一辆行驶里程约3.2万km、搭载8ZR-FE发动机的2016款丰田卡罗拉混合动力轿车。车主反映:该车辆偶尔出现无法行驶的故障,同时组合仪表上的主警告灯、发动机故障灯等多个故障指示灯点亮,且多功能显示屏提示“混合动力系统故障,换至P挡”(图1)。
故障诊断:接车后首先试车验证故障现象。踩下制动踏板,按下电源开关,组合仪表上的READY指示灯正常点亮,观察组合仪表,无任何故障指示灯点亮。将挡位置于D挡,车辆能够正常行驶。与车主沟通得知,半年前车辆发生过一次碰撞事故,当时修理厂维修人员更换了前保险杠和左前翼子板,自从做过事故维修后,车辆经常会出现上述故障现象,且故障具有一定的偶发性。
连接故障检测仪(GTS)读取故障代码,无任何故障代码存储。接着使用多种测试方法让故障现象重现,在使用高压水枪对车辆进行淋雨测试时,组合仪表上的多个故障指示灯点亮,并且车辆出现无法行驶的故障。用故障检测仪进行检测,读取的故障代码为“P0A3F21电动机‘A’位置传感器信号振幅最小”“P1CAD49电动机‘A’位置传感器内部电子故障”。查阅维修手册,得知2个故障代码的设置条件及故障可能部位如表1所列。分析表1可知,这2个故障代码均与电动机解析器有关。查阅维修资料得知,卡罗拉混合动力车的混合动力驱动桥内安装了2个解析器(图2),分别监测发电机(MG1)、电动机(MG2)转子磁极位置、速度和旋转方向。解析器的定子包括3种线圈:励磁线圈、检测线圈S和检测线圈C。解析器的转子呈椭圆形,与MG1、MG2的永磁转子相连接,同步转动,椭圆形转子外圆曲线代表永磁转子磁极位置。带转换器的逆变器总成(MG ECU)将预定频率的交流电流输入励磁线圈,随着椭圆形转子的旋转,转子和定子间的间隙发生变化,就会在检测线圈S和检测线圈C上感应出相位差为90°的正弦、余弦感应电流,MG ECU根据检测线圈S和检测线圈C感应电流的波形相位、幅值及脉冲次数,计算出MG1和MG2永磁转子的磁极位置和转速信号,作为MG ECU对MG1、MG2矢量控制的基础信号。当转子从特定位置正向旋转1800时,励磁线圈、检测线圈S和检测线圈C的输出波形如图3所示。