2014款宝马i3电动空调不工作

◆文/福建省陈育彬技能大师工作室 陈育彬

故障现象

一辆2014款宝马i3纯电动汽车，行驶了不到10 000km，在因车厢后部事故而进行维修后，出现了空调系统无法开启的现象(电动空调压缩机无法工作)，但是车辆仍然可以正常行驶。

故障诊断与排除

使用宝马专用诊断设备读取到多个与高压系统相关的故障码(图1)：21F0E3-高电压车载电网绝缘电阻低于阈值(故障)；21F0E4-高电压车载电网绝缘电阻低于警告阈值；222814-高压车载网络绝缘电阻低于警告阈值；801383-电控辅助加热器(高压)由于识别到高压车载网络中的低电压而关闭。

图1 故障车内存储的故障码

绝缘电阻是在电动汽车或混合动力汽车的高压电气系统中，电气设备(如动力电池组、AC/DC转换器、DC/DC转换器、电动空调泵、高压线束等)正、负极接线端子及其连接线束对外壳、无电气连接的其他线路、对车身接地之间的某一点短路，其最大泄漏电流所对应的电阻。绝缘电阻的监控通常由BMS(蓄电池管理模块)确定，激活的高压部件(例如高压线)和车辆接地之间的绝缘电阻是否超过或低于要求的最小值。如果绝缘电阻低于最小值，则车辆的零件处于危险电压之下。此时，BMS系统会根据绝缘电阻的不同分为两个级别。如果绝缘电阻低于第一个阈值，对人没有直接危险，因此高压系统保持激活，不输出检查控制信息，但是故障状态将被保存在故障码存储器中。如果绝缘电阻低于第二个更低的阈值时，不仅进行故障记录，而且也会输出检查控制信息，车辆停止高压电输出。

电动汽车空调压缩机不工作的原因分为两种类型，第一是压缩机启动控制条件未达到，影响的因素很多，如制冷剂压力过低或过高、制冷剂压力传感器故障、空调控制开关未打开、蒸发器温度过低(或蒸发器温度传感器故障)、外界温度过低、水温过高、总线故障等；第二是压缩机启动控制条件已经达到，但是压缩机仍然不工作，主要原因有：空调压缩机的低压12V电源、搭铁线路故障，压缩机LIN总线(或CAN总线)线路故障、压缩机高压供电熔丝损坏(压缩机外部高压供电线路短路)、压缩机高压绝缘故障、压缩机变频器损坏、空调控制器损坏等。

由于该宝马i3电动汽车能够正常行驶，组合仪表也没有输出检查控制信息，显然高压车载网络的绝缘电阻值低于第一阈值。绝缘电阻的检测方法通常有两种，分别是诊断仪器检测法和绝缘电阻测试仪检测法。所谓诊断仪器检测法，就是通过诊断仪器，读取BMS系统(宝马i3称为SME存储器管理电子装置)内的绝缘电阻数据流，该数值一般大于4～5MΩ。如果使用绝缘电阻测试仪，必须是在断开动力电池高压电的前提下，对相应的高压部件进行测试，绝缘电阻通常大于20MΩ。根据诊断仪器对故障码含义的解释，诊断系统将对高压车载网络的绝缘电阻进行持续监控，如果绝缘电阻低于210kΩ的阈值(故障)，则识别为故障。如果出现故障持续时长达到2min，故障将被记录。

使用宝马ISTA/D诊断软件检测，进入SME(存储器管理电子装置)读取数据流，发现在该车SME系统中并没有提供绝缘电阻的数据流。目视检查高压部件和线束，发现电动空调泵和EME电机电子装置(图2)外部均有轻微变形的痕迹。

图2 故障车上的EME电机电子装置

断开前机舱左侧的维修安全开关(图3)，同时拆卸前机舱右侧的低压12V蓄电池，拔下后部机舱内的高压线束，使用绝缘电阻测试仪测量各高压线束的绝缘电阻，发现连接到电动高压空调泵高压线束的绝缘电阻值较低。检查连接到空调泵的高压线束，未发现明显变形，单独测量该段高压线束，绝缘阻值大于1GΩ。初步判断是电动高压空调泵不良，导致绝缘电阻低于第一阈值。为了进一步验证，维修人员拔下高压空调泵，重新连接蓄电池负极和安全开关，打开点火开关，此时虽然不能上电，且组合仪表上的READY灯不点亮，但是绝缘电阻值过低的故障码却没有再次出现。维修人员更换高压空调泵(图4)后，对高压系统进行复位，完成上电操作，READY灯正常点亮，使用诊断仪器检测，系统也没有出现绝缘电阻过低的故障码。

图3 故障车上的维修安全开关

图4 故障车上的空调泵

在加注制冷剂时，维修人员发现空调系统无法开启，电动空调压缩机仍然不工作。使用诊断仪器对全车控制单元进行扫描，未发现有相关的故障码。根据空调系统的电路图(图5)，检查高压空调泵上的低压插头，12V电源线、搭铁线路均正常，测量2号针脚LIN控制线的波形也正常。

图5 故障车型空调系统电路

仔细查看高压系统线路图，发现电控辅助加热器(PTC)与电动空调高压泵均由400V的高压电驱动，该熔丝位于EME(电机电子装置)内部。结合故障码“801383-电控辅助加热器(高压)由于识别到高压车载网络中的低电压而关闭”，基本可以判定电控辅助加热器与高压空调泵均无高压电，从而导致这两个高压部件不工作。拆检EME电机电子装置，使用万用表测量EME内部的熔丝，发现该熔丝已经断路(图6)。换上通型号的熔丝(80A/400V)后试车，该车空调系统恢复正常，故障被彻底排除。

图6 故障车EME内部熔丝

维修小结

本案例中，故障车宝马i3电动汽车由于出现后部事故，导致高压空调泵外部受损变形，进而导致EME(电机电子装置)内的80A高压熔丝烧断。事故修复后，由于互锁电路仍然正常，车辆能够完成上电操作(READY灯正常点亮)，虽然EME内的熔丝烧断，电动空调高压泵的高压线束正极部分没有与高压系统相连，但负极部分还是连接的，所以SME(存储器管理电子装置)能够通过漏电传感器(或电压/电流传感器)监测到绝缘电阻低于第一阈值的故障。同时由于PTC与空调泵共用一个高压熔丝，所以诊断系统会存储“801383-电控辅助加热器(高压)由于识别到高压车载网络中的低电压而关闭”的故障码。维修技术人员只有对电动汽车的构造与原理有了清晰的了解，同时借助诊断仪器、绝缘电阻测试仪，结合电路图的分析，才能准确、快速地找到故障部位，并顺利排除电动汽车的疑难故障。