故障现象:行驶过程中,仪表台上的电动系统故障灯突然点亮,同时显示“请检查电动系统”、“退出 READY状态”等,车辆抛锚停驶。
故障诊断步骤与分析:
1、接车后,首先验证故障现象:点火开关电源(OFF→ACC → ON)转换正常,车辆无法启动(不能进入 READY状态)。用北京现代车辆专用检测仪扫描各电控系统故障代码,动力电池管理系统(BMS)内故障代码为:P1B77逆变器电容器预充电故障。
故障码生成条件解析:
由于逆变器电容器在早期未进行适当充电,并且不能提供高压时,记录故障代码 P1B77,即使在主继电器ON 后,逆变器电容器的电压仍不能达到规定范围时,电机控制模块(MCU)确定此情况为故障。
监控条件条件:在 IG ON 时进行上电时 MCU 进行监控预充电压两端的电压是否达到当前动力电池电压的 90%,如果未达到则通过 CAN 通讯线路向 BMS 发送预充电未成功报文,BMS 切断接触器同时 MCU 同时也向 VCU 发送报文,VCU 唤醒激活组合仪表系统故障灯点亮,从而避免由于预充电故障导致的继电器控制故障,或者由于高压缺失导致的动力蓄电池故障。
上电原理图如下图所示:
2、根据预充电原理图进行原因分析有以下几种原因:
(1)、主正继电器
(2)、预充继电器
(3)、预充电电阻
(4)、动力蓄电池模块和 BMS 之间的线束
(5)、BMS、MCU
(6)、其他高压器件短路拉低预充电电压
3、使用诊断仪,读取故障车上与故障码 P1B77 有关的数据冻结帧。对数据进行分析,蓄电池 DC 电压为 364.0V,说明动力电池电压正常;对数据进行分析,换向器电容电压为 270V,说明逆变器电容器通过预充电路接收动力电池的电压不足。
分析:动力电池当前电压为 364VDC,而预充电压(换向器电容电压)为 270VDC,相差 94V,正常值应该在 327.6V 以上为正常,而当前预充电压为 270VDC,只达到当前动力电池电压的 74%,没有达到规定电压的 90%,因而说明预充不能成功。
4、操作点火开关由 OFF 位到 READY 位,使用检测仪进入 BMS 系统进行动态数据分析,蓄电池 DC 电压为364V,处于正常范围;换向器电容电压瞬间能升到 270V(电压过低),但之后会很快降到 0(异常)。
5、通过检测仪进入 BMS 系统,进行预充电路执行器驱动测试,操作(主继器(-)/预先充电继电器同时 ON)进行执行器驱动测试,同时读取动态数据分析。在执行操作时,蓄电池。DC 电压 363.9V,处于正常范围;蓄电池 DC 电流达到 4.4A,电流过大;换向器电容电压只能达到 258V,电压过低。
6、采用断开方法与诊断仪进行配合检查,在断开高压接线盒端空调 PTC 加热器模块的高压 DC 线时,通过检测仪进入 BMS 系统进行执行器驱动测试和动态数据分析,蓄电池 DC 电压 363.9V,属于正常;预充电流为 0,说明预充电流在 mA 级,恢复正常;换向器电容电压 367V,恢复正常。由此基本断定该车故障是由于空调 PTC 加热器模块不良,消耗了 4.4A 的预充电流所致。
7、从高压接线盒端空调 PTC 加热器模块的高压 DC 线连接器处直接测量空调 PTC 加热器模块电阻,为 181.9Ω,说明空调 PTC 加热器模块内部存在短路现象,持续消耗较大电流。
PTC 加热模块驱动框架原理图:
使用万用表测量如原理图所示,所测得阻值在 181.9Ω,说明 PTC 加热模块内部 IGBT 内部击穿短路。由于PTC 内部的 IGBT 驱动晶体管短路后,导致在上电时 PTC 加热器参与工作,拉低达到当前动力电池电压 90%,导致上电失败。
8、故障验证:断开了高压接线盒处的空调 PTC 加热器模块高压 DC 线连接器,短接高压互锁端子,目的是为了避免 BMS 系统报故障码 P0A0D-高压系统互锁电路电压高,否则高压系统将无法上电,然后启动车辆,进入 READY 状态,该车故障现象消失。
9、进一步检测,拆解了空调 PTC 加热器模块外壳,对空调 PTC 加热器模块电路进行测量。在测量其中的一个场效应管(IGBT)时发现,G(栅极)、c(集电极)、e(发射极)空调 PTC 加热器模块总成射极任意管脚之间的电阻值均在 3Ω左右,说明该 IGBT 已经被击穿从而发生短路。
10、更换 PTC 总成后故障排除。
维修总结:
在测量 IBGT 时,标准的测量方法是需要将 IGBT 从 PCB 板上面拆下来测量,以避免外围电路出现分流导致电阻减小,使得测量的电阻值出现异常,引起误判。
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