豐田普銳斯（混合動力汽車）發動機不能啟動故障的檢修

張年華

摘 要：隨著世界各國環境保護的措施越來越嚴格，替代燃油發動機汽車的方案也越來越多，目前最有實用性價值的，只有混合動力汽車?；旌蟿恿κ侵赣碗娀旌蟿恿?，即燃料（汽、柴油）和電能的混合。經過十多年的發展，混合動力系統總成已發展到發動機電機和變速箱一體化結構，即集成化混合動力總成系統?；旌蟿恿ζ囀怯呻妱玉R達作為發動機的輔助動力來驅動汽車的。混合動力汽車為車主提供了良好的燃油經濟性和舒適性，也為環保做出了極大貢獻?；旌蟿恿ζ噺碗s的控制系統和高達500 V的工作電壓使維修難度加大，給維修工帶來了更高的要求。本文圍繞一輛豐田普銳斯混合動力汽車發動機不能自行啟動故障排除過程，為很少接觸混合動力汽車的同行們提供一些借鑒。

關鍵詞：變頻器 HV電池 驅動橋（MG2） 起動機（MG1）

中圖分類號：TM461 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（b）-0084-02

混合動力裝置的汽車，這種混合動力裝置既發揮了發動機持續工作時間長，動力性好的優點，又可以發揮電動機無污染、低噪聲的好處，汽車的熱效率可提高10%以上，廢氣排放可改善30%以上。車主可以享受更強勁的起步、加速，實現較高水平的燃油經濟性。

1 故障現象

一輛豐田普銳斯混合動力汽車（NHW 20L-AHEEBC）發動機無法自行啟動。發動機故障警告燈、VSC警告燈、三角形警告燈同時點亮。由于電池的電力無法維持車輛長時間行駛，所以車輛被拖回修理廠。

2 故障確認

首先進行故障確認，踩下剎車踏板，按下啟動按鈕，儀表上“READY”指示燈點亮，在P檔位置踩下油門踏板，發動機不能啟動。試圖使發動機進入維修模式，經過多次嘗試都不能成功。多功能顯示屏上的能量顯示器顯示HV電池已經耗至極限，紫色的電池耗凈指示燈在閃爍。說明發動機確實無法自行啟動。不存在人為操作的問題。由于混合動力汽車結構比較復雜。為了能夠盡快找到故障點，縮短維修時間，必須了解該車的基本結構和工作原理。

3 普銳斯混合動力汽車的組成

3.1 變頻器

變頻器是混合動力汽車的關鍵部件，車輛啟動時將201.6 V直流電轉換為500 V交流電用以驅動車輪。能量回收時將500 V交流電轉換為288 V直流電對電池進行充電。同時內部集成288 V-12 V DC-DC直流轉換器，為車內其它電器提供電源，同時為12 V輔助電池充電。

3.2 HV電池

采用201.6 V直流HV蓄電池以減輕重量1.2 V×6排×28塊=201.6 V，電池ECU對電池的充放電過程進行全程監測，避免對電池進行過充電或過放電使電池遭受損壞或縮短使用壽命。

3.3 驅動橋（MG2）

采用同步交流電動機，額定電壓：AC500 V，最大功率：50 kW/1200～1540 rpm最大扭矩：400 n.m/1200 rpm，最大扭矩時電流：230 A，最大轉速：6700 rpm。

3.4 起動機（MG1）

同步交流電動機（發電機），發動機起動時作為電動機使用，啟動完成后作為發電機使用。其轉子與發動機曲軸剛性連接，同時作為發動機的飛輪。額定電壓：AC500 V 最大功率：37.8 kW/9500 rpm最大扭矩：45 n.m/0-6000 rpm最大扭矩時電流：75 A 最大轉速：10000 rpm。

3.5 汽油發動機

型號：1NZ-FXE，發動機形式：四缸直列DOHC VVT-i，排量：1497 cm3，最大輸出功率：57 kW/5000 rpm，最大扭矩：111 N.M/4200 rpm。

3.6 能量監控系統

車載多功能顯示屏能夠實時動態顯示車輛的行駛狀況、充電狀況及燃油消耗情況。

4 混合動力汽車基本的特點和工作原理（見圖1）

4.1 環保性、經濟性和舒適性

機動車輛廢氣排放大部分的有害氣體是在起動和怠速時排放的，PRIUS只工作在巡航狀態，所以它的有害氣體的排放減少了65%，在市區行駛時百公里油耗不足3升，對于1.5升排量的發動機來說這種油耗已是極限，這是對保護地球氣候變暖和能源消耗做出的巨大貢獻。

在純電動模式行駛時，車輛的噪音不到10分貝，而微風吹拂樹葉的聲音在20分貝左右，非常安靜的駕駛環境給了駕乘人員極大的舒適性。

4.2 驅動方式

復合動力電動汽車有三種基本的工作方式，即串聯式、并聯式和串并聯（或稱混聯）式。復合動力驅動汽車的缺點是：有兩套動力，再加上兩套動力的管理控制系統，結構復雜，技術較難，價格較高。

豐田的Prius屬于以電機為主的混聯式如圖2?；炻撌窖b置包含了串聯式和并聯式的特點。動力系統包括發動機、發電機和電動機，根據助力裝置不同，它又分為發動機為主和電機為主兩種。以發動機為主的形式中，發動機作為主動力源，電機為輔助動力源；以電機為主的形式中，發動機作為輔助動力源，電機為主動力源。該結構的優點是控制方便，缺點是結構比較復雜。

4.3 能量回收

制動能量回收問題對于提高EV的能量利用率具有重要意義。電動汽車采用電制動時，驅動電機運行在發電狀態，將汽車的部分動能回饋給蓄電池以對其充電，對延長電動汽車的行駛距離是至關重要的。在存在較頻繁的制動與起動的城市工況運行條件下，有效地回收制動能量，可使電動汽車的行駛距離有效延長。汽車在滑行、減速、長下坡過程中都要使用制動系統，這種慣性所產生的能量對于常規車輛是一種極大的浪費?；旌蟿恿ζ嚳梢杂行У乩密囕v滑行過程中車輪帶動電動機旋轉從而有效地進行能量回收。這些能量可以作為車輛下次起步時的能量，既減少了燃油消耗，又達到了零排放的目的。endprint

5 故障分析檢查與排除

混合動力汽車發動機不能啟動有多方面的原因：

（1）燃油耗盡，如果燃油耗盡，發動機多次啟動不能成功時將不再啟動，并且會記錄故障代碼P0A7A，但加注燃油，關閉點火開關后系統會恢復正常，現在顯然不屬于這個故障。

（2）起動機（MG1）故障，該啟動機屬于500 V交流同步電動機，兼做發電機使用，可以使用IT-II的主動測試功能使其強制運轉。

（3）起動機線路故障，該故障發生故障的概率極小，因為變頻器就安裝在發動機附近，線路很短，并且有多重保護，不易受損，外觀檢查也沒有發現明顯破損痕跡。

（4）發動機故障，如保養不當致使曲軸或凸輪軸抱死，活塞或連桿損壞使發動機運行不平穩等，用扳手轉動曲軸，沒有卡滯現象，可以排除發動機本身故障。

（5）變頻器故障，這是起動機的動力來源，HV電池的200 V直流電經過變頻器升壓處理后成為500 V交流電供起動機使用，該設備的檢查需要專用儀器和設備。

（6）HV電池故障，當HV電池發生故障（如某一格電池失效）將導致變頻器失去200 V電源，起動機無法正常工作。

（7）發動機控制系統故障，經過檢查發動機電氣部分并沒有儲存任何故障代碼，可以基本排除發動機控制系統的故障，并且即使發動機控制系統出現故障也不會導致起動機不工作。

（8）通訊線路故障，如果CAN-BUS線路發生故障將導致通訊失效，車輛無法啟動，但此故障可以借助專用儀器進行檢查。

（9）設定在EV模式。

（10）其他原因。

遵循先易后難的原則，按照TOYOTA PRIUS維修手冊RM1076的維修流程首先進行電路檢查：

①使用智能檢測儀連接到DLC3，進入下列菜單。

Power train/Hybrid control/DTC 檢測儀顯示P0A7A-324故障碼：如果發電機變頻器出現故障、內部短路或過熱，則發電機變頻器將故障信號通過GFIV線路傳送到HV ECU，并記錄DTC P0A7A。故障碼顯示發電機變頻器故障（GFIV）信號檢測（由變頻器總成故障導致過流）。故障可能發生部位為線束或連接器或帶轉換器的變頻器總成。

②檢查變頻器線路的連接情況，如圖3標示斷開HV保險絲，這步驟非常必要。第一，拆下變頻器蓋；第二，檢查變頻器I9、I10端子的連接緊固良好。如圖3，第三，斷開連接器檢查及連接后測量，I9、I10端子線束接觸良好，未見有腐蝕及松動現象。

③檢測變頻器（IGCT電壓）。如圖4，測量IGCT（I9-1）—GND1（I9-2）電壓為12.5 V（標準為8 V或更高）。

④參照線路圖，檢查相關故障線路的線束和連接器：混合動力車輛控制（ECU—變頻器）斷開H11，HV控制ECU連接器和I10變頻器連接器。

⑤打開電源開關至IG檔，測量HV控制ECU連接器的端子與車身接地之間的電壓（見表1）。

⑥關閉點火開關檢查線束側連接器的電阻（見表2）。

從上述的檢測結果分析，檢測結果都在標準范圍內，從而可判斷為故障在變頻器總成內，由于變頻器的技術含量較高，加上變頻器總成是不可分解的部件，因此，只能采用部件互換法測試，和正常行駛的同類車型對換變頻器試驗，該故障車啟動正常，相同故障在另外一臺車出現，進一步證明故障出現在變頻器內部。為了進一步確認該故障的排除，經過多次上路試車不能起動現象不再出現，說明該故障已徹底排除。

6 結語

汽車作為排放大戶，新能源化、低碳化的呼聲也越來越高。國家出臺的一系列政策表明，新能源車項目的推廣工作已經逐漸走向了落實階段，新能源汽車的推廣局面已經逐漸打開。雖然混合動力汽車保養便利，但是混合動氣汽車結構復雜，維修起來往往費時費力。復雜的控制系統，超高的工作電壓給維修工作帶來了更高的要求，操作的安全注意事項一定要記牢。所有從事混合動力汽車維修與保養的從業人員都要求經過專業培訓以免發生危險。對維修工具和場所也提出了更高的要求。

參考文獻

[1] Repair manual.日本豐田汽車公司 NHW20系列，RM1706E1 VOLUME1[Z].2003.

[2] 李東江，宋良玉.現代汽車電子控制技術[M].科學技術文獻出版社，1998.endprint

5 故障分析檢查與排除

混合動力汽車發動機不能啟動有多方面的原因：

（1）燃油耗盡，如果燃油耗盡，發動機多次啟動不能成功時將不再啟動，并且會記錄故障代碼P0A7A，但加注燃油，關閉點火開關后系統會恢復正常，現在顯然不屬于這個故障。

（2）起動機（MG1）故障，該啟動機屬于500 V交流同步電動機，兼做發電機使用，可以使用IT-II的主動測試功能使其強制運轉。

（3）起動機線路故障，該故障發生故障的概率極小，因為變頻器就安裝在發動機附近，線路很短，并且有多重保護，不易受損，外觀檢查也沒有發現明顯破損痕跡。

（4）發動機故障，如保養不當致使曲軸或凸輪軸抱死，活塞或連桿損壞使發動機運行不平穩等，用扳手轉動曲軸，沒有卡滯現象，可以排除發動機本身故障。

（5）變頻器故障，這是起動機的動力來源，HV電池的200 V直流電經過變頻器升壓處理后成為500 V交流電供起動機使用，該設備的檢查需要專用儀器和設備。

（6）HV電池故障，當HV電池發生故障（如某一格電池失效）將導致變頻器失去200 V電源，起動機無法正常工作。

（7）發動機控制系統故障，經過檢查發動機電氣部分并沒有儲存任何故障代碼，可以基本排除發動機控制系統的故障，并且即使發動機控制系統出現故障也不會導致起動機不工作。

（8）通訊線路故障，如果CAN-BUS線路發生故障將導致通訊失效，車輛無法啟動，但此故障可以借助專用儀器進行檢查。

（9）設定在EV模式。

（10）其他原因。

遵循先易后難的原則，按照TOYOTA PRIUS維修手冊RM1076的維修流程首先進行電路檢查：

①使用智能檢測儀連接到DLC3，進入下列菜單。

Power train/Hybrid control/DTC 檢測儀顯示P0A7A-324故障碼：如果發電機變頻器出現故障、內部短路或過熱，則發電機變頻器將故障信號通過GFIV線路傳送到HV ECU，并記錄DTC P0A7A。故障碼顯示發電機變頻器故障（GFIV）信號檢測（由變頻器總成故障導致過流）。故障可能發生部位為線束或連接器或帶轉換器的變頻器總成。

②檢查變頻器線路的連接情況，如圖3標示斷開HV保險絲，這步驟非常必要。第一，拆下變頻器蓋；第二，檢查變頻器I9、I10端子的連接緊固良好。如圖3，第三，斷開連接器檢查及連接后測量，I9、I10端子線束接觸良好，未見有腐蝕及松動現象。

③檢測變頻器（IGCT電壓）。如圖4，測量IGCT（I9-1）—GND1（I9-2）電壓為12.5 V（標準為8 V或更高）。

④參照線路圖，檢查相關故障線路的線束和連接器：混合動力車輛控制（ECU—變頻器）斷開H11，HV控制ECU連接器和I10變頻器連接器。

⑤打開電源開關至IG檔，測量HV控制ECU連接器的端子與車身接地之間的電壓（見表1）。

⑥關閉點火開關檢查線束側連接器的電阻（見表2）。

從上述的檢測結果分析，檢測結果都在標準范圍內，從而可判斷為故障在變頻器總成內，由于變頻器的技術含量較高，加上變頻器總成是不可分解的部件，因此，只能采用部件互換法測試，和正常行駛的同類車型對換變頻器試驗，該故障車啟動正常，相同故障在另外一臺車出現，進一步證明故障出現在變頻器內部。為了進一步確認該故障的排除，經過多次上路試車不能起動現象不再出現，說明該故障已徹底排除。

6 結語

汽車作為排放大戶，新能源化、低碳化的呼聲也越來越高。國家出臺的一系列政策表明，新能源車項目的推廣工作已經逐漸走向了落實階段，新能源汽車的推廣局面已經逐漸打開。雖然混合動力汽車保養便利，但是混合動氣汽車結構復雜，維修起來往往費時費力。復雜的控制系統，超高的工作電壓給維修工作帶來了更高的要求，操作的安全注意事項一定要記牢。所有從事混合動力汽車維修與保養的從業人員都要求經過專業培訓以免發生危險。對維修工具和場所也提出了更高的要求。

參考文獻

[1] Repair manual.日本豐田汽車公司 NHW20系列，RM1706E1 VOLUME1[Z].2003.

[2] 李東江，宋良玉.現代汽車電子控制技術[M].科學技術文獻出版社，1998.endprint

5 故障分析檢查與排除

混合動力汽車發動機不能啟動有多方面的原因：

（1）燃油耗盡，如果燃油耗盡，發動機多次啟動不能成功時將不再啟動，并且會記錄故障代碼P0A7A，但加注燃油，關閉點火開關后系統會恢復正常，現在顯然不屬于這個故障。

（2）起動機（MG1）故障，該啟動機屬于500 V交流同步電動機，兼做發電機使用，可以使用IT-II的主動測試功能使其強制運轉。

（3）起動機線路故障，該故障發生故障的概率極小，因為變頻器就安裝在發動機附近，線路很短，并且有多重保護，不易受損，外觀檢查也沒有發現明顯破損痕跡。

（4）發動機故障，如保養不當致使曲軸或凸輪軸抱死，活塞或連桿損壞使發動機運行不平穩等，用扳手轉動曲軸，沒有卡滯現象，可以排除發動機本身故障。

（5）變頻器故障，這是起動機的動力來源，HV電池的200 V直流電經過變頻器升壓處理后成為500 V交流電供起動機使用，該設備的檢查需要專用儀器和設備。

（6）HV電池故障，當HV電池發生故障（如某一格電池失效）將導致變頻器失去200 V電源，起動機無法正常工作。

（7）發動機控制系統故障，經過檢查發動機電氣部分并沒有儲存任何故障代碼，可以基本排除發動機控制系統的故障，并且即使發動機控制系統出現故障也不會導致起動機不工作。

（8）通訊線路故障，如果CAN-BUS線路發生故障將導致通訊失效，車輛無法啟動，但此故障可以借助專用儀器進行檢查。

（9）設定在EV模式。

（10）其他原因。

遵循先易后難的原則，按照TOYOTA PRIUS維修手冊RM1076的維修流程首先進行電路檢查：

①使用智能檢測儀連接到DLC3，進入下列菜單。

Power train/Hybrid control/DTC 檢測儀顯示P0A7A-324故障碼：如果發電機變頻器出現故障、內部短路或過熱，則發電機變頻器將故障信號通過GFIV線路傳送到HV ECU，并記錄DTC P0A7A。故障碼顯示發電機變頻器故障（GFIV）信號檢測（由變頻器總成故障導致過流）。故障可能發生部位為線束或連接器或帶轉換器的變頻器總成。

②檢查變頻器線路的連接情況，如圖3標示斷開HV保險絲，這步驟非常必要。第一，拆下變頻器蓋；第二，檢查變頻器I9、I10端子的連接緊固良好。如圖3，第三，斷開連接器檢查及連接后測量，I9、I10端子線束接觸良好，未見有腐蝕及松動現象。

③檢測變頻器（IGCT電壓）。如圖4，測量IGCT（I9-1）—GND1（I9-2）電壓為12.5 V（標準為8 V或更高）。

④參照線路圖，檢查相關故障線路的線束和連接器：混合動力車輛控制（ECU—變頻器）斷開H11，HV控制ECU連接器和I10變頻器連接器。

⑤打開電源開關至IG檔，測量HV控制ECU連接器的端子與車身接地之間的電壓（見表1）。

⑥關閉點火開關檢查線束側連接器的電阻（見表2）。

從上述的檢測結果分析，檢測結果都在標準范圍內，從而可判斷為故障在變頻器總成內，由于變頻器的技術含量較高，加上變頻器總成是不可分解的部件，因此，只能采用部件互換法測試，和正常行駛的同類車型對換變頻器試驗，該故障車啟動正常，相同故障在另外一臺車出現，進一步證明故障出現在變頻器內部。為了進一步確認該故障的排除，經過多次上路試車不能起動現象不再出現，說明該故障已徹底排除。

6 結語

汽車作為排放大戶，新能源化、低碳化的呼聲也越來越高。國家出臺的一系列政策表明，新能源車項目的推廣工作已經逐漸走向了落實階段，新能源汽車的推廣局面已經逐漸打開。雖然混合動力汽車保養便利，但是混合動氣汽車結構復雜，維修起來往往費時費力。復雜的控制系統，超高的工作電壓給維修工作帶來了更高的要求，操作的安全注意事項一定要記牢。所有從事混合動力汽車維修與保養的從業人員都要求經過專業培訓以免發生危險。對維修工具和場所也提出了更高的要求。

參考文獻

[1] Repair manual.日本豐田汽車公司 NHW20系列，RM1706E1 VOLUME1[Z].2003.

[2] 李東江，宋良玉.現代汽車電子控制技術[M].科學技術文獻出版社，1998.endprint