一辆行驶里程约11.7万km的2009年一汽丰田普锐斯(PRIUS)混合动力汽车。根据车主反映:该车在地下车库停放20余天未正常使用。进入车辆后按下一键启动电源开关,READY灯不点亮,混合动力系统故障kT;点亮,挡位指示灯连续闪烁,车辆无法启动。
故障诊断:丰田普锐斯采用了THS-II系统(Toyota Hybrid System),将VVT-i发动机与2个电动机结合在一起。主要由变速驱动桥总成、MG1和MG2电机总成、HV蓄电池、变频器总成、HV-ECU以及阿特金森循环发动机等组成。电动机向整车提供动力,发动机在不同工况下(加速或中高速)切入提供辅助动力,其结构如图1所示。
驱动桥总成主要负责启动发动机后根据实际工况以适当的比例分配发动机和电动机的驱动力,直接驱动车辆;MG1和MG2电机总成提供车辆所需的驱动力及实现能量转化;在HV蓄电池能量不足(≤30%)时启动发动机利用电机旋转发电进行充电,并在减速或制动过程中把制动能量转变成电能输送到HV蓄电池储存起来,即制动能量回收。HV蓄电池根据车辆实际工况对外输出能量或在能量回收时储存电能。变频器总成由增压转换器、DC/DC转换器和空调变频器组成。主要将HV蓄电池的高压DC转换为高压AC驱动MG1和MG2工作;并能将DC201.6V的电压降至DC12V为车身电器组件供电及辅助蓄电池再次充电;还能将HV蓄电池的额定电压DC201.6V转换为AC201.6V驱动空调系统的电动变频压缩机工作。HV-ECU接收传感器及车上其他ECU(发动机ECU、蓄电池ECU、制动防滑控制ECU和EPS-ECU等)发送的信息,分析运算所需要的转矩和功率,并将计算结果发送给车上其他ECU控制执行器工作。
根据车主反映的情况,笔者决定先对车辆进行启动,发现无法启动车辆;尝试利用丰田Intelligent Tester日故障诊断仪连接诊断接口,发现故障诊断仪无法进入系统读取故障信息。
首先,排查诊断仪无法进入系统的原因。1.用汽车专用数字万用表的正极表笔测量DLC3诊断口的+B端电压为12.64V,正常;2.测量TC端的电压为11.84V,正常;I SIL端电压为12.23V,正常;4.CANH端电压为1.8V,不正常(正常值为2.5V~2.6V);5.CANL端电压为1.7V,不正常(正常值为2.3V~2.4V)。从以上检测结果分析,车载网络信号也存在故障。排除由诊断口引起的故障原因。
其次,根据检测到车载网络信号不正常,结合挡位指示灯连续闪烁的故障现象,笔者分析可能是自动变速器控制单元(ECU)存在故障,发送错误信号致使车载网络电压不正常,引起混动系统控制单元(HV-ECU)无法正常工作,导致车辆无法启动。为了验证这一故障设想,遵循由简到繁的排故原则,先断开自动变速器控制单元的线束接头,分别对其针脚进行电压测量,以判断故障点存在于ECU的硬件还是线路中。当测量自动变速器控制单元的+B端线时,电压为0.83V(正常值为12V左右),由此可以得出自动变速器控制单元没有电源电压输入无法正常工作,导致换挡控制执行器不工作。查阅普锐斯维修手册,自动变速器控制单元的+B端是由1个20A的HEV熔丝供电的;断开蓄电池的负极,从发动机舱的保险盒取下HEV的熔丝,用万用表检测其电阻值,为∞。由此断定HEV的熔丝已熔断,更换一个同等规格的熔丝,接上蓄电池的负极。重新按下一键启动开关,READY灯不点亮,混合动力系统故障灯仍然点亮,车辆还是无法启动。但挡位指示灯不再闪烁,再次检测DLC3诊断口的CANH端电压为2.5V,正常;CANL端电压为2.4V,正常;由此判定笔者的设想是正确的。