奔馳EQC新能源車技術(shù)特點(diǎn)及典型故障三例（下）

◆文/河南 劉勤中

（接上期）

案例2 2021款奔馳EQC4004MATIC高壓動(dòng)力電池過熱報(bào)警

故障現(xiàn)象

一輛2021 款奔馳EQC 4004 MATIC（COD E801），行駛里程為13419km，VIN碼為L(zhǎng)E42938901L 02＊＊＊＊，儀表臺(tái)上顯示紅色高壓動(dòng)力電池標(biāo)志和文字報(bào)警信息“高壓動(dòng)力電池過熱，停車，所有人下車！盡可能停在露天空曠處”（圖7），且車輛無(wú)法行駛，后臺(tái)RTM報(bào)警。

故障診斷與排除

通過試車發(fā)現(xiàn)，該車無(wú)法進(jìn)入就緒狀態(tài)（READY），也無(wú)法掛檔。連接診斷儀進(jìn)行快速測(cè)試，傳動(dòng)系統(tǒng)控制單元N127中存有故障碼U005588-與混合動(dòng)力控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（CAN）總線的通信存在功能故障，總線關(guān)閉（圖8）。另外，所有的高壓部件均無(wú)法通信。

圖7 故障車儀表臺(tái)上的報(bào)警信息

圖8 故障車上存儲(chǔ)的故障碼

電驅(qū)動(dòng)控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)CAN（也叫混合動(dòng)力CANED），網(wǎng)關(guān)是傳動(dòng)系統(tǒng)控制單元N127，連接著與電驅(qū)動(dòng)相關(guān)的高低壓控制模塊，包括：N12發(fā)聲器（SOGE）、N82/2蓄電池管理系統(tǒng)門戶控制單元、N82/3蓄電池管理系統(tǒng)控制單元、N82/4蓄電池管理系統(tǒng)控制單元、N83/1直流/直流轉(zhuǎn)換器控制單元、N83/11高壓動(dòng)力電池交流充電器、N112/9控制單元HERMES、N116/5直流充電連接單元。

傳動(dòng)系統(tǒng)控制單元N127的任務(wù)包括:牽引力管理、能源管理、傳動(dòng)系統(tǒng)熱量管理、高壓和低壓調(diào)節(jié)、車載診斷系統(tǒng)、連接總線系統(tǒng)之間的接口（網(wǎng)關(guān)）。圖9為2021款奔馳EQC的整車網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。

電驅(qū)動(dòng)控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)CANED包含HERMES遠(yuǎn)程通信控制單元N112/9的原因是：在中國(guó)市場(chǎng)銷售的所有新能源車（含純電動(dòng)、插電混動(dòng)）必須裝備實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)（RTM），這是車輛生產(chǎn)、上牌、獲得補(bǔ)貼及綠牌的前提條件。車輛運(yùn)行及充電的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送至DAIMLER數(shù)據(jù)平臺(tái)并轉(zhuǎn)至政府平臺(tái)。按照GB/T32960要求，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)每30s發(fā)送一次，故障時(shí)每1s發(fā)送一次；車輛出現(xiàn)相關(guān)報(bào)警時(shí)，報(bào)警信息同步發(fā)送至政府平臺(tái)及呼叫中心。實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警級(jí)別及處理要求如表1所示。

表1 實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警級(jí)別及處理要求

圖9 2021款奔馳EQC的整車網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)故障碼和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析，導(dǎo)致故障車出現(xiàn)動(dòng)力電池過熱報(bào)警的可能原因有：電驅(qū)動(dòng)控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)CANED部件電氣故障；CANED分配器進(jìn)水導(dǎo)致電氣故障；CANED線路故障。

拆檢位于右前門檻下方的電驅(qū)動(dòng)控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)CANED分配器X30/71（圖10），未發(fā)現(xiàn)有進(jìn)水、腐蝕等異常現(xiàn)象；用萬(wàn)用表測(cè)量CANED的信號(hào)電壓，CANH和CANL都是0.5V，不正常。

圖10 CANED分配器X30/71的安裝位置

逐一拔下電驅(qū)動(dòng)控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)CANED分配器X30/71上的插頭發(fā)現(xiàn)，當(dāng)拔下某個(gè)插頭后CANED的信號(hào)電壓恢復(fù)正常，CANH為2.7V，CANL為2.3V，同時(shí)儀表臺(tái)上出現(xiàn)白色文字提示“行車聲音提示停止運(yùn)作”。再次用診斷儀進(jìn)行快速測(cè)試發(fā)現(xiàn)，電驅(qū)動(dòng)控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)CANED的其他部件都可以正常通信，只有發(fā)聲器控制單元（SOGE）N12無(wú)法通信。

因?yàn)樵谒胁僮髂Ｊ较拢绕涫窃诘退傩旭倳r(shí)，如果車輛非常安靜，就會(huì)存在不被其他道路使用者注意到的危險(xiǎn)，或直至非常晚的階段才被注意到，因此，在低速行駛時(shí)，位于后備箱右側(cè)的發(fā)聲器控制單元N12會(huì)促動(dòng)H4/11前部發(fā)聲器和H4/135后部發(fā)聲器發(fā)出警告音（圖11），以提示其他道路使用者。前部發(fā)聲器位于車輛的右前方，發(fā)動(dòng)機(jī)艙的底部；后部發(fā)聲器位于底板的后部區(qū)域。在車速處于0～30km/h時(shí)，H4/11前部發(fā)聲器和H4/135后部發(fā)聲器會(huì)根據(jù)車速和油門踏板位置，產(chǎn)生音頻信號(hào)；當(dāng)車速高于30km/h時(shí)，發(fā)聲器停用，因?yàn)檩喬ピ胍艉惋L(fēng)噪已足夠被感知。

圖11 故障車型發(fā)聲器控制系統(tǒng)電路

根據(jù)上述檢測(cè)結(jié)果分析，故障車的故障范圍被縮小到電驅(qū)動(dòng)控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)CANED分配器X30/71到N12發(fā)聲器控制單元（SOGE）之間的CANED信號(hào)線故障，或是N12存在電氣故障。拆檢位于后備箱右側(cè)的發(fā)聲器控制單元N12，發(fā)現(xiàn)插頭沒有腐蝕現(xiàn)象；測(cè)量CANED的兩根信號(hào)線與車身之間的電阻值，均在4Ω左右，說(shuō)明存在對(duì)地短路的故障。順著線束走向檢查發(fā)現(xiàn)，地毯下的線束因?yàn)椴季€不當(dāng)，導(dǎo)致CANED信號(hào)線（CANH藍(lán)黃色，CANL藍(lán)色）受到擠壓，出現(xiàn)破損現(xiàn)象，使得其對(duì)地短路（圖12）。處理并修復(fù)該處線束后試車，該車各項(xiàng)功能恢復(fù)正常，故障被徹底排除。

圖12 故障車上CANED信號(hào)線被擠壓導(dǎo)致破損

案例3 2020款奔馳EQC4004MATIC新車高壓系統(tǒng)報(bào)警

故障現(xiàn)象

一輛2020款奔馳EQC4004MATIC（CODE 800）新車，VIN碼為L(zhǎng)E42938901L02＊＊＊＊，行駛里程才18km。該車有時(shí)會(huì)出現(xiàn)無(wú)法就緒（READY）的現(xiàn)象，且儀表臺(tái)上出現(xiàn)紅色高壓系統(tǒng)故障報(bào)警（蓄電池+感嘆號(hào)圖標(biāo)）。

故障診斷與排除

試車發(fā)現(xiàn)該車為偶發(fā)性故障。連接診斷儀進(jìn)行快速測(cè)試，N82/4蓄電池管理系統(tǒng)控制單元設(shè)置了故障碼P0A0B00-高壓車載電網(wǎng)的互鎖回路存在功能故障；N83/11充電裝置設(shè)置了故障碼P0A0A00-高壓車載電網(wǎng)的互鎖回路存在電器故障；N116/5直流充電連接單元設(shè)置了故障碼P0A0E00-高壓車載電網(wǎng)的互鎖回路存在偶發(fā)的功能故障。

對(duì)于電動(dòng)汽車由于存在高壓電，其安全預(yù)防措施中非常重要的一項(xiàng)就是引入了高壓互鎖回路（HVIL）。高壓互鎖回路沿著整個(gè)高壓車載電氣系統(tǒng)導(dǎo)線回路排布，經(jīng)過所有高壓部件及其電氣接頭。拆下電氣接頭或蓋板會(huì)導(dǎo)致互鎖回路中斷。當(dāng)回路中的信號(hào)傳輸中斷時(shí)，高壓動(dòng)力電池中的高壓電接觸器開關(guān)就會(huì)斷開，整個(gè)高壓電氣系統(tǒng)關(guān)閉，以防止發(fā)生觸電事故。

奔馳EQC的高壓部件及互鎖線路示意圖（局部）如圖13所示。蓄電池管理系統(tǒng)控制單元發(fā)出±20mA（88Hz）的互鎖電路信號(hào)，流經(jīng)所有高壓車載電氣系統(tǒng)部件，并持續(xù)監(jiān)測(cè)回來(lái)的互鎖電路信號(hào)。在每個(gè)可移動(dòng)但不可松開的高壓連接中都有一個(gè)跨接線，將高壓觸點(diǎn)隱藏起來(lái)。斷開或松開高壓連接時(shí)，跨接線會(huì)中斷互鎖電路。互鎖電路還可以通過高壓部件的12V控制單元連接器在串聯(lián)電路中進(jìn)行開關(guān)。當(dāng)分開控制單元連接器時(shí)，互鎖電路通過互鎖輸入單元和輸出單元的觸點(diǎn)斷開，但行駛期間斷開互鎖電路，不會(huì)導(dǎo)致高壓車載電氣系統(tǒng)斷開。僅在換擋桿位于N或P擋超過3s，且車速低于5km/h時(shí)才會(huì)關(guān)閉高壓車載電氣系統(tǒng)。此外，換擋桿位于D擋時(shí)，打開發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋也會(huì)斷開高壓車載電氣系統(tǒng)。關(guān)閉啟動(dòng)開關(guān)后，如果互鎖電路中出現(xiàn)故障，則車輛不會(huì)啟動(dòng)。如果互鎖電路中存在故障，則車輛靜止功能中斷（啟動(dòng)開關(guān)關(guān)閉），且高壓車載電氣系統(tǒng)停用。

圖13 奔馳EQC的高壓部件及互鎖線路示意圖（局部）

電力電子裝置控制單元N129/1和N129/2，蓄電池管理系統(tǒng)控制單元N82/2，N82/3和N82/4，高壓動(dòng)力電池交流電充電器N83/11以及直流/直流轉(zhuǎn)換器控制單元N83/1都裝有互鎖信號(hào)的評(píng)估電路。互鎖電路信號(hào)發(fā)送器位于兩個(gè)蓄電池管理系統(tǒng)控制單元N82/3或N82/4中。在每個(gè)啟用的高壓部件中，都有一個(gè)互鎖評(píng)估邏輯電路用于執(zhí)行自身評(píng)估，確定互鎖電路信號(hào)的故障狀態(tài)（例如斷路，短路）。在其他部件（如電動(dòng)制冷劑壓縮機(jī)A9/6、高壓正溫度系數(shù)（PTC）加熱器N33/4和N33/5）中，則沒有互鎖評(píng)估電路，只是直線通過，以使互鎖電路完成閉環(huán)。

此外，互鎖電路還經(jīng)過高壓斷開裝置S7（含電路30c）。如果發(fā)生碰撞，輔助防護(hù)系統(tǒng)（SRS）控制單元N2/10會(huì)對(duì)碰撞強(qiáng)度進(jìn)行區(qū)分。如果碰撞強(qiáng)度較低，只有安全帶張緊器展開，而高壓切斷可逆，關(guān)閉啟動(dòng)開關(guān)后重新啟動(dòng)，如果沒有絕緣故障，則高壓車載電氣系統(tǒng)將再次啟動(dòng)。如果碰撞強(qiáng)度較高，就會(huì)引爆安全氣囊，則高壓切斷將不可逆，通過觸發(fā)燃爆熔絲（F63）斷開30c信號(hào)線來(lái)永久切斷高壓。此外，如果高壓斷開裝置S7斷開，則電路30c信號(hào)線路也會(huì)中斷，且同時(shí)關(guān)閉高壓車載電氣系統(tǒng)、充電系統(tǒng)和電傳動(dòng)系統(tǒng)。

根據(jù)故障現(xiàn)象和互鎖電路的工作原理分析，故障車出現(xiàn)無(wú)法啟動(dòng)的可能原因有：蓄電池管理系統(tǒng)控制單元軟件問題；某個(gè)互鎖回路的插頭虛接；某個(gè)互鎖回路的部件內(nèi)部電氣故障。

嘗試對(duì)3個(gè)蓄電池管理系統(tǒng)控制單元（N83/2，N82/3和N82/4）的軟件進(jìn)行升級(jí)，均未發(fā)現(xiàn)新軟件；對(duì)高壓系統(tǒng)進(jìn)行斷電后，檢查互鎖回路的所有插頭，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高壓分配器F34/6上的PTC加熱器N33/5的供電線高壓插頭（圖14）沒有插到鎖止位置。高壓動(dòng)力電池PTC加熱器N33/5的供電線虛接，導(dǎo)致互鎖電路偶發(fā)性斷路，高壓系統(tǒng)保護(hù)性關(guān)閉。檢查所有互鎖回路插頭并重新安裝，接通高壓系統(tǒng)后試車，該車故障不再出現(xiàn)，故障被徹底排除。

維修小結(jié)

奔馳EQC車系采用了7大安全措施，除上文中介紹的互鎖電路（HVIL）監(jiān)測(cè)互鎖電路以外，還有以下6項(xiàng)安全措施：

1.帶電部件的接觸保護(hù)。防止意外接觸帶電零件的措施（直接/間接），比如高壓動(dòng)力電池內(nèi)部的冷卻水泄漏。

圖14 故障車上松脫的高壓插頭

2.高壓和低壓之間安裝電流隔離設(shè)備。高壓電勢(shì)與車輛接地全極絕緣，這意味著出現(xiàn)簡(jiǎn)單故障時(shí)沒有觸電的危險(xiǎn)。家用電器是共用接地，但EQC高壓系統(tǒng)自成回路，與車身沒有任何接觸。

3.顏色編碼和警告提示。高壓車載電氣系統(tǒng)的所有部件均標(biāo)有黃色警告標(biāo)簽，同時(shí)，通過線路上的顏色（橙色）即可識(shí)別所有的高壓電氣線路。高壓部件上的橙色高壓線和警告提示，可提高車間人員的安全意識(shí)。

4.絕緣電阻監(jiān)測(cè)。蓄電池管理系統(tǒng)控制單元具有絕緣監(jiān)測(cè)功能，可檢測(cè)整個(gè)高壓車載電氣系統(tǒng)中的絕緣故障。

當(dāng)絕緣電阻處于500～100Ω/V時(shí)，發(fā)出黃色消息作為警告。當(dāng)絕緣電阻小于100Ω/V時(shí)發(fā)出紅色消息作為報(bào)警，關(guān)閉啟動(dòng)開關(guān)后重新啟動(dòng)時(shí)，紅色報(bào)警信息不再顯示，同時(shí)接觸器不再嚙合，無(wú)法進(jìn)行診斷，且禁用高壓車載電氣系統(tǒng)電源。

5.高壓斷開裝置。根據(jù)WIS文檔基于診斷斷開電源之后，確保切斷整個(gè)高壓車載電氣系統(tǒng)（互鎖電路和終端30c開路），并確保不會(huì)由于“啟動(dòng)開關(guān)ON”導(dǎo)致系統(tǒng)重新啟動(dòng)。另外，還可通過合適的民用鎖鎖住高壓斷開裝置，以進(jìn)一步確保高壓車載電氣系統(tǒng)不會(huì)被重新啟動(dòng)。通過高壓斷開裝置可以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)放電（在5s內(nèi)電壓低于60V）和被動(dòng)放電（在120s內(nèi)電壓低于60V）。

6.發(fā)生碰撞時(shí)切斷高壓車載電氣系統(tǒng)。識(shí)別到碰撞時(shí)，系統(tǒng)將觸發(fā)輔助約束系統(tǒng)控制單元驅(qū)動(dòng)的煙火分離器F63，以斷開30c電路。另外，還將通過接觸器全極斷開電源和存儲(chǔ)單元、停用發(fā)電機(jī)（電動(dòng)機(jī)和DC/DC轉(zhuǎn)換器）、將中間電路電容器放電至危險(xiǎn)電壓范圍以下的水平。（全文完）