凱美瑞雙擎混合動力無法驅動故障分析

李愛軍

（中山市中等專業學校，廣東中山 528400）

0 引言

近年來，出于對環保低碳的迫切性，世界各國在傳統燃油車禁售方面有了共識，大部分國家已經公布了禁售燃油車的時間。中國提出有望在2050年以前實現傳統燃油車的全面退出[1]。預計到2030年，我國新能源汽車銷量將達到1 500萬輛，對應的新能源汽車維修人才需求將達到60萬人，行業高速發展與維修人員緊缺的矛盾日益突出[2]。本文以某款凱美瑞雙擎混合動力不能驅動故障為例，提出采用兆歐表“分段”檢修的方法，該方法為維修新能源汽車的人員提供了新的診斷技術和方案，成效顯著，有利于培養出滿足社會所需的高技能人才。

1 故障現象

2019 年暑假筆者參加青年教師企業實踐，來到某4S 店學習新能源汽車油電混合動力技術。期間一輛某款凱美瑞雙擎混動2.4 排量，搭載3AZ 發動機，電動動力系統凈功率105 km，直流標稱電壓650 V，行駛了8萬多km。顧客反映該車行駛過程中，儀表盤主警告燈突然點亮，顯示“檢查混合動力系統”提示字樣。行駛一段路程后，車輛再無法繼續行駛，但儀表顯示電池電量和燃油充足[3]。

2 凱美瑞雙擎混合動力工作原理

該凱美瑞混合動力車輛為混聯式混合動力系統，具有串聯式和并聯式系統的雙重功能。此系統具有2 個馬達電機MG1和MG2[4]。MGl起到發電和起動發動機作用。由發動機驅動的MG1 產生高壓電，為HV 蓄電池充電。而且，它還可作為起動機來啟動發動機。MG2主要由HV蓄電池的電力驅動車輛。在制動過程中，或未踩下加速踏板時，它將產生電力對HV 蓄電池再充電。當汽車起步時，HV 蓄電池輸出電壓經過HV 繼電器總成SMR（包括SMRB 和SMRG 2 個繼電器）和蓄電池智能單元后，再由DC/DC轉換器將244.8 V的電壓轉換成650 V的電壓，同時逆變器將來自增壓轉換器的直流電轉換為三相交流電給MG2 驅動車輪行駛。當HV 蓄電池電力不足時，MG1啟動發動機，發動機驅動車輪，同時也提供MG1動力為HV 蓄電池充電，當HV 蓄電池電量充足時，MG2又繼續驅動車輪，此時發動機熄火，就這樣循環工作，大大降低油耗[5]。HV 繼電器總成作用是根據來自HV ECU 的信號連接或切斷高壓電源電路，從而保護高壓電路。凱美瑞混合動力工作原理如圖1所示[6]。由于這款車不同于傳統燃油汽車，是新能源混合動力車型，需要檢查高電壓系統，屬于高壓電操作[7]。所以在維修前，要嚴格按照高壓電安全操作步驟。

圖1 凱美瑞混動工作原理

3 檢查高壓電前的準備操作

（1）使用“警告：高電壓，不要觸摸”指示牌放在車輛工位周圍，提示他人遠離此區域。

（2）將電源開關轉到OFF，并將鑰匙帶離內部檢測區域。

（3）打開后尾箱斷開輔助電池的負極。

（4）檢查絕緣手套密封性。其檢查方法為：拉直開口，將其邊卷3次左右，折疊開口以密閉手套，確認沒有漏氣。整個操作過程中必須戴絕緣手套。

（5）拆卸服務插銷，并將插銷放在工作服口袋里。在拆卸服務插銷后等待10 min 以使在帶轉換器的變頻器總成內的高壓電容器放電完全。再檢查發動機艙內的變頻器端子電壓應該為0 V。

（6）拆下高壓連接器后用絕緣膠布纏繞連接器以防其觸碰異物。

4 故障分析與排除

根據車主反映情況后，遵守“由易及難”維修原則，看看有沒有故障碼。首先通過某款專用“Techstream”診斷進入混合動力控制系統讀取DTC（豐田診斷故障碼）。系統顯示故障碼為“P0AA6-526”，表示混合動力HV 蓄電池電壓系統有絕緣故障，再縮小故障范圍讀取“P0AA6-526”的子代碼為“INF612”。通過查閱電子維修手冊得知“INF612”表示HV蓄電池、混合動力車輛轉換器DC/DC、蓄電池智能單元、HV繼電器總成這4個零部件可能出了問題導致絕緣電阻減小，存在電路短路故障。INF代碼526 和子代碼612 車輛絕緣電阻減小部位如圖2所示[6]。所以需要對以上這些零部件一一排查，找出故障。根據維修手冊，使用設定為500 V 的兆歐表，利用“分段”檢查法測試各零部件絕緣電阻情況[8]。

圖2 INF代碼526和子代碼612車輛絕緣電阻減小部位圖

4.1 檢測混合動力車輛轉換器DC/DC

根據凱美瑞車輛維修手冊檢測順序[6]，首先檢查混合動力車輛轉換器DC/DC，從HV繼電器總成上斷開混合動力車輛轉換器DC/DC 的連接器W1、V1、V3，HV繼電器總成與轉換器的連接器W1、V1、V3 結構如圖3所示。使用設定為500 V的 兆 歐 表 ， 測 量 W1、V1、V3 線束側上的絕緣電阻，然后將3 個線束側上的端子實際測量值對照標準絕緣電阻，如表1 所示，發現均符合要求，最后表明車輛轉換器DC/DC 沒有問題。接下來準備檢測HV繼電器總成。

圖3 HV 繼電器總成與轉換器的連接器W1、V1、V3結構圖

表1 HV繼電器總成與轉換器的連接器標準絕緣電阻值

4.2 檢測HV繼電器總成

HV 繼電器總成包含SMRB 和SMRG 兩個繼電器。從HV繼電器總成上斷開蓄電池高壓連接器，s1是蓄電池連接HV繼電器SMRB 的輸入端高壓正極，h4 為輸出端高壓正極。t1 是蓄電池連接HV繼電器SMRG的輸入端的高壓負極，h3為輸出端高壓負極。HV繼電器總成結構以及與蓄電池連接圖如圖4所示[6]。

圖4 HV繼電器總成結構以及與蓄電池連接圖

通過兆歐表測量HV繼電器總成的各個絕緣電阻值對照標準絕緣電阻，如表2所示，得知HV繼電器總成的輸入端高壓負極t1 的電阻正常；HV 繼電器總成的輸出端的高壓h4、h3正常；則繼電器SMRG沒有問題，也就是說HV繼電器總成的輸出端的絕緣電阻沒有問題。但當測量輸入端s1 高壓正極時，兆歐表顯示0 MΩ，紅色警報燈亮起說明此處有短路，繼電器SMRB沒有絕緣電阻。發現這故障后，再檢查下HV蓄電池的絕緣電阻狀況。

表2 HV繼電器總成（SMRB，SMRG）標準絕緣電阻

4.3 檢測HV蓄電池部位

使用兆歐表檢測從HV繼電器總成上斷開蓄電池高壓2個連接器t1和s1線束側上的端子的電阻，如圖4所示，t1線束-車身搭鐵測得為2 000 MΩ，s1 線束-車身搭鐵測得為30 MΩ，電阻值都大于標準值10 MΩ均符合規定值，說明HV蓄電池絕緣電阻正常。

4.4 故障排除

既然HV繼電器總成左右部件都沒有問題，內部只有繼電器SMRB沒有絕緣電阻出了問題，基本可以判斷HV繼電器總成出了故障。根據維修手冊的建議更換繼電器SMRB 后，汽車能正常驅動行駛，自然蓄電池智能單元是沒有問題的，則故障排除。和車主進一步交流得知，該車平時行駛的路況差，家里也沒有車庫，經常處于露天暴曬狀態。HV 繼電器SMRB可能由于高溫氧化嚴重使絕緣體失效，沒有了絕緣電阻造成短路，HV 蓄電池無法向電機MG1 和MG2 供電，導致汽車不能驅動。

5 結束語

本文借助于某專用“Techstream”診斷控制系統讀取DTC故障碼，通過分析混合動力工作原理，提出采用兆歐表“分段”檢修的方法，解決了新能源汽車因零部件絕緣電阻減小造成短路的故障。在維修新能源汽車時始終要遵守“由易及難”的維修原則，結合維修手冊，充分使用診斷工具進行相關檢測，將故障找出并排除。該方法為維修新能源汽車的人員提供了新的診斷技術和方案，有利于培養新能源汽車維修技能人才。