案例:2012款丰田普锐斯发动机无法自行启动

2023年11月23日发(作者：一汽丰田凯美瑞多少钱)

案例：2012款丰田普锐斯发动机无法自行启动

◆文/江苏 王广 吴书龙

故障现象

一辆2012 款第三代丰田普锐斯(ZVW30) 混合动力汽车，发动机

型号为5ZR-FXE，行驶里程为69 000km。据驾驶人反映，发动机无

法自行启动，发动机故障警告灯、VSC 警告灯、三角形警告灯同时点

亮。

故障诊断与排除

首先进行故障确认，踩住制动踏板，按下启动按钮，仪表上

“READY”指示灯点亮，在P 挡位置踩下加速踏板，发动机不能启动。

试图使发动机进入维修模式，经过多次尝试都不能成功。多功能显示

屏上的能量显示器显示HV 电池已经耗至极限，紫色的电池耗净指示

灯在闪烁( 图1)。说明发动机确实无法自行启动，不存在人为操作的问

题。

遵循先易后难的原则， 按照故障排查流程首先进行电路检查：使

用故障诊断仪连接到DLC3， 读取故障码显示P0A7A-324 故障码。混

合动力系统 DTC 与其他系统( 如发动机系统) 使用的5 位数代码不同。

使用5 位数代码和INF 代码对故障部位进行分类，如表1 所示。没有

详细信息(INF 代码)就无法进行故障排除。

因此，根据INF 代码，修理手册中有不同的故障排除步骤。如果

发电机逆变器过热、存在电路故障或内部短路，则逆变器通过发电机

逆变器故障信号线路传输该信息至 MG ECU，并记录DTC P0A7A-

324。根据分析，故障可能发生部位如下：

● 逆变器冷却系统；

● 冷却风扇系统；

● 逆变器水泵总成；

● 带转换器的逆变器总成；

● 混合动力车辆传动桥总成；

● 发电机高压电缆；

● 电动机高压电缆；

● 线束或连接器；

● PCU 熔丝。

普锐斯采用的是水冷式逆变器，其冷却液的进、出口能容易地被

连接到散热器上以方便对冷却液降温。其冷却液通常与发动机冷却液

类似或相同。在混合动力汽车中，几乎所有此类水冷系统的冷却液回

路都完全独立于发动机的冷却系统。冷却液从散热器泵入逆变器内部，

但不接触逆变器的工作部件。散热设备将逆变器部件产生的热能传递

给冷却液，然后冷却液流回到散热器，在冷却风扇的帮助下，散热器

验证冷却液是否正常流动，在此基础上可以确定冷却液循环是否正常。

如果逆变器出现过热，在冷却液流量充足的情况下，维修技师不妨检

查一下冷却液的质量情况。加错冷却液、或者冷却液未能与水进行适

当的混合，这些都可能导致逆变器冷却问题。通过检查冷却液量正常、

冷却液软管无泄漏，使用诊断仪进行主动测试“控制电动冷却风扇”

正常( 图2)，检查冷却液没有冻结，排除逆变器冷却系统、水泵总成和

冷却风扇故障。

在排除逆变器冷却系统及其组件后，需要进一步检查带转换器的

装在发动机舱内( 图3)。

逆变器总成。该总成由逆变器、增压转换器、DC/DC转换器组成，安

在车辆处于断电(READY 为OFF)状态时，逆变器中的电容器( 图4)

必须通过逆变器自身内部的电路进行放电处理。维修技师应经常查阅

汽车厂家维修信息，以便精确地了解车辆的电容器放电所需时间，同

时还要准确了解进行电压检查作业时的测量点位置。

丰田普锐斯自放电过程可能需要5 ～10min 的时间，对于需要在

车辆的逆变器或电机电路上进行作业的维修技师而言，必须先等到电

容器已经完成放电作业后，方能进行工作。因此，在检查高压系统或

断开带转换器的逆变器总成低压连接器前，务必采取安全措施，如佩

戴绝缘手套并拆下维修塞把手( 图5) 以防电击。拆下维修塞把手后放

到口袋中，防止其他技师在我们进行高压系统作业时将其意外重新连

接。

维修技师拆下维修塞把手后，在接触任何高压连接器或端子前，

等待至少10min，然后检查带转换器的逆变器总成检查点的端子电压，

开始工作前的电压应为0 ( 图6)。

经确认电容器已经完成放电后，断开低压蓄电池负极；检查混合

逆变器总成低压连接器均接触良好，未见有腐蚀及松动现象。

从带转换器的逆变器总成上断开解角传感器连接器D29，重新接

动力车辆传动桥总成(2 个解角传感器) 连接器的连接情况和带转换器的

好低压蓄电池负极，将电源开关置于ON(IG) 位置，根据电路图( 图7)

检查发电机解角传感器各信号线路到车身接地的电压0.8V( 正常值低

于1V)，正常。

将电源开关置于OFF 位置，断开低压蓄电池负极，测量发电机解

角传感器信号线之间的电阻(GRF-GRFG ：8.2Ω，GSN-GSNG ：

16.8Ω，GCS-GCSG ：18.6Ω)，发电机解角传感器信号线与车身接地

且两两之间之间的电阻均无穷大。正常值如表2 所示，由此可以判断

发电机解角传感器至带转换器的逆变器总成之间线束及连接器正常。

以相同的方法测量带转换器的逆变器总成与电动机解析器之间，正常。

从带转换器的逆变器总成上拆下逆变器盖，从带转换器的逆变器

总成上断开发电机和电动机高压电缆( 图8)。使用毫欧表测量U、V、

W 相与相之间电阻，无断路；使用兆欧表测量U、V、W 三相与车身

接地和屏蔽层之间绝缘电阻，无短路；混合动力车辆传动桥总成

(MG1、MG2) 正常。

断开带转换器的逆变器总成低压连接器A59( 图9)，检查电源电压

12.5V，正常。

根据上述检查结果发现：带转换器的逆变器总成的高低压连接线

束和插头端子均正常，混合动力车辆传动桥总成上的2 个解角传感器

及线路也无任何问题，可以判断为故障在带转换器的逆变器总成内。

由于汽车厂家规定带转换器的逆变器总成是不可分解的部件，只能更

换。为了确保万无一失，只能采用部件互换法和正常行驶的同类车型

对换带转换器的逆变器总成进行试验，更换后该故障车启动正常，相

同故障在另外一台车出现，进一步证明故障出现在带转换器的逆变器

总成内部。为了确认该故障已经彻底排除，经过多次上路试车，不能

启动现象消失，恢复车辆拆除的所有附件后将车辆交付给客户。

看过这个故障案例，首先肯定作者对P 0A7A-324故障码的诊断

与修理方法是正确的，按照维修手册的引导，通过相关电路的检查，

采用排除法使故障得到最终的排除。但是针对本案例的修理总结，我

还是想说几个问题：

1.车辆的基本信息要在文章中交代清楚。丰田第三代普锐斯搭载

一台5ZRFXE、1.8L阿特金森循环发动机和一台42KW发电机(MG1)

以及60KW驱动电机(MG2)，混合动力系统采用了丰田THS—Ⅱ。

MG1的功能负责启动发动机，发动机启动后，由发动机带动运行发电，

电量可以供应MG2驱动车辆，并且MG1调节发动机转速在最优的燃

油经济性区域输出扭矩。MG2可以由动力蓄电池或MG1供电驱动车

辆，并且在车辆减速或制动时，转换成发电机运行，进行能量回收。

2.混合动力汽车是高度机电集成的车辆。发生故障时更应该根据

车辆运行的数据流判断故障原因， P0A7A故障码储存时会有定格数据，

它在故障发生时段会记录系统异常的数据，如MG1逆变器的工作状态，

工作温度，输出电压，电流，频率。解角传感器的输出信号。DC—

DC增压器工作参数，MG1电机的工作状态参数，发动机是否起动状

态等，通过智能诊断仪能够查看到，以帮助分析故障。同样THS—Ⅱ

系统运行时的数据流与该工况下的标准数据对比，更是进行故障分析

的数据对比的参考。为此我给出与该车相同车型，在打开电源开关，

“READY”指示灯点亮时，车辆运行标准数据如图10、11、12所示。

图13是发动机启动过程数据以及MG1运行在发电状态(发动机需

要启动时，MG1输出正转速，正扭矩作为电动机运行，启动发动机。

发动机启动后，MG1输出正转速，负扭矩作为发电机运行)。

图13 普锐斯发动机起动过程数据

3.对于解角传感器功能的说明。解角传感器是MG1、MG2电机运

转时用来磁场定向控制，使电机在额定转速以下输出恒定的扭矩，额

定转速以上保持较大的功率。解角传感器的结构是旋转变压器形式。

由励磁线圈、检测线圈S、检测线圈C和一个椭圆形的转子(与MG 转

子作为一个单元一起旋转)组成。检测线圈S的+S和-S相互偏离90℃。

检测线圈C的+C和-C也以同样的方式相互偏离。线圈S和C相互分

离45℃。当恒频交流电输入励磁线圈，随着电机转子轴上旋转变压器

的椭圆形转子的旋转，与旋转变压器定子之间的间隙发生变化，因此

在检测线圈S和C中互感出恒频的感应电动势。MG ECU利用线圈S

和C的峰值差异计算转子上主磁极的绝对位置，并且根据在指定时间

内转子位置的变化量计算旋转速度。

4.关于强启动发动机，激活车辆保养模式的步骤，文章中没有写

详细，在此把方法补全。不使用智能检测仪的方法如下：

(1)在60s内，执行以下步骤(A)至(D)，将电源开关置于ON(IG)位

置(步骤A)。

(2)选择驻车挡(P)时，完全踩下加速踏板两次(步骤B)。

(3)选择空挡(N)时，完全踩下加速踏板两次(步骤C)。

(4)选择驻车挡(P)时，完全踩下加速踏板两次(步骤D)。

(5)检查并确认多信息显示屏上显示“保养模式”。

(6)踩下制动踏板时，通过将电源开关置于ON(READY)位置启动

发动机。

提示：选择驻车挡(P)的情况下，保养模式下的怠速转速大约为

1000r/min。选择驻车挡(P)的情况下，踩下加速踏板时发动机转速升

高至1500r/min。将加速踏板踩下超过一半，或完全踩下加速踏板时，

发动机转速升高至大约2500r/min。

5.关于安全操作，作者在文章中写的非常清楚，需要强调的是更

换带增压转换器的逆变器时，部件安装和导线的紧固扭矩必须严格按

照维修手册要求操作。