混合動力電動客車自起動故障診斷與排除

趙 佳，王 力，劉清波

（中通客車新能源工程部，山東 聊城 252000）

1 故障現(xiàn)象

接公司售后服務(wù)人員反饋，一批出廠不久的新能源混合動力電動客車在鑰匙打到ON檔，但沒有打START檔的時候經(jīng)常出現(xiàn)自行起動的情況，維修人員在接近發(fā)動機時存在安全隱患，客戶對此表示十分憂慮，希望盡快查明原因排除故障。售后服務(wù)人員在排查過程中發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象，拔掉配電盒中起動控制電路的熔斷絲后，按常理發(fā)動機不應(yīng)該再起動，但實際發(fā)現(xiàn)仍然會起動。

2 故障分析

設(shè)計人員不在現(xiàn)場，通過電話與現(xiàn)場服務(wù)人員進行仔細(xì)溝通，初步做如下分析:①多數(shù)車輛存在自起動現(xiàn)象，故障具有普遍性；②之前批次車輛未出現(xiàn)類似問題，故障具有批次性，應(yīng)關(guān)注本批次客車與之前批次客車的任何細(xì)微改動；③此批車與之前批次車的起動電路及配電盒未有任何改動，初步排除設(shè)計原因；④發(fā)動機起動由混合動力系統(tǒng)的ISG電機起動，并不是由傳統(tǒng)起動機起動，初步斷定不是傳統(tǒng)起動電路的故障；⑤配電盒中的起動控制電路可能存在串電現(xiàn)象。通過以上分析，筆者將重點放在混合動力系統(tǒng)的起動控制電路上面，此批車的起動電路原理圖如圖1所示，虛線框內(nèi)的部分為配電盒內(nèi)部電路。

3 起動電路工作原理

正常的起動過程為:鑰匙START檔將起動信號送給整車控制器HCM （圖2），整車控制器HCM聯(lián)合AMT控制器TCM共同判斷是否滿足混合動力ISG電機起動條件，若滿足，則使用ISG電機拖動；若不滿足，則接通兩個起動使能繼電器，然后驅(qū)動應(yīng)急起動繼電器，使用傳統(tǒng)起動機拖動發(fā)動機。混合動力客車與傳統(tǒng)客車相比有兩種起動模式，正常情況下使用ISG電機快速起動模式，起動時間約為0.2～0.5 s；當(dāng)混合動力有故障時則使用應(yīng)急起動模式，即使用傳統(tǒng)起動機起動，起動時間約為2～5 s。

4 故障診斷

正常情況下，拔掉9B和7C之間的起動熔斷絲F1后，無論是ISG電機起動還是應(yīng)急起動都不會再起作用，可實際情況是ISG電機仍可順利起動發(fā)動機。想到這個奇怪的現(xiàn)象，筆者從倉庫借出一個相同批次生產(chǎn)的的配電盒，檢查是否有不經(jīng)過起動熔斷絲的其它途徑向7C供電的電路。拆開后發(fā)現(xiàn)熔斷絲F1并聯(lián)著一個熔斷絲熔斷指示電路，如圖3所示，其中圖3a是帶熔斷絲的電流流向，圖3b是拔掉熔斷絲之后的電流流向。

從圖3中可以看到，帶熔斷絲時，來自9B的電流直接通過熔斷絲F1向7C供電。拔掉熔斷絲后，電流通過熔斷絲熔斷指示電路繼續(xù)為7C供電，雖然電流很微弱，但依然可觸發(fā)整車控制器的起動信號輸入管腳，只有斷開7C才能徹底斷開起動信號。筆者隨即電話聯(lián)系服務(wù)人員進行現(xiàn)場測試，切斷配電盒處的7C電路后，發(fā)動機果然不會再起動。這樣拔掉起動熔斷絲F1后發(fā)動機仍然能起動著的現(xiàn)象就解釋通了，同時也排除了從配電盒到整車控制器之間的線路存在問題的可能性。

可是發(fā)動機自起動的故障還是沒有解決，筆者將焦點鎖定在9B線路上，9B并不是由鑰匙起動開關(guān)直接控制，而是經(jīng)過儀表前控模塊輸出，如圖4所示。

之所以這樣設(shè)計，是因為前控模塊加入了發(fā)動機轉(zhuǎn)速、后艙門接近開關(guān)、空檔檢測的邏輯控制功能，只有當(dāng)發(fā)動機停止、后艙門關(guān)閉且變速器處在空檔檔位時才允許9B往外輸出電流。但是9B管腳具有自我檢測的功能，只要模塊一上電，管腳便每隔100 s輸出一個微弱的檢測電流，用來檢測負(fù)載線路是否斷路。筆者大膽猜想，整車控制器HCM是不是將這個微弱的檢測電流誤認(rèn)為是起動信號，從而導(dǎo)致在沒有打鑰匙START檔的情況下自行命令混合動力ISG電機起動發(fā)動機呢？帶著這個假設(shè)，筆者隨即對整車控制器的7C管腳電路（圖5）進行分析。 從圖5中可以看出，管腳內(nèi)部接有一只濾除高頻噪聲干擾的旁路電容CRF，當(dāng)模塊輸出檢測電流時會給旁路電容充電，隨著時間的累積，當(dāng)CRF兩端電壓達(dá)到設(shè)定閾值時，就會觸發(fā)整車控制器發(fā)出起動信號。

為了驗證這個猜想，筆者設(shè)計了一套臨時測試電路，在配電盒7C管腳輸出端增加一個2 kΩ左右的搭鐵電阻，用來吸收檢測電流，如圖6所示。測試方案確定后立即通知服務(wù)人員進行現(xiàn)場測試，結(jié)果驗證了筆者的猜想，加上搭鐵電阻后發(fā)動機沒有再自起動，接通鑰匙起動檔開關(guān)，發(fā)動機起動正常。

5 電路改進及故障排除

故障原因找到后，筆者對起動電路進行了重新設(shè)計，見圖7。更改后的起動電路增加了一個起動控制繼電器，將前控模塊起動輸出管腳的檢測電流與整車控制器接收的起動信號進行有效隔離，既保留了前控模塊自身的起動邏輯和負(fù)載檢測功能，又消除了整車控制器錯誤識別起動信號的隱患。方案確定后，立即通知服務(wù)人員利用配電盒內(nèi)的備用繼電器更改起動線路。經(jīng)現(xiàn)場測試，自起動現(xiàn)象消失，發(fā)動機可正常起動。

6 故障總結(jié)

經(jīng)過3天努力故障雖然解決了，卻留給筆者一個疑問，同樣的起動電路，為什么之前幾批車輛未出現(xiàn)自起動的故障呢？筆者認(rèn)為有兩個原因:一是此批車的整車控制器可能修改了接收起動信號的閾值，反應(yīng)過于靈敏，導(dǎo)致誤將微弱的檢測電流當(dāng)作起動信號；二是此批車的前控模塊可能增大了檢測電流值，以致觸發(fā)了整車控制器的起動命令。為避免再次出現(xiàn)類似故障，后續(xù)車輛的起動電路全部按照圖7所示的原理進行設(shè)計，市場反饋良好，未出現(xiàn)自起動現(xiàn)象。

混合動力客車的起動電路比傳統(tǒng)客車的起動電路更加復(fù)雜，很難一下子就找出問題的根源。解決此類故障應(yīng)充分掌握控制模塊的輸出控制邏輯和整車控制器的工作原理，認(rèn)真分析每一個可能引起故障的細(xì)節(jié)，理清思路循序漸進逐個排除，故障便會迎刃而解。