2014款寶馬i3電動空調不工作

◆文/福建省陳育彬技能大師工作室 陳育彬

故障現象

一輛2014款寶馬i3純電動汽車，行駛了不到10 000km，在因車廂后部事故而進行維修后，出現了空調系統無法開啟的現象(電動空調壓縮機無法工作)，但是車輛仍然可以正常行駛。

故障診斷與排除

使用寶馬專用診斷設備讀取到多個與高壓系統相關的故障碼(圖1)：21F0E3-高電壓車載電網絕緣電阻低于閾值(故障)；21F0E4-高電壓車載電網絕緣電阻低于警告閾值；222814-高壓車載網絡絕緣電阻低于警告閾值；801383-電控輔助加熱器(高壓)由于識別到高壓車載網絡中的低電壓而關閉。

圖1 故障車內存儲的故障碼

絕緣電阻是在電動汽車或混合動力汽車的高壓電氣系統中，電氣設備(如動力電池組、AC/DC轉換器、DC/DC轉換器、電動空調泵、高壓線束等)正、負極接線端子及其連接線束對外殼、無電氣連接的其他線路、對車身接地之間的某一點短路，其最大泄漏電流所對應的電阻。絕緣電阻的監控通常由BMS(蓄電池管理模塊)確定，激活的高壓部件(例如高壓線)和車輛接地之間的絕緣電阻是否超過或低于要求的最小值。如果絕緣電阻低于最小值，則車輛的零件處于危險電壓之下。此時，BMS系統會根據絕緣電阻的不同分為兩個級別。如果絕緣電阻低于第一個閾值，對人沒有直接危險，因此高壓系統保持激活，不輸出檢查控制信息，但是故障狀態將被保存在故障碼存儲器中。如果絕緣電阻低于第二個更低的閾值時，不僅進行故障記錄，而且也會輸出檢查控制信息，車輛停止高壓電輸出。

電動汽車空調壓縮機不工作的原因分為兩種類型，第一是壓縮機啟動控制條件未達到，影響的因素很多，如制冷劑壓力過低或過高、制冷劑壓力傳感器故障、空調控制開關未打開、蒸發器溫度過低(或蒸發器溫度傳感器故障)、外界溫度過低、水溫過高、總線故障等；第二是壓縮機啟動控制條件已經達到，但是壓縮機仍然不工作，主要原因有：空調壓縮機的低壓12V電源、搭鐵線路故障，壓縮機LIN總線(或CAN總線)線路故障、壓縮機高壓供電熔絲損壞(壓縮機外部高壓供電線路短路)、壓縮機高壓絕緣故障、壓縮機變頻器損壞、空調控制器損壞等。

由于該寶馬i3電動汽車能夠正常行駛，組合儀表也沒有輸出檢查控制信息，顯然高壓車載網絡的絕緣電阻值低于第一閾值。絕緣電阻的檢測方法通常有兩種，分別是診斷儀器檢測法和絕緣電阻測試儀檢測法。所謂診斷儀器檢測法，就是通過診斷儀器，讀取BMS系統(寶馬i3稱為SME存儲器管理電子裝置)內的絕緣電阻數據流，該數值一般大于4～5MΩ。如果使用絕緣電阻測試儀，必須是在斷開動力電池高壓電的前提下，對相應的高壓部件進行測試，絕緣電阻通常大于20MΩ。根據診斷儀器對故障碼含義的解釋，診斷系統將對高壓車載網絡的絕緣電阻進行持續監控，如果絕緣電阻低于210kΩ的閾值(故障)，則識別為故障。如果出現故障持續時長達到2min，故障將被記錄。

使用寶馬ISTA/D診斷軟件檢測，進入SME(存儲器管理電子裝置)讀取數據流，發現在該車SME系統中并沒有提供絕緣電阻的數據流。目視檢查高壓部件和線束，發現電動空調泵和EME電機電子裝置(圖2)外部均有輕微變形的痕跡。

圖2 故障車上的EME電機電子裝置

斷開前機艙左側的維修安全開關(圖3)，同時拆卸前機艙右側的低壓12V蓄電池，拔下后部機艙內的高壓線束，使用絕緣電阻測試儀測量各高壓線束的絕緣電阻，發現連接到電動高壓空調泵高壓線束的絕緣電阻值較低。檢查連接到空調泵的高壓線束，未發現明顯變形，單獨測量該段高壓線束，絕緣阻值大于1GΩ。初步判斷是電動高壓空調泵不良，導致絕緣電阻低于第一閾值。為了進一步驗證，維修人員拔下高壓空調泵，重新連接蓄電池負極和安全開關，打開點火開關，此時雖然不能上電，且組合儀表上的READY燈不點亮，但是絕緣電阻值過低的故障碼卻沒有再次出現。維修人員更換高壓空調泵(圖4)后，對高壓系統進行復位，完成上電操作，READY燈正常點亮，使用診斷儀器檢測，系統也沒有出現絕緣電阻過低的故障碼。

圖3 故障車上的維修安全開關

圖4 故障車上的空調泵

在加注制冷劑時，維修人員發現空調系統無法開啟，電動空調壓縮機仍然不工作。使用診斷儀器對全車控制單元進行掃描，未發現有相關的故障碼。根據空調系統的電路圖(圖5)，檢查高壓空調泵上的低壓插頭，12V電源線、搭鐵線路均正常，測量2號針腳LIN控制線的波形也正常。

圖5 故障車型空調系統電路

仔細查看高壓系統線路圖，發現電控輔助加熱器(PTC)與電動空調高壓泵均由400V的高壓電驅動，該熔絲位于EME(電機電子裝置)內部。結合故障碼“801383-電控輔助加熱器(高壓)由于識別到高壓車載網絡中的低電壓而關閉”，基本可以判定電控輔助加熱器與高壓空調泵均無高壓電，從而導致這兩個高壓部件不工作。拆檢EME電機電子裝置，使用萬用表測量EME內部的熔絲，發現該熔絲已經斷路(圖6)。換上通型號的熔絲(80A/400V)后試車，該車空調系統恢復正常，故障被徹底排除。

圖6 故障車EME內部熔絲

維修小結

本案例中，故障車寶馬i3電動汽車由于出現后部事故，導致高壓空調泵外部受損變形，進而導致EME(電機電子裝置)內的80A高壓熔絲燒斷。事故修復后，由于互鎖電路仍然正常，車輛能夠完成上電操作(READY燈正常點亮)，雖然EME內的熔絲燒斷，電動空調高壓泵的高壓線束正極部分沒有與高壓系統相連，但負極部分還是連接的，所以SME(存儲器管理電子裝置)能夠通過漏電傳感器(或電壓/電流傳感器)監測到絕緣電阻低于第一閾值的故障。同時由于PTC與空調泵共用一個高壓熔絲，所以診斷系統會存儲“801383-電控輔助加熱器(高壓)由于識別到高壓車載網絡中的低電壓而關閉”的故障碼。維修技術人員只有對電動汽車的構造與原理有了清晰的了解，同時借助診斷儀器、絕緣電阻測試儀，結合電路圖的分析，才能準確、快速地找到故障部位，并順利排除電動汽車的疑難故障。