2017款比亞迪唐無電動行駛模式

◆文/廣東 汪貴行

2017款比亞迪唐無電動行駛模式

◆文/廣東 汪貴行

汪貴行 (本刊編委會委員)

長期在汽車運用與檢測的第一線工作，1984年起被交通部門指派長期在伊拉克、也門等多個阿拉伯國家工作，負責機務技術并兼高級電氣工程師。1995年起在深圳市特發華日豐田汽車公司從事技術工作，2009年退休后到深圳市通達汽車培訓學校工作。2014年3月，在“香港之聲”宣傳電動汽車的應用。2013年，由深圳市科技部門推薦，主要工作業績被選編在“特區人物志”中。

故障現象

一輛2017款比亞迪唐油電混合汽車,其動力源為2.0TI的渦輪增壓發動機，以及2個三相永磁同步驅動電機。采取26Ah的712V磷酸亞鐵鋰電池，配有6速濕式雙離合變速器，純電續航里程80km，既環保又很節省汽油費，很適合城市居民的出行和上班族的使用。

某天車輛剛充電后，用電動模式突然不能行駛，儀表盤的中央出現“請檢查動力系統”的警告(圖1)，此時儲電SOC指標標示為98%，表示車輛已充電很足，按理應該是優先采用電動模式行駛的，為什么車輛卻不能起步呢？當時只得將電動“EV”模式切換到混合“HEV”模式，幸好這時發動機還能啟動，車輛仍能行駛。再試圖轉換為電動模式，車輛又不能行駛。這證明該車電動模式的確出了問題。

圖1 儀表盤報警

故障診斷與排除

此車是電動四驅車，有3種驅動的動力，分別是發動機、前電機和后電機等，其中前電機驅動前軸，后電機驅動后軸，與發動機配合采用適時四驅方式，可靈活變化為前驅或四輪驅動。在驅動模式方面，有EV電動和HEV油電混合兩種模式，又各分為經濟和運動兩種駕車型式，前者較經濟省油，后者動力強勁加速能力強。2個驅動電機是直接裝在前軸和后軸上的。由此看出電動四驅唐車的控制系統是比較復雜的。從圖2的檢測數據流表明，前電機處于關閉無法驅動的狀態，這表明無法以EV方式驅動。

圖2 檢測前驅動電機處于關閉狀態、無電動模式

1.對“檢查動力系統”的故障分析

按儀表盤上提示“檢查動力系統”， 查找無法切換為電動EV模式的原因，調出該車電腦BMS的故障碼，出現2個故障：一為P1A3400，含義為出現“預充失敗”的故障；另一為P1C0500，系“后驅動電機控制器高壓欠壓”的故障(圖3)。

圖3 故障碼

(1)對出現“預充失敗”和“高壓欠壓”故障的分析

從剛充電很足的情況考慮，初步判斷動力電池的電壓應是正常的。又從“預充失敗”和“高壓欠壓”來考慮，就應分析動力電池系統的負極接觸器、預充接觸器、主接觸器和分壓接觸器等是否能吸合？這就涉及到車輛是否能正?！吧想姟钡膯栴}了。當然要涉及到高壓配電箱、BMS控制系統、前后驅動電機變頻控制等系統，說明造成故障是較隱蔽的。圖4是該車動力系統結構圖，從圖中可見，動力電池通過高壓配電箱，向前、后電機控制器，以實現四輪驅動。同時還向空調壓縮機等供電，發動機的動力亦可進行前輪驅動。動力電池經高壓配電箱受電池管理器的控制。

(2)動力高壓電池“上電”的檢修

所謂“上電”是指給車輛輸入動力電池的電壓，只有正?！吧想姟敝螅寗涌刂破鞣侥茌斎雱恿﹄姵氐闹绷鞲唠妷海宰冾l供給驅動電機合格的三相交流電，電機才能旋轉產生動力，否則車輛是無法用電機來正常驅動的。

圖4 動力系統結構圖

電動車“上電”的操作系統使用的電壓為12V，由小蓄電池供電。這個小蓄電池不是采用傳統的鉛酸電池，而是使用了蓄電能力更強的鋰電池。從上分析可見，正常上電的條件是12V蓄電池的低壓電應是正常的，同時低壓供電控制系統的工作也需正常，才可能操作負極接觸器、預充接觸器、主接觸器和分壓接觸器。檢測低壓控制系統的12V供電接柱，多個接觸器控制電路接柱，還有通訊的CAN總線接柱等，檢查的結果均沒有發現異常，初步判斷“上電”控制基本正常。

2.對無電動EV模式的故障檢修

用比亞迪專用檢測儀，讀取BMS數據電池總電壓為719V屬正常值，表明該車的動力電池是正常的。但讀取前驅動電機控制器，以及后驅動電機控制器的內部母線電壓都只有69V。兩者本應的電壓相差極小的，為什么現在兩者間卻有高達七百多伏的差別呢？

(1)為什么驅動電機控制器的母線電壓極低？

在車輛“上電”瞬間觀察BMS的數據，動力電池的負極接觸器，以及預充接觸器都能正常吸合狀態，但前、后驅動電機控制器母線的電壓卻很低，只為70V左右，無法達到預充電壓要高于2/3動力電池額定電壓的要求，即控制器母線的電壓至少應達到485V以上，故車輛不可能以電動EV模式運行，而只能自動切換成HEV模式，即需要啟動發動機來驅動車輛。

為什么動力電池電壓正常，而驅動控制器的母線欠壓，前輪驅動系統仍處于關閉狀態呢？

于是決定拆下高壓配電箱逐一檢查，排查高壓配電箱內部負極接觸器、主接觸器、預充接觸器、預充電阻等部件，結果發現預充電阻的阻值無窮大(圖5)，而正常電阻僅為200Ω，確認是預充電阻被燒斷了。由于預充電壓被熔斷，高壓動力電池的正常電壓不能輸出，由此可判斷是驅動電機控制器沒有接收到正常的預充電壓，高壓配電箱則不輸出應有的高壓電。預充電阻上的漏電使得母線電壓極低，無法驅動電機旋轉而驅動車輛行駛。最終查找出是預充電阻斷路，造成了本車的電動模式不能運行的原因。

圖5 檢測預充電阻已短路

(2)動力電池系統的預充電阻的分析

預充接觸器和預充電阻有什么作用呢？在高壓電池的正、負極上都裝有接觸器，可將電池與用電負載有效的隔離。但當2個接觸器接通瞬間，動力電池的七百多伏的高壓電突然加在負載上，這個負載主要是電機控制器。電機控制器即逆變器的前端都有較大的電容器，在冷態啟動時，電容器上無電荷或只有很低的殘留電壓。當無預充電阻直接加上直流電壓時，由于電容器負載上電壓接近為零，相當于瞬間短路?！吧想姟彼查g產生較大的甚至有數千安倍的充電電流，就會產生很大的電流沖擊，很容易造成功率器件損壞，還可造成接觸器接通時的電火花拉弧形成燒結，增加了器件的故障率。

為此設置一個預充接觸器和一個預充電阻。首先預充接觸器通電，讓高壓電通過串聯的預充電阻，對電流的幅值進行限制，能大大地緩沖負載器件的沖擊，所以預充管理是電動汽車的電路中，是必不可少的重要環節。本車動力電池的接觸器控制回路如圖6所示，其中的預充電阻為200Ω。

圖6 動力電池的接觸器控制回路

當電機控制器上負載電容器的電壓越來越高，接近動力電池的電壓，不再有大電流沖擊時，預充管理器就會自動切斷預充接觸器，再接通主接觸器，讓逆變器得到動力電池的全電壓，使之能正常驅動三相永磁同步電機工作。

查找造成預充電阻損壞的原因，發現該車空調的制熱元件使用了PTC發熱器， PTC屬于正溫度系數的發熱元件，功率消耗較大。測量PTC加熱芯體已損壞，導致燒壞預充電阻元件。更換PTC加熱芯體與預充電阻后，試車證明該車無電動模式的故障已得以排除。