2023年11月28日发(作者:兰博基尼跑车图片及价格)
Maintenance Cases
维修实例
DOI:10.13825/hina.2020.12.011
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2010款广汽丰田凯美瑞混动版无法加速
◆文/深圳李明权劳模创新工作室 钟信红
故障现象
一辆2010款的广汽丰田凯美瑞混合动力车辆,采用丰田混合
动力系统-II(简称THS-II,下同),配备2AZ-FXE汽油发动机和
P311传动桥,使用密封式金属氢化物镍 (Ni-MH)电池,行驶里
程为142 952km。车主反映该车在行驶过程中,多功能显示屏显
示“检查混合动力系统”,同时仪表上故障灯和安全指示灯都同
时点亮(图1),且车辆无法加速。此现象出现有一段时间了,刚开
始出现时故障灯亮进行过故障码清除工作,现在又出现了类似的
故障现象,且故障出现的频率更高。
图1 故障车上的故障灯点亮
故障诊断与排除
在故障诊断前,有必要先了解故障车型HV蓄电池系统的组成
和工作原理。
HV蓄电池系统由HV蓄电池,混合动力车辆转换器(简称
DC-DC转换器,下同)、蓄电池智能单元、HV继电器总成、服务
插销、蓄电池冷却鼓风机总成、辅助电池和蓄电池温度传感器等
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图5 MG2作为发电机
混合动力车辆控制ECU通过相关传感器持续监视HV蓄电池
的充电状态(简称SOC,下同),SOC过低时,混合动力车辆控制
ECU提高发动机的输出功率,使MG1运行以对HV蓄电池充电,
发动机停止时,MG1运行以起动发动机;然后,发动机使MG1运
行以对HV蓄电池充电。如果SOC低或HV蓄电池模块、MG1或
MG2的温度高于规定值,则混合动力车辆控制 ECU限制施加到
驱动轮的原动力大小,直至温度或SOC恢复到正常值,使HV蓄
电池保持在恒定的充电状态(SOC) 范围内,防止HV蓄电池充电
不足或者过度,导致HV蓄电池过早损坏。
车辆的辅助设备,如车灯、音响系统,空调系统(除电动逆
变器压缩机外)以及ECU,均通过直流12V系统供电。由于THS-
II输出的是公称电压直流244.8V,因此使用DC-DC转换器将电
压从直流244.8V转换为直流12V以对辅助蓄电池再充电,混合
动力控制ECU根据辅助蓄电池上的蓄电池温度传感器信号控制
DC-DC转换器,以控制辅助蓄电池充电电压(图6)。
图6 DC-DC转换器工作系统图
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合动力车辆控制ECU通过接收HV蓄电池总成内的4个温度传感器如果HV蓄电池发生故障时,停帧数据会有如下两个特征:
传来的蓄电池表面温度信号,然后通过使用占空比控制对冷却风
扇进行无级驱动,从而使HV蓄电池的温度保持在规定范围内。当压差为1V或者更高)
车辆空调系统运行来降低车内温度时,如果蓄电池温度传感器传
出HV蓄电池温度在正常范围内信号时,混合动力车辆控制ECU
将关闭蓄电池冷却风扇或将风扇转切换为低速。其目的是优先降
低车厢温度,同时也通过位于后窗台板后装饰板中央的进气管冷
却HV蓄电池。
图9 蓄电池冷却系统示意图
本着故障码优先的原则,首先使用丰田专用检测仪GTS,通
过数据链路连接器DLC3连接车辆,进入车辆健康检查,进行所有
故障码的读取,显示两个故障码:P0A80-更换混合型电池组;
P3000-蓄电池控制系统(图10)。
图10 故障车上存储的故障码
保存停帧数据后删除故障码再试车,行驶约10min后,故
障现象重现,用GTS进行检测,仍然显示故障码P0A80。查看
维修手册上关于该故障代码的描述为:蓄电池单元之间的电压
差大于标准值。可能的故障部位为:HV蓄电池、蓄电池智能单
元(图11)。
图11 诊断仪对故障码的描述
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1.一个或者几个蓄电池单元的电压值下降(与下一个单元的电
2.所有蓄电池单元的电压随机输出,无规律。
如果蓄电池智能单元发生故障时,则所有蓄电池单元电压值
有一定的规律。
根据提示检测故障部位,计划进行检查蓄电池智能单元和HV
蓄电池。
丰田专用智能检测仪GTS有读取故障码、数据流、主动测
试及快照等功能,其中读取数据流功能,能在无需拆下任何零件
即可读取开关、传感器、执行器的数值或状态。这种非侵入式检
查非常有用,可在零件或配线受到干扰之前发现间歇性状况或信
号。进行故障排除时,尽早读取数据列表信息可节省诊断时间。
将智能检测仪GTS连接到DLC3,并将电源开关置于ON
(READY)位置, 选择以下菜单项:混合动力控制系统、数据列
表、选择Battery Block Vol-V01toV17。发动机充分暖机并关闭
空调,左脚用力踩下制动踏板,将换挡杆移至D位置,右脚完全
踩下加速踏板时,记录数据列表中的各蓄电池单元电压。根据
表1所示各组奇数组和偶数组之间蓄电池单元电压,检查各组电
压差是否为0.3V或更高。故障车HV蓄电池单元电压实际测量值
如图12所示,可以看出,HV蓄电池组中V07与V08单元的电压压
差为1.46V,大于0.3V,其他各组电压差值都小于0.3V,因此,
可基本排除因蓄电池智能单元引起的故障。
表1 HV蓄电池单元电压压差检查表
奇数组偶数组对比蓄电池单元电压
Battery Block Battery Block 蓄电池单元Vol-
Vol-V01Vol-V02V01→Vol-V02
Battery Block Battery Block 蓄电池单元Vol-
Vol-V03Vol-V04V03→Vol-V04
Battery Block Battery Block 蓄电池单元Vol-
Vol-V05Vol-V06V05→Vol-V06
Battery Block Battery Block 蓄电池单元Vol-
Vol-V07Vol-V08V07→Vol-V08
Battery Block Battery Block 蓄电池单元Vol-
Vol-V09Vol-V10V09→Vol-V10
Battery Block Battery Block 蓄电池单元Vol-
Vol-V11Vol-V12V11→Vol-V12
Battery Block Battery Block 蓄电池单元Vol-
Vol-V13Vol-V14V13→Vol-V14
Battery Block Battery Block 蓄电池单元Vol-
Vol-V15Vol-V16V15→Vol-V16
Battery Block Battery Block 蓄电池单元Vol-
Vol-V17Vol-V14V17→Vol-V14
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图12 故障车HV蓄电池单元电压实际测量值
使用GTS读取故障码出现时的停帧数据,对数据流进行对照
检查分析发现,出现此故障时间和客户描述时间基本一致。在该
车行驶到110 000km或者更少里程数时,就已经出现车主反映的
故障现象。查看HV蓄电池相关数据值,4个蓄电池温度传感器数
值均在正常范围内,蓄电池单元电压中第5、6和8单元电压值较
其他单元电压明显偏低,尤其是第8单元电压只有11.92V(标准
值为12~20V之间),已经低于标准值,且与最高单元电压值差达
2.47V,说明HV蓄电池性能已经开始下降。当蓄电池组之间的电
压差值达到1.2V时,故障灯就会点亮,同时存储P0A80故障码及
停帧数据(图13)。
图13 故障车停帧数据
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该车使用不到5年,使用的是日本松下生产的HV蓄电池,质
保期为5年(或200 000km),质量应该没有问题。会是其他原因导
致蓄电池性能下降导致早期损坏吗?带着这个疑惑,拆下HV蓄电
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图18 定格数据的电压值
看来导致HV蓄电池性能下降的真凶找查,此次还专门到现场进行调查,认为在
到了,原来是HV蓄电池表面附着大量的纤车内空气进入到鼓风机之前存在没有过滤
维毛发灰尘等杂物,导致HV蓄电池散热不
装置的瑕疵,导致杂物随着空气进入到HV
良,长期温度过高,混合动力控制ECU根
蓄电池表面,长期积累后容易引发故障。
据接收的蓄电池温度信号对HV蓄电池充电
随后将蓄电池单元格表面的污垢、灰尘清
电压和电流进行控制,长期充电量不足,
理干净重新安装,并消除故障码后进行路
从而导致HV蓄电池性能下降。那么这么多
试,行驶一段距离后故障灯再次点亮,重
的杂物是从什么地方来的呢?通过上面关
新连接检测仪,故障码仍为P0A80,观察
于HV蓄电池及DC-DC转换器冷却系统的
停帧数据中蓄电池各单元的电压,与清理
介绍了解到,鼓风机将车内空气通过后窗
前没有变化,确认HV蓄电池已损坏。
台板后装饰板中央的进气管抽入HV蓄电池更换新的HV蓄电池,安装完成后清
表面进行冷却。因此,这些杂物应该是车
除故障码试车,车辆恢复正常,查看HV
内空气夹杂着带进来的,说明该车车内卫
蓄电池的数据流中蓄电池各单元的电压正
生状况比较糟糕。从侧面了解到,此车之
常(图18),该车故障被彻底排除。
前是用于营运的,后来才转为非营运的私
家车。
维修小结
针对此类问题,广汽丰田曾联合丰
由于HV蓄电池表面被杂物覆盖,导
田中国以及丰田汽车在国内进行了大量调
致散热效果变差,HV蓄电池表面温度高,
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