诊断仪GTS进入混合动力系统,发现存在如图2所示故障码。通过故障码初步分析,该车存在漏电的情况。
在进一步分析故障前,有必要先了解一下控制原理。因为混合动力车辆控制单元会监视蓄电池智能单元,蓄电池智能单元内部有泄露检测电路,可持续监测高压电路和车身搭铁之间的绝缘电阻以确保其恒定,如果绝缘电阻低于规定数值,则会存储故障码,并通过组合仪表显示屏告知驾驶员出现异常情况(图3)。
那么,系统如何检测绝缘电阻下降?这主要通过泄露检测电路进行检测,电路允许少量的交流电流入高压电路,并检查交流电是否通过电容器自车身搭铁返回,当绝缘电阻下降越多,自电容器返回的交流电波形的振幅越低,根据交流电波形的振幅即可检测绝缘电阻值(图4)。
接着分析故障码的停帧数据(图5),Detail Code2(详细代码2)为526,Detail Code3(详细代码3)为613。查询维修手册得知,如果同时出现526和613,可以确认故障出现的范围在变速器区域(图6),主要是变速器区域的绝缘电阻变小,可能的故障点包括:混合动力车辆变速器总成、带转换器的逆变器总成、MG2电动机电缆及MG1发电机电缆。
维修人员保存故障码后,尝试删除故障码,发现可以正常删除。删除之后,尝试起动车辆,发现车辆恢复正常,可以正常起动,行驶一段时间后,故障没有再发生,于是决定让用户再使用一段时间观察一下。
过了2天之后,用户致电反映故障再次出现,车辆无法起动。指导用户断电之后,车辆才可以起动,据此判断故障一直存在,并非偶发性问题,于是将车辆开到本4S店进一步检查。
车辆到店后,仪表显示一切正常,使用故障诊断仪GTS进入混合动力系统,查看没有任何故障码,于是重点查看数据流。高压线路的绝缘电阻的降幅被转换为电压值,并由控制单元内的数据流“Short Wave Highest Value”(短波最高值)进行反馈,从而可通过蓄电池智能单元的泄漏检测电路进行检测,该反馈电压在0~5 V,对应着绝缘电阻(图7)。如果绝缘电阻下降,则“Short Wave Highest Value”(短波最高值)的反馈电压也会减小。而要满足以下任一条件,则动力管理控制单元(HV CPU)确定存在绝缘异常并存储故障码。
(1)“Short Wave Highest Value”(短波最高值)为2 V或更低(绝缘电阻在100~200 kO)持续10 s达到3次以上。
(2)“Short Wave Highest Value”(短波最高值)为2 V或更低(绝缘电阻在100~200 kΩ)持续30 s或更长时间。
接着就重点查看短波最高值。将车辆起动,查看数据流(图8)。反馈电压一直在3.58~4.13 V变化;将加速踏板踩到底,再次观察反馈电压的变化,发现电压并没有多大变化,且大部分时候反馈电压都低于4 V;对车辆进行路试,并观察反馈电压,发现在急加速上坡的情况下,有时候其短波最高值的反馈电压在3.0 V左右。从以上数据来分析,该车确实存在漏电的情况,正常情况下,在车辆起动后,短波最高值的反馈电压在任何状态下应该是4 V以上。
此处需要注意:电源开关置于ON(IG)位置约1 min后执行泄漏检测电路工作检查,短波最高值会降至约1.5 V;增压时短波最高值可能降至约0 V,因此系统不能确定执行增压时绝缘电阻是否下降。这2种情况下,虽然反馈电压低,但是并不能说明车辆绝缘系统存在故障。
虽然没有故障再現,但是通过数据流可以判断,该故障肯定还会再次出现,只是时间问题罢了。根据之前出现的故障码信息,维修人员决定使用兆欧表进行检查。将电源开关置于OFF状态,拆下维修塞把手,等待10 min后,让逆变器总成内的高压电容器彻底放电,接着从带转换器的逆变器总成上拆下逆变器的端子盖,重点检查发电机和电动机的高压线束。
将插头全部拆下,重新紧固螺栓,确保无异物进入或插头松动,然后使用设定为500 V的兆欧表(设定高于500 V的兆欧表,会导致检测零件的损坏),测量空调熔丝的状态。测量的数值为1.2 MΩ,无任何异常。接着断开逆变器上电动机的高压插头,同样使用兆欧表进行测量(图9),数值为20 MΩ,而正常数值应为100 MΩ或者更大,说明存在异常。于是将发动机吊下,再次使用兆欧表测量其电动机和发电机的高压线路,发现其高压线路是良好的,最终确认为变速器内部电机故障。
故障排除:更换变速器总成后,故障彻底排除。