電動車行駛中間歇性下高壓研究

張慶

摘 要：隨著網絡技術的不斷更新，模塊智能化，診斷智能化已經得到了長足發展，電動車售后維修人員通過廠家提供的《電路手冊》、《維修手冊》以及診斷儀，可以迅速診斷、定位、排除故障;但是對于接插件進水引起的間歇性故障，現有的診斷方法無法提供準確的維修指導。

關鍵詞：電動車 間歇性故障 下高壓 接插件進水

1 背景

車輛在行駛中出現故障，現象為：整車下高壓（動力輸出中斷）、組合儀表出現動力電池電量變為0，安全氣囊、ABS、EPS、胎壓等故障指示燈點亮;停車重新啟動后，故障消失，且在很長時間內，故障不再復現;使用診斷儀讀取故障代碼如圖1所示：

所有模塊都存在歷時故障代碼：U007300 CAN通訊busoff 故障。

2 故障原因分析

CAN通訊busoff故障原因如下，故障類型如圖2所示：

（1）CAN_H開路;

（2）CAN_L開路;

（3）CAN_H對電源短路;

（4）CAN_L對GND短路;

（5）CAN_H對GND短路;

（6）CAN_L對電源短路;

（7）CAN_H對CAN_L短路;

（8）CAN_H和CAN_L開路;

（9）終端電阻開路。

3 實車故障排查

3.1 靜態測量

1）使用診斷儀，清除歷史故障碼。

2）將點火開關置于OFF位置，斷開蓄電池負極接線。

3）終端電阻檢查

按以下條件，測試診斷接口數據傳輸線連接器的3 號端子（CAN-H）與11 號端子（CAN-L）之間的電阻值：

（1）條件A：在所有連接器連接狀態下測量電阻，電阻是為60±5Ω

（1）條件B分離1個帶有終端電阻控制模塊的狀態下測量電阻，電阻為120±5Ω

（1）條C：斷開帶有終端電阻控制模塊的連接器都分離的狀態下測量電阻，電阻為無窮大

結論：上述電阻值都符合標準值，CAN網絡中終端電阻無故障。

4）CAN網絡 H電路檢查

測試K84無鑰匙進入控制模塊線束連接器X3的7號端子（CAN_H）與X84數據鏈路連接器線束連接器的3 號端子（CAN_H）之間的電阻小于1Ω;

分析結果：測試電路無開路/電阻過大故障。

測試K84無鑰匙進入控制模塊線束連接器X3的7號端子（CAN_H）與搭鐵間的電阻是無窮大;

結論：測試電路無對地短路故障。

連接蓄電池負極接線，將點火開關置于ON位置。

測試K84無鑰匙進入控制模塊線束連接器X3的7號端子（CAN_H）與搭鐵間的電壓為2.6±0.1V;

分析結果：測試電路無對電源短路故障。

將點火開關置于OFF位置，斷開蓄電池負極接線。

5）CAN網絡L電路檢查

測試K84無鑰匙進入控制模塊線束連接器X3的8號端子（CAN-L）與X84數據鏈路連接器線束連接器的11號端子（CAN-L）之間的電阻小于1Ω;

結論：測試電路無開路/電阻過大故障。

測試K84無鑰匙進入控制模塊線束連接器X3的8號端子（CAN-L）與搭鐵間的電阻是無窮大;

結論：測試電路無對地短路故障。

連接蓄電池負極接線，將點火開關置于ON位置。

測試K84無鑰匙進入控制模塊線束連接器X3的8號端子（CAN-L）與搭鐵間的電壓為2.3±0.1V

分析結果：測試電路無對電源短路故障。

3.2 路試

靜態測量未發現導致車輛CAN通訊busoff故障;間歇性故障需要連接診斷儀，進行路試，捕捉到故障發生時所有CAN網絡節點通信狀態均為異常，診斷儀讀取故障代碼如圖3所示：

前面已經檢查過CAN節點所在模塊，排除模塊本身故障;逐一排查線束接插件，發現X301（底盤線束接儀表線束）母端內部存在銅綠色物質，將接插件中銅綠色物質送檢，成分分析報告如圖4所示：

銅綠色物質成分為堿式碳酸銅，分析堿式碳酸銅生成的原因為：線束接插件進水，接插件端子材質為銅，空氣中含有O2，CO2;

銅在空氣中與O2，CO2，H2O反應產生Cu2（OH）2CO3

化學方程式：2Cu+O2+H2O+CO2==陰暗潮濕的環境==Cu2（OH）2CO3

堿式碳酸銅屬于堿式鹽，它不溶于水，常溫下為固體，導電性能差;

當車輛通電，端子帶電的情況下，堿式碳酸銅可能在電流的作用下分解成氧化銅;

加熱Cu2（OH）2CO3可以生成CuO，H2O，CO2

化學方程式：Cu2（OH）2CO3===△=== 2CuO+CO2↑+H2O

車輛CAN網絡如圖5所示：

4 故障原因分析

布置于前艙下部的線束接插件由于某種原因（洗車、涉水、液體飛濺、南方長時間空氣濕度接近飽和）進水，因為接插件內部包含電源、接地、CAN-H、CAN-L、控制信號等，在進水的情況下可能出現的故障類型如下所示：

如果進水量多，水作為導體，將導致本來處于絕緣狀態的針腳之間短路，進而可能發生如下故障：

1）CAN-H，CAN-L之間短路;

2）CAN-H/ CAN-L對地短路;

3）CAN-H/ CAN-L對電源短路;

如果水量少，接插件端子會緩慢銹蝕，進而可能發生

4）CAN-H/ CAN-L接觸不良，進而導致無法發送報文;

實車模擬以上四種可能故障，均出現整車下高壓、動力電池電量變為0、組合儀表出現多個故障指示燈;與故障車故障現象相同，讀取故障代碼，也與故障車相似。

此類間歇性故障由于其發生的不確定性，導致不易徹底解決，在銅端子被銹蝕初期，如不注意觀察，可能不會注意到接插件內部銹蝕;檢查過程中拔插接插件的動作，會由于接插件公端與母端發生摩擦而使輕微銹蝕的接插件端子狀態得到緩解，但無法徹底解決問題，隨著車輛的使用，已經出現銹蝕的端子，仍然會持續與空氣中的水分子發生反應，生成堿式碳酸銅導致故障。

5 結論

1.從線束設計的角度：在設計線束時，接插件盡可能布置在車身內部，避免裸露在外，防止車輛涉水或洗車時液體飛濺到接插件上;如果必須布置在外部，盡可能使用防水性等級高的接插件，例如IP67;

2.從內外飾設計的角度：在設計內外飾時，避免接插件裸露在外，避免可能導致液體滲漏到儀表板下方線束上的縫隙;儀表板下方接插件連接方式，統一選擇母端朝下;

3.從售后維修的角度：在維修過程中，對于間歇性、不復現的故障，排查過模塊后，重點排查線束接插件，檢查其內部是否出現進水、銹蝕、退針等現象。