插电式混合动力汽车不上电故障的研究

初宏伟 张颖

关键词：不上电;高压互锁;先导线;高压蓄电池控制单元;电压监控

0引言

相对于传统燃油汽车，插电式混合动力汽车出现故障的原因比较复杂，排除比较困难。本文以一汽-大众探岳GTE混合动力车型“高压电不上电”的故障为例，对混合动力汽车不上电故障诊断流程进行分析和总结[1]。

1探岳GTE高压不上电原因分析

1.1先导线控制回路原因

一汽-大众探岳GTE属于插电式混合动力车型。按动力总成布置的形式，该车型属于串联式混合动力，即串联安装1.4T汽油发动机和高压驱动电机。该车型取消了传统的起动机与发电机，使用高压组件的驱动电机实施起动和发电功能。因此车辆起动的前提之一就是高压系统上电，否则电机不工作，即使有1.4T发动机，但没有起动机作用，车也无法起步[2]。

高压系统上电的一个必要条件是打开点火开关后，高压蓄电池控制单元检查先导线控制回路完好。根据探岳GTE车型先导线工作原理图（图1），先导线的控制电路如下。

从高压蓄电池AX2的控制单元J840加载5V低压监控电压信号，通过插接器T6后经AX2的T14w/11端子输出;然后经高压加热器Z115、电机VX54、功率电子装置JX1和高压充电机AX4后，经高压系统保养维修插头TW至AX2的T14W/4端子输入，由高压蓄电池内部的J840通过下拉电阻搭铁，从而形成电压逐级升高到约5V的闭合回路。期间先导线路经AX4后还会与JX1、Z115和高压空调压缩机V470形成回路[3]。

该车型先导线路控制方案的特点是，在绝大部分高压组件（包括高压线、高压插头以及重要高压机械部件）上设计一条低压控制回路，这条低压回路又称先导线。一旦低压控制回路出现异常，车辆高压蓄电池内的高压继电器就会断开，导致车辆出现高压电不上电故障。

1.2高压控制方面原因

J840是发出上电指令的控制器，只有车辆通过高压混合动力CAN总线完成所有安全认证后，J840才能发出上电指令。也就是所有与高压系统相关的通讯出现异常，如高压电机等控制单元的电源、搭铁和信号线出现故障，无法通讯，都可能引起高压电不上电。

1.3执行方面的原因

探岳GTE高压系统上电，在执行方面设置了3道门槛：①高压系统应急断电熔丝SC28的电路完好;②高压系统断电维修插头闭合;③高压系统断电继电器完好。这3方面的执行情况同样要受到控制单元的闭环监控。

1.4安全方面原因

（1）安全气囊控制单元的原因。只要感知到车辆减速度达到一定限制，包括低于25km/h的时速，此时安全气囊不需要弹出，但高压电会断电，并不允许上电，直到经销商应用专用工具处理后才能上电。

（2）高压用电器电路短路或过载的原因。该车型在高压电缆的正极线上设置一个熔丝，所有高压附件如空调、加热和交流充电等，用电都经过此熔丝。如果电流超过设计限制，就会造成该熔丝熔断，高压系统断电。

（3）高压组件电缆连接的原因。高压组件大电流工作时，突然出现电缆连接问题，为防止出现大的电磁感应烧坏断电继电器，而保护性切断高压电，并不允许上电。

2探岳GTE先导线路断路导致车辆无法上电故障分析

在探岳混合动力车型高压电上电控制的诸多影响因素之中，从不同的角度出发，会有不同分类方法，但都离不开一个重要部件，即先导线路[4]。先导线路特点最鲜明，故障概率也最高，而且它往往贯穿在其他几个原因之中。在此对先导线引发相关故障总结如下。

（1）由于先导线遍布全车的各个高压组件，它在保证车辆高压安全的同时，发生故障的概率相对较高。

（2）由于众多的先导线构成单一回路，其监控元件只有J840，这就导致无论线路中哪里出现断路或短路问题，都会产生同一控制单元故障码。即J840会报先导线相关故障码，这会给后期检测维修带来困惑。

（3）由于J840安装在高压蓄电池密封的壳体内，拆卸、检测需要打开高压蓄电池的壳体，会带来大量附加工作（如密封检测、高压绝缘检测等）。这就需要维修技师有能力预判故障点，非必要时不要拆解高压蓄电池。因此，维修技师一定要熟悉先导线控制原理，通过合理诊断与测量，准确定位故障。

现以探岳GTE相关故障案例的诊断与排除，说明高压不上电的诊断思路，希望引起广大维修技师及相关从业人员的重视与思考。

2.1案例1：先导线虚接导致高压不上电

故障现象：一辆2021年产一汽-大众探岳GTE车型，因无法起动被拖至4S店維修。

检查分析：维修人员接车后试车发现，多数时候车辆可以正常上电，进入READY状态;偶发无法上电，仪表板提示“故障：混合动力系统，请立即停车”。维修人员确认该车为高压系统存在故障，并初步判定不能起动的原因应在高压电控制系统。

用故障诊断仪检测，在8C-混合蓄电池管理系统中读取到故障码“P0A0A00——高电压系统的先导线路，断路（被动/偶发）”。

根据故障现象和检测到的故障码分析，故障原因可能有：①先导线路相关故障;②高压蓄电池控制单元故障。保存诊断报告后，尝试断开低压电及高压电，故障码均无法消除。

对高压系统部件做全面检查，未发现问题。外出试车中，无论是高速行驶、低速行驶以及颠簸路面行驶，均未发现故障。检查低压先导线路，也没有发现线束干涉、破损及老鼠咬线的现象。

插拔相应低压连接插接器，未发现有端子虚接及氧化现象。

维修人员偶然想起传统燃油车在换D挡或R挡时，发动机会相应的扭转，车辆会有一定的振动。考虑这类混合动力车型在换D挡或R挡时，与发动机装配在一起的电动空调压缩机有可能会因为发动机的振动导致线路晃动而产生虚接。EC19FABD-D5F9-49F3-993B-FCDC6CA35696

维修人员在车辆READY状态下起动车辆，然后举升车辆，用绝缘物体轻轻拨动压缩机到充电机的高压连接线束（图2），发动机熄火，而且熄火后车辆无法再次起动。故障复现时读取高压互锁数据流，先导线工作电流正常时应在10mA左右，但数据流显示的很小，而且先导线路电压为监控电压，没有产生应有的压降，由此判定先导线路存在接触不良故障。

拔掉充电机AX4的低压插接器，测量充电器侧的T60c/13端子和T60c/15端子间的电阻为无穷大，正常电阻为4.6Ω。拔掉充电器侧到压缩机的高压插接器，测量T5e/3端子和T5e/4端子间电阻为0.1Ω，正常;同时发現两端子高低不平。与试驾车对调此线束，在车辆起动后再次晃动此线束，车辆不会熄火，判断此线束故障。

故障排除：更换压缩机到充电机的高压连接线束后试车，故障排除。

2.2先导线路插接器端子氧化导致高压不上电

故障现象：一辆2021年产一汽-大众探岳GTE车型，因车图2压缩机到充电机的高压线束辆偶发无法起动，仪表板发动机故障灯报警而报修。

检查分析：维修人员用故障诊断仪检测，8C-混合蓄电池管理系统存在故障码“P0A0C00——高电压系统的先导线路，对地短路”，故障频率43次;在19-数据总线诊断接口存在故障码“U011200——混合蓄电池能量管理控制单元，无通讯”。

从故障码含义分析可能的故障原因有：①J840的供电、搭铁和驱动CAN故障;②先导线路对地短路;③低压线束与其他部件干涉导致线束表皮磨破，导线与车身偶发搭铁;④线束插头进水导致内部端子氧化、虚接或短路。

维修人员读取高压互锁数据流，数据正常，说明故障还没有复现。检查低压先导线路，没有发现有干涉及破损的线束。检查低压线束的插接器，当检测仪表台右侧下方的线束连接部位黑色的TIUR插接器时，发现T17q/8端子和T17q/9端子已经氧化（图3）。

故障排除：修复氧化的端子后检测，数据流显示先导线电流为10mA，正常，试车故障排除。

3维修诊断思路总结

结合上述故障案例，归纳探岳GTE先导线控制及检测原理（图4）：探岳GTE先导线路的监控由高压蓄电池AX2的控制单元J840实施，输出端加载5V低压监控电信号，内部由上拉电阻监控。

先导线路外部在功率电子装置JX1内部安装有75Ω左右的分流电阻，在J840内部输入端通过下拉电阻搭铁。J840在先导线路的供电和搭铁端都有电压监控[5]。监控点电压如表1所示，其故障表现应符合下述规律。

（1）先导线路正常时，在输出端电压为1.5～1.9V，输入端为0.6～0.9V。

（2）先导线路断开时，在J840两端电压正常应分别为5.0V和0.0V，如果异常，可以说明问题出在J840控制器内部。

（3）先导线路对正极短路时，整条线路上的任何一处，车辆电压都是短路的高电压。

（4）先导线路对负极（搭铁）短路时，整条线路上的任何一处，车辆电压都是短路的低电压。

（5）先导线路虚接时，整条先导线路电阻值变大，电流值变小，相应的标准电阻分压变小。

4结束语

本文对探岳GTE不上电故障进行了分析，重点研究了先导控制线路对高压上电的影响。通过原理分析、案例验证与故障检测，阐述了先导线路各种故障的表现及故障诊断方法。对于混合动力车型不上电的故障诊断可以遵循以下步骤。

（1）不上电首先要分清是高压故障还是低压故障。新能源车的故障特点为：无论是高压系统还是低压系统故障，都会造成车辆不起动，但高压系统故障多数表现为车辆因为不上电而不起动，而且仪表板通常有直观的提示。

（2）涉及先导线路的故障，可以通过诊断仪查询故障记录来判断。由于先导线路是从高压蓄电池控制单元输出，途经几乎所有高压组件，再回到电池的低压监控回路，所以任何高压组件连接或工作不正常，在先导线路都会有体现。

先导线路正常只是车辆上电的必要非充分条件，如果高压系统组件发生严重故障，为保证高压系统的安全，车辆通常也会表现为高压电不上电。例如常见的高压蓄电池或整车绝缘电阻低于90kΩ，车辆高压系统也将无法上电。由于车辆运行工况较复杂，还有很多不上电因素没有分析到，后续将会持续归纳总结。EC19FABD-D5F9-49F3-993B-FCDC6CA35696