五洲龙混合电动大客车无法启动检修

五洲龙混合电动大客车无法启动检修

一辆深圳市五洲龙汽车公司研制的混合电动大客车出现一种奇特的故障：驾驶员正常挂挡起步时车辆不能行驶，驾驶员只得将挡位推回到空挡，重复试了几次车辆仍无法起步，尝试踩油门踏板车辆依然不能起步，但在空挡时踩油门踏板发动机能随之变化，车辆只得拖回车间修理。故障诊断：

1．车载显示屏出现故障码“1”的过电流故障

这款混合电动大客车最初使用铅酸\t"/article/sort0253/sort0254/sort0547/_blank"蓄电池加超级电容作动力电源，现使用九组磷酸亚铁锂电池，直流工作电压为335V，采用大连生产的55kw三相变频调速驱动电机，其核心部件车载主\t"/article/sort0253/sort0254/sort0547/_blank"变频器，是由该公司自行研发的。我们从资料和使用常识知道，该车在起步或低速行驶时采用的是纯电动模式，即由动力电池向主驱动电机供电，输出机械动力推动车辆起步与行驶。

该车辆出现不能起步故障应是在电机驱动系统，此时电控离合器处于分离状态，与发动机是否有动力输出是没有关系的。排除此故障应集中考虑与主驱动电机相关连的电路系统，如动力电池蓄电能力下降电压不足、主驱动电机本体漏电短路或缺相、主\t"/article/sort0253/sort0254/sort0547/_blank"变频器出现硬故障等原因，可能涉及的电路包括有高压及低压等较复杂的电路。

（1）故障码“1”提示应查找过电流故障

重新启动发动机，空挡时加油发动机提速顺畅，将变速杆分别挂入R，N，D挡，车载显示屏显示挡位切换正常，显示屏也没有出现任何故障码，显示车辆的高压电源为330V，虽比电池的标称350V电压稍低，仍属正常范围。检查低压\t"/article/sort0253/sort0254/sort0547/_blank"蓄电池电压亦属正常，但当换挡手柄挂入R、D挡时，车辆确实不能起步，略等数秒钟后，车载显示屏上出现故障码“1”的提示，这时动力电池实际的输出电流只为0。分析上述情况，初步说明该车的动力电源系统正常，造成本车辆不能起步和行驶的故障，应属于其电控系统不正常而引起的。（2）过电流保护与主\t"/article/sort0253/sort0254/sort0547/_blank"变频器的基本电路分析

故障码“1”说明高压电源供给系统，出现了“过电流”故障。在该车的电路系统中，主要是指高压电池输出了过大的电流，或是主\t"/article/sort0253/sort0254/sort0547/_blank"变频器输出过大的电流，两者均起保护作用。前者是指直流电流，用以保护价值昂贵的动力电池不致输出过大的电流而损坏，而后者是指交流电流，则是避免主\t"/article/sort0253/sort0254/sort0547/_blank"变频器向三相交流主驱动电机输出过大的电流，用以保护主\t"/article/sort0253/sort0254/sort0547/_blank"变频器不会过载损坏。

\t"/article/sort0253/sort0254/sort0547/_blank"混合动力车辆除了配置常规柴油发动机的动力装置外，还增加一套高压电源电机驱动系统。车辆起步和低速时由动力电池提供电能，经主\t"/article/sort0253/sort0254/sort0547/_blank"变频器将电池的直流电，转换为三相交流电供给主驱动电机，以产生动能驱动车辆行驶；当车速到达20km/h以上时，电控离合器结合，发动机的动力参与驱动，与电机组合共同传递动力输出。其基本结构包括有柴油机、驱动电机、动力电池、主\t"/article/sort0253/sort0254/sort0547/_blank"变频器等等。其中核心部件由主\t"/article/sort0253/sort0254/sort0547/_blank"变频器控制，所以此处将主\t"/article/sort0253/sort0254/sort0547/_blank"变频器整体结构原理作简要介绍。

\t"/article/sort0253/sort0254/sort0547/_blank"变频器主要包括三部分电路：高低压控制电路、程控电路、信号部分电路。高低压控制电路主要由动力电池、储能电容、直流接触器、IGBT三相桥等部件组成；程控部分主要由驱动板、程控板、CPU226核心模块、EM235模块等组成；信号电路部分主要由电流传感器、PLC板和排线等，

IS1/IS2/IS3/IS4是霍尔式电流互感器，其中IS1是直流电流互感器，用于检测高压动力电池输出的直流负载电流，IS2/IS3/IS4则是检测主\t"/article/sort0253/sort0254/sort0547/_blank"变频器输出到主驱动电机U、V、W三相的相电流的交流电流互感器。图3有5根粗排线线束，分别用于电流互感器与程控板和PLC板的连接共4根线束，以及一根用于CPU226电脑模块与EM235模块间的数据传输。（3）程控板的电路分析

程控板里写有程序，其是驱动板的“指挥员”，而驱动板作为IGBT三相桥的前级电路，控制IGBT适时适度地工作，为IGBT模块提供驱动信号。

①程控板FWD端电压信号分析：在PLC板的MCN1L/5端与PCN10/5端之间实为一个反相器，两端子电压呈相反的关系，当发动机着车但没有挂挡不加油时，CPU226的Q0.7端即MCN1L/5端子为0，程控板的FWD端子则为20V;当踩下油门踏板加油时，Q0.7端子转换为高电位，程控板的FWD端子则为0，这时程控板处于准备运行状态。

②程控板动力信号电路分析：当发动机着车挂挡但不加速时，由电子油门踏板位置传感信号，使得EM235模块的V0与M0不输出信号电压，加油时才输出信号电压，前进挡时输出正信号，倒挡输出负信号。信号电压在正负10V之间，随油门开度的加大而电压加大。2．高压控制系统“过电流”故障

所谓“过电流”就是\t"/article/sort0253/sort0254/sort0547/_blank"混合动力车辆，动力电池输出或输入的直流电流过大，或是主\t"/article/sort0253/sort0254/sort0547/_blank"变频器至主驱动电机间的交流电流，超过了其允许输出的最大电流，经电脑CPU226识别后，通过CAN线向车上显示屏发送报警信号，因此显示屏出现“过电流故障码1”，警示驾驶员应立即停车检查维修。如果驾驶员继续行驶，电脑这时车辆实施保护性措施，会发出终止输出动力信号，强行命令停车，即不允许车辆起步或行驶，避免动力电池或主\t"/article/sort0253/sort0254/sort0547/_blank"变频器IGB下或主驱动电机的故障进一步扩大。但本车这种过电流故障究竟是属于前者造成的，还是后者造成的？仍有待进一步鉴别。

（1）动力电池蓄电性能下降，出现“过电流故障码1”

动力电池蓄电性能下降，也会造成直流电流过大，出现“过电流故障码1”。\t"/article/sort0253/sort0254/sort0547/_blank"混合动力车辆在制动时，有能量再生功能，即在高速制动转为低速过程中，主驱动电机立即会由电动机运行转为发电机运行状态，经\t"/article/sort0253/sort0254/sort0547/_blank"变频器的IGBT三相桥模组整流给动力电池充电。在车辆轻度制动时，瞬间充电电流可达150A左右，中度制动可达300A左右。如果这时动力电池性能下降，其端电压会迅速上升，造成瞬时过充电电流超过300A以上，高压单体电池组的电压可迅速上升超过3.6V时，从而会出现过电流的故障码“1”。

为判断动力电池性能是否下降，我们通过点击车载显示屏上的查询自诊系统，查看到动力电池的单体电压为3.25～3.36V之间，说明动力电池性能良好，确认过电流故障不是因动力电池组性能下降的故障造成的，再检测55KW主驱动电机三相绕组的直流电阻及漏电状况正常，也不存在电机断路缺相情况，拆下\t"/article/sort0253/sort0254/sort0547/_blank"变频器室的检修盖板，检查\t"/article/sort0253/sort0254/sort0547/_blank"变频器的UVW三相动力线接头等绝缘情况也是完好无损。（2）动力电池高压直流电流信号的分析

此车使用的均为霍尔式电流互感器，它与普通的每感器不同，需要输入一定的工作电压，才能反映出所检测的工作电流值。霍尔式电流互感器上共有4条线：＋15V、－15V、0搭铁线和传感信号线。PLC板为IS1提供±15V工作电压，当高压\t"/article/sort0253/sort0254/sort0547/_blank"蓄电池正极电路上有电流输出时，IS1互感器信号电压输出至PLC板，横框中多了一条屏蔽隔离保护线。IS1输出的信号经PLC板将其转换成数字信号后，由MCN16插头的1～4四脚，输送至CPU226模块的11.0～11.3脚端，再传输到EM235模块后，经V0、M0输出到程控板。即从V0、M0间的端电压，可检验高压直流电流信号的正确与否。还有两个作用，一是用于车载显示屏显示高压直流充放电的电流值；二是用作保护高压\t"/article/sort0253/sort0254/sort0547/_blank"蓄电池，当母线电流超过最大值时，CPU226凭此信号来终止输出动力信号。如果这时挂挡加油，EM235模块的V0、M0端子不输出动力电压信号，CPU226模块的Q0.7端子不输出24V高电位工作信号，程控板将不会工作，从而起停车保护的作用，保护逆变元件IGBT管不致受到过电流的冲击而烧毁。（3）高压交流电流信号的电路分析

与上述直流电流信号的电路相同，程控板也为IS2/IS3/IS4霍尔式电流互感器输送士15V的工作电压，当IS2/IS3/IS4电流互感器检测到三相动力线有电流通过时，从图3可见IS2/IS3/IS4输出信号电压至程控板，程控板CPU接收这三个电压信号，对其进行分析判断，从而控制IGBT桥组的工作。

从上述分析可见，直流或交流两路采集的高压电流信号，均输送到CPU226的I1.0～I1.3，模块CPU226颇时监测这两路电流信号是否正常，不管哪一路一旦出现故障，都会转换为CAN信号，通过CAN线在车载显示屏显示故障码，出现电流“故障码1”的报警提示，同时也发出指令，不让车辆起步和行驶。

（4）交流端电流互感器断路引起“过电流”保护故障

首先，检查4个电流传感器工作电压：打开点火钥匙，让车辆完成正常的上高压电的过程后。测量程控板上的三个交流电流互感器的工作电压，检测±15V供电正常。同样检测PLC板输出的±15V电压正常。当车辆还没有被驱动前，电流互感器的信号电压为0也属正常。

其次，“过电流”故障不是动力电池引起的。按维修手册规定，通过检测EM235的输出Ai1与M的端电压，以及程控板FWD端工作电压，可判断电流互感器IS1信号是否正常，从而判断动力电池高压正极线上电流是否有异常过大的故障。在车辆着车挂挡加油时，小油门时测量Ai1与M的端电压为2.5～3.5V，且随着油门开度而增大到接近10V；在挂挡不加油时QO.7为0，FWD为20V;加油门时QO.7为26.5V，FWD信号为0.3V。所测得的结果与技术参数相符。说明“过电流”故障不是由动力电池端的高压直流互感器引起的。

最后，产生“过电流”故障是交流端的电流互感器断路引起的。通过上述检查，已经将故障范围缩小到主驱动电机的交流供电部分了，具体就是主电机、程控板、电流互感器和IGBT三相转换桥板了。检测主电机的基本状况良好，肉眼未发现程控板电路的异常，于是决定先检查三个电流互感器。

拆卸电流互感器需先拆主驱动板，而驱动板上有高压电。这里必须提出的是，根据维修规范的安全要求，维修高压部分时要先拆掉动力电池的正负极，并切断高压开关，等待约15min，让储能电容放电完毕后才能进行维修。按规范要求依次拆下驱动板、程控板。再拔掉电流互感器的插头，未发现有受损断裂部位，用万用表逐根测量，结果发现IS4的线束中的信号电压线已经断路，已经不能检测该相电路的交流电流了。

按主驱动电机三相交流电流的平衡原则，即应符合三相平衡条件：lu+Iv+Iw=0，也就是任何时刻，二相上的电流之和必等于第三相的电流，如应符合IS2+IS3=IS4条件。若三相电流不平衡时，互