新能源混合动力电动客车在钥匙打到ON挡,但没有打START挡的时候经常出现自行启动的情况,在排查过程中发现了一个奇怪的现象,拔掉配电盒中启动控制电路的熔丝后,按常理发动机不应该再启动,但实际发现仍然会启动。
故障诊断:
①多数车辆存在自启动现象,故障具有普遍性;②之前批次车辆未出现类似问题,故障具有批次性,应关注本批次客车与之前批次客车的任何细微改动;③此批车与之前批次车的启动电路及配电盒未有任何改动,初步排除设计原因;④发动机启动由混合动力系统的ISG电机启动,并不是由传统启动机启动,初步断定不是传统启动电路的故障;⑤配电盒中的启动控制电路可能存在串电现象。
通过以上分析,将重点放在混合动力系统的启动控制电路上面,此车的启动电路原理如图1所示,虚线框内的部分为配电盒内部电路。
启动电路工作原理:企常的启动过程为:钥匙START挡将启动信号送给整车控制器HCM,如图2所示。整车控制器HCM联合AMT控制器TCM共同判断是否满足混合动力ISG电机启动条件,若满足,则使用ISG电机拖动;若不满足,则接通两个启动使能继电器,然后驱动应急启动继电器,使用传统启动机拖动发动机。混合动力客车与传统客车相比有两种启动模式。正常情况下使用ISG电机快速启动模式,启动时间为0.2~0.5s;当混合动力有故障时则使用应急启动模式,即使用传统启动机启动,启动时间为2~5s。
故障分析:正常情况下,拔掉9B和7C之间的启动熔丝F1后,无论是ISG电机启动还是应急启动都不会再起作用,可实际情况是ISG电机仍可顺利启动发动机。检查是否有不经过启动熔丝的其他途径向7C供电的电路。拆开后发现熔丝F1并联着一个熔丝熔断指示电路,如图3所示。其中图3(a)是带熔丝的电流流向,图3(b)是拔掉熔丝之后的电流流向。
从图10-21中可以看到,带熔丝时,来自9B的电流直接通过熔丝F1向7C供电。拔掉熔丝后,电流通过熔丝熔断指示电路继续为7C供电,虽然电流很微弱,但依然可触发整车控制器的启动信号输入管脚,只有断开7C才能彻底断开启动信号。随即进行现场测试,切断配电盒处的7C电路后,发动机果然不会再启动。这样拔掉启动熔丝F1后发动机仍然能启动着的现象就解释通了,同时也排除了从配电盒到整车控制器之间的线路存在问题的可能性。
可是发动机自启动的故障还是没有解决,笔者将焦点锁定在9B线路上,9B并不是由钥匙启动开关直接控制,而是经过仪表前控模块输出,如图4所示。
之所以这样设计,是因为前控制模块加入了发动机转速、后舱门接近开关、空挡检测的逻辑功能,只有当发动机停止、后舱门关闭且变速器处在空挡挡位时才允许9B往外输出电流。但是9B管脚具有自我检测的功能,只要模块一上电,管脚便每隔100s输出一个微弱的检测电流,用来检测负载线路是否断路。整车控制器HCM是不是将这个微弱的检测电流误认为是启动信号,从而导致在没有打钥匙START挡的情况下自行命令混合动力ISG电机启动发动机呢?带着这个假设,笔者随即对整车控制器的7C管脚电路进行分析,如图5所示。从图5中可以看出,管脚内部接有一只滤除高频噪声干扰的旁路电容CRF、整车控制器7C管脚电容CRC,当模块输出检测电流时会给旁路电容充电,随着时间的累积,当CRF两端电压达到设定9值时,就会触发整车控制器发出启动信号。
在配电盒7C管脚输出端增加一个2kΩ左右的搭铁电阻,用来吸收检测电流,如图6所示。测试方案确定后立即通知服务人员进行现场测试,结果验证了笔者的猜想,加上搭铁电阻后发动机没有再自启动,接通钥匙启动挡开关,发动机启动正常。
故障排除:故障原因找到后,对启动电路进行了重新设计,如图7所示。更改后的启动电路增加了一个启动控制继电器,将前控模块启动输出管脚的检测电流与整车控制器接收的启动信号进行有效隔离,既保留了前控模块自身的启动逻辑和负载检测功能,又消除了整车控制器错误识别启动信号的隐患。经现场测试,自启动现象消失,发动机可正常启动。
说明,一是此批车的整车控制器可能修改了接收启动信号的阈值,反应过于灵敏,导致误将微弱的检测电流当作启动信号;二是此批车的前控模块可能增大了检测电流值,以致触发了整车控制器的启动命令。