1、项目四项目四 混合动力汽车故障诊断与排除混合动力汽车故障诊断与排除任务二 混合动力汽车驱动电机系统故障诊断与排除建议课时：建议课时：4 4学时学时知识目标知识目标1.能够描述混合动力汽车驱动电机系统的故障症状。2.能够描述混合动力汽车驱动电机系统的故障码和数据流。3.能够描述混合动力汽车驱动电机系统典型故障诊断与排除方法。技能目标技能目标1.进行混合动力汽车驱动电机系统相关项目的检测。教学目标教学目标一一、任务导入任务导入二、获取信息二、获取信息三、任务实施三、任务实施学习目录学习目录四、任务考核四、任务考核 任务导入任务导入一辆混合动力汽车因为驱动电机系统存在故障而无法行驶，动力系统故障指示
2、灯点亮。主管要求进行故障诊断并排除，你能完成这个任务吗引导问题1:混合动力汽车驱动电机系统发生故障候有哪些症状？获取信息获取信息以下以丰田普锐斯为例，介绍混合动力汽车驱动电机系统故障诊断与排除，其他车型可以参考。1.混合动力汽车驱动电机系统常见的故障混合动力汽车驱动电机系统故障将导致车辆不能正常行驶，常见的故障如下：1)变频器本身故障；2)变频器温度传感器故障或控制电机温度过高；3)控制电机角度传感器故障等。2.混合动力汽车驱动电机系统的故障症状混合动力汽车驱动电机系统发生故障会有以下症状：获取信息获取信息（1）仪表指示灯点亮如图4-2-1所示,驱动系统故障会导致仪表以下指示灯点亮。图4-2-
3、1 混合动力汽车仪表动力系统故障指示灯（2）车辆功率降低或暂停动力输出混合动力汽车驱动系统故障会导致车辆降低运行功率或暂停动力输出。引导问题2:混合动力汽车驱动电机系统有哪些典型的故障代码和数据流？获取信息获取信息混合动力汽车驱动电机系统发生故障后，应该首先采用故障诊断仪器进行故障代码读取和数据流分析。驱动系统的数据流主要在HV ECU内，可使用诊断仪读取到关于驱动系统的故障码和数据流。混合动力汽车驱动系统故障码请参照仪器故障码显示的内容。主要读取到的数据流内容如表4-2-1所示。表4-2-1混合动力汽车的数据流内容诊断仪显示（缩写词汇）测量项目/范围（显示）参考范围诊断注解MIL发动机运行时
4、间（MIL On Eng Time）起动发动机后待时和CHK ENG开/最小：0min，最大：65.535minMIL状态（MIL Status）CHK ENG 状态/开或关CHK ENG开：开恒定开：依据检测到的DTC修理获取信息获取信息电机（MG2）转速（MG2Rev）MG2转速/最小：-16.383转/分，最大：16.383转/分电机（MG2）扭矩（MG2 Torq）MG2扭矩/最小：-500Nm,最大：500NmG（MG1）扭矩执行数值（MG1 Trq Exc Val）MG1扭矩执行数值/最小：-512Nm,最大：508Nm发动机自动起动且REDAY灯开一秒后，发动机停止，空调风扇高速
5、转，前照灯开，P档：低于MG1 TORQ的20%再生制动扭矩（Regen Rqst Torq）再生制动执行扭矩/最小：0Nm,最大：186Nm请求再生制动扭矩（Regen Rqst Torq）再生制动要求扭矩/最小：0Nm,最大：186Nm车速30km/h（19mph），主缸液压-200Nm：随制动踏板压力变化获取信息获取信息变频器温度（MG1）（MG1 Invert Temp）MG1变频器温度/最小-50，最大：205 于25（77）搁置一天：25（77）街道行驶：25-80（77-176）如果数值是-50（-58）：传感器电路+B短路如果数值是205（401）：传感器电路开路或GND短路变
6、频器温度（MG2）（MG2 Invert Temp）MG2变频器温度/最小-50，最大：205 于25（77）搁置一天：25（77）街道行驶：25-80（77-176）如果数值是-50（-58）：传感器电路+B短路如果数值是205（401）：传感器电路开路或GND短路2号电机温度（Motor2 Temp）变速驱动桥油温度/最小-50，最大：205 于25（77）搁置一天：25（77）街道行驶：25-80（77-176）如果数值是-50（-58）：传感器电路+B短路如果数值是205（401）：传感器电路开路或GND短路1号电机温度（Motor1 Temp）MG2电机温度/最小-50，最大：205
7、 于25（77）搁置一天：25（77）街道行驶：25-80（77-176）如果数值是-50（-58）：传感器电路+B短路如果数值是205（401）：传感器电路开路或GND短路转换器温度（Converter Temp）增压转换器温度/最小-50，最大：205 于25（77）搁置一天：25（77）街道行驶：25-80（77-176）如果数值是-50（-58）：传感器电路+B短路如果数值是205（401）：GND传感器电路开路短路获取信息获取信息加速踏板程度（Accclerator）加速踏板踩下角度/最小：0%，最大：100%加速踏板踩下：随加速踏板压力改变要求动力（Power Rqst）发动机功率
8、输出要求值/最小0W，最大：320000W目标发动机转速（Target Eng Spd）目标发动机转速/最小：0转/分，最大：8000转/分发动机转速（Engine Spd）目标发动机转速/最小：0转/分，最大：8000转/分怠速：950-1050转/分 车速（Vehicle Spd）车速/最小：-256km/h,最大：254km/h以40km/h（25mph）的速度行驶，40km/h（25mph）主缸扭矩（Meyl Ctrl Power）制动扭矩相当于主缸液压/最小：-512 Nm，最大：508 Nm加速踏板踩下：随加速踏板压力改变充电状态（SOC）蓄电池充电状态/最小：0%，最大：100%
9、恒定：0-100%WOUT控制器电源（WOUT Ctrl Power）放电控制电源值/最小0W，最大：81600W21000W或更小 WIN 控制器电源（WIN Ctrl Power）充电控制电源值/最小-40800W，最大：0W-25000W或更大 请求放电至SOC（Dehg Rqst SOC）请求放电调整SOC/最小：-20480W，最大:20320W 统一车上充电：-4400W 一般0W获取信息获取信息电源VB（PWr Resource VB）蓄电池电压/最低：0V，最高510VREDAY灯打开和P档：150-300V电源IB（PWr Resource IB）蓄电池电流/最小：-256V
10、，最大254AVL电压上升前（VL）增压前的高压/最低0V，最高：510V电源开关开（REDAY）:实际上和HV蓄电池电压一致如果数值是0V：传感器电路开路或GND短路如果数值是510V：传感器电路+B短路VH电压上升后（VH）增压后的高压/最低0V，最高：765VP档发动机加快转速：HV蓄电池电压至500V如果数值是0V：传感器电路开路或GND短路如果数值是765V：传感器电路+B短路压力上升比（Rais Pres Ratio）增压比/最小：0%，最大：100%增压前电压和增压后电压一致：0-10%行驶条件ID（Drive Conditon）行驶条件ID/最小：0，最大：6 发动机停止：0
11、发动机将要停止：1 发动机将要起动：2 发动机工作：3 装载运行：4 P档加快转速：6获取信息获取信息引导问题3 如果混合动力汽车驱动电机系统发生故障，如何进行诊断与排除？以下以实际案例为例，介绍混合动力汽车驱动电机系统故障诊断与排除步骤。1.驱动电机温度传感器异常的故障（1）故障症状 仪表提示驱动电机温度过高，系统功率降低。（2）故障原因分析变频器模块会通过电机内的温度传感器和供给的电流计算电机的温度，当温度异常时，系统将降低电机的输出功率，让电机尽快冷却。采集电机温度的传感器是热敏电阻传感器。热敏电阻的阻值和电机温度传感器相关，它根据电机温度的变化而变化。电机温度越低，热敏电阻的阻值越大。
12、相反，电机温度越高，热敏电阻的阻值越小。电机温度传感器与HV控制ECU连接。由HV控制ECU的MMT端子提供的5V的电源电压经过电阻R到达电机温度传感器。获取信息获取信息为了防止电机过热，HV控制ECU根据这种信号限制负载。另外，HV控制ECU检查电机温度传感器是否出现线路故障和传感器故障。以发电电机温度传感器为例，其相关电路图及连接端子，如图4-2-2所示。图4-2-2 电机传感器电路图获取信息获取信息（3）诊断关键步骤及参数：1）使用诊断仪读取电机温度传感器数据进入专用诊断仪的下列菜单：powertrain/Hybird Contro/Data list。读取专用诊断仪上显示的MG1发电电
13、机温度值 提示：如果电路开路或+B短路，则专用诊断仪显示的数据是-50（-58）。如果电路GND短路，则专用诊断仪显示的数据是205（401）。表4-2-2 MG1发电电机温度值显示温度显示-50（-58）205（401）-49-204（-57-400）2）若是显示的温度不在正常范围-49204，需要检查温度传感器与模块之间的连接线路以及温度传感器本身技术状态。详细检查方法与步骤，请参考热敏电阻类传感器的诊断方法。获取信息获取信息2.电机角度传感器异常的故障（1）故障症状仪表显示驱动系统故障，车辆不能正常驱动（MG2角度故障）；或发动机不能被正常起动（MG1角度故障）（2）故障原因分析如图4-
14、2-3所示，电机角度传感器是一种检测转子磁极位置的传感器，它对保证MG1和MG2的高效控制是必需的。角度传感器的定子包括一个励磁线圈和两个检测线圈。因为转子是椭圆形状的，定子和转子间的间隙随着转子转动而变化。预定频率的交流电流过励磁线圈和检测线圈S和C并且根据传感器转子的位置输出交流电。HV ECU根据检测线圈S和C的相位及它们的波形高度来检测转子的绝对位置。此外，为了把角度传感器用做一个速度传感器，CPU计算出在一段预定的时间内位置的变化次数。获取信息获取信息 图4-电2-3机角度传感器原理图获取信息获取信息以MG2电机角度传感器控制电路为例，其控制电路图如图4-2-4所示。图4-2-4 电
15、机角度传感器电路图获取信息获取信息（3）诊断关键步骤及参数1）使用诊断仪读取相关故障码；2）使用诊断仪读取对应故障码所指电机的数据流，标准值：数据流应该显示出电机的转动角度。3）检查线束与连接器（控制ECU传感器电路），如图4-2-5所示。图4-2-5 ECU-电机角度传感器线束与连接器获取信息获取信息断开H13 HV ECU连接器,和角度传感器连接器。打开点火开关。测量HV ECU连接器端子与车身接地间的电压 MRF（H13-34）-车身接地、MRFG（H13-33）-车身接地、MSN（H13-20）-车身接地、MSNG（H13-19）-车身接地、MCS（H13-32）-车身接地、MCSG（
16、H13-31）-车身接地均应该小于1V。，均应该小于1V。关闭点火开关。检查线束侧连接器间的电阻，均应该导通 MRF（H13-34）-MRF（M8-1）、MRFG（H13-33）-MRFG（M8-4）、MSN（H13-20）-MSN（M8-2）、MSNG（H13-19）-MSNG（M8-5）、MCS（H13-32）-MCS（M8-3）、MCSG（H13-31）-MCSG（M8-6）均应该小于1。，测量数据小于1。与车身接地绝缘，测量出来的电阻很大。获取信息获取信息4）检查电机角度传感器本身电阻，如图4-2-6所示。测量电机角度传感器端子间的电阻，参考值标准值：见表4-2-6。图4-2-6 电机
17、角度传感器电路图万用表连接规定条件MRF（M8-1）-MRFG（M8-4）7.65-10.2MSN（M8-2）-MSNG（M8-5）12.6-16.8MCS（M8-3）-MCSG（M8-6）12.6-16.8表4-2-6 电机角度传感器端子间的电阻用兆欧表检查电机角度传感器6个端子间的绝缘电阻，应该相互绝缘，电阻无穷大。获取信息获取信息3.变频器性能的故障（1）故障症状仪表显示驱动系统失效，使用诊断仪检查存在变频器性能故障码。（2）故障原因分析变频器为MG1/MG2将HV蓄电池高压直流电转换成交流电。变频器内包含一个三相桥电路，它由6个功率晶体管组成，每个对应于MG1和MG2，用来转换直流电和
18、三相交流电。HV控制ECU控制功率晶体管的激活。变频器将控制所必需的信息，例如安培数和电压传送到HV控制ECU。HV ECU使用电压传感器，它内置于变频器中，用来检测升压后的高压并进行升压控制。变频器电压传感器根据高压的不同输出一个值在0-5V间的电压。高压越高，输出电压越高。高压越低，输出电压越低。HV控制ECU监控变频器电压并检测故障。变频器电路图如图4-2-7所示。获取信息获取信息如果变频器 警示：诊断前，至少需要5分钟对变频器内的高压电容器进行放电。出现电路故障、内部短路或过热，则变频器通过电机变频器故障信号线路将此信息传送到HV ECU的MFIV端子。图4-2-7 变频器电路图获取信
19、息获取信息诊断关键步骤及参数：1）使用专用诊断仪按以下菜单：Powertrain/HybridControl/DTC，读取DTC。2）检查混合动力控制HV ECU连接情况，是否存在松动，检查变频器连接情况，是否存在松动或连接不良，如图4-2-8所示。3）检查混合动力电机线圈电阻。图4-2-8 混合动力电机线圈端子图获取信息获取信息检查检修塞与变频器盖是否已经拆下。检查三相电机电缆螺栓是否按标准扭矩拧紧，标准扭矩8Nm。从变频器断开混合动力汽车电机的三相交流电电缆。用万用表测量混合动力汽车电机三相交流电电缆端子电阻标准值，见表4-2-8。表4-2-8 混合动力汽车电机三相交流电电缆端子电阻万用表
20、连接规定条件U（I14-1）-V（I14-2）20时小于135MV（I14-2）-W（I14-3）20时小于135MW（I14-3）-U（I14-1）20时小于135M计算U-VU-WW-U端子最大和最小电阻间的差，标准值应该小于2M。用万用表测量混合动力汽车电机三相交流电电缆端子与车身接地之间的绝缘电阻，均应该大于10M或更大。获取信息获取信息4）使用专用诊断仪，进入以下菜单：Powertrain/HybridControl/Activetest。当变频器驱动强制停止时，测量变频器连接器端子间的电压标准值，见表4-2-10。5）以上测试均在标准值范围内，则需要更换变频器总成。万用表连接规定条
21、件MUU（I10-9）-GINV（I10-16）12-16VMVU（I10-10）-GINV（I10-16）12-16VMWU（I10-11）-GINV（I10-16）12-16V表4-2-10 变频器连接器端子间的电压1.1.实施要求实施要求本操作任务完成混合动力汽车驱动电机系统的故障诊断与排除，具体包括以下内容。1）驱动电机系统检查：前轮转动情况。2）驱动电机系统检查：前轮转动阻力增加情况。3）电机运行常见故障及修理。2.2.实施准备实施准备1）防护装备：绝缘防护装备。2）车辆、台架、总成：丰田普锐斯混合动力汽车；或同类混合动力汽车台架。3）专用工具、设备：对应车型故障诊断仪、万用表；或其
22、他适用的设备。4）手工工具：新能源汽车维修组合工具。5）辅助材料：诊断与维修必要的熔丝等耗材。任务实施任务实施3.3.实施步骤实施步骤警告：在执行车辆高压系统诊断及维护前，务必佩戴完好的个人防护设备，并严格遵守正确的操作步骤。（1）驱动电机系统检查：前轮转动情况1）打开电源开关至 IG 档。2）踩下制动踏板，把变速杆移动至 N 位，如图 4-2-9 所示。3）举升车辆。4）手动转动曲轴带轮，检查前轮是否旋转，如图 4-2-10 所示。任务实施任务实施任务实施任务实施 图 4-2-9变速杆移动至 N 位 图 4-2-10检查前轮是否旋转5）打开电源开关至 ready 档。6）举升车辆离地 20c
23、m，如图 4-2-11 所示。任务实施任务实施图 4-2-11举升车辆离地 20cm7）踩下制动踏板，把变速杆移动到 D 位，然后松开制动踏板，如图 4-2-12 所示。任务实施任务实施图 4-2-12变速杆移动到 D 位8）检查前轮是否旋转，如图 4-2-13 所示。提示：如果车轮不能转动，并且诊断仪上显示 HV 变速驱动桥输入故障，则应更换混合动力车辆变速驱动桥总成。任务实施任务实施图 4-2-13检查前轮是否旋转（2）驱动电机系统检查：前轮转动阻力增加以下步骤检查驱动系统在前轮转动过程中阻力增加的原因。1）检查发动机润滑系统和变速驱动桥润滑系统。2）检查发动机冷却液和变速驱动桥冷却液。3
24、）检查发动机本身和变速驱动桥本身是否有任何故障。任务实施任务实施（3）驱动电机运行常见故障及修理驱动电机运行常见的故障及修理见表 4-2-11 至表 4-2-13任务实施任务实施表 4-2-11电机起动困难或不起动原因 修理方法电源电压过低调整电压到所需值电机过载减轻负载后再起动机械卡住 检查后先停车解除机械锁止，然后再起动电机原因 修理方法负载过大 减轻负载电机扫膛检查气隙及转轴、轴承是否正常 电机绕组故障 检查绕组是否有接地、短路、断路等故障，如有进行排除 电源电压过高、过低或三相不平衡 检查电源调整电压值，使其符合要求表 4-2-12电机运行温度升高 任务实施任务实施原因 修理方法定子三
25、相电压不对称检查电源供三相电平衡铁心转动不平衡重新拧紧拉紧螺杆，或在松动的铁心中打入楔子固定定子绕组并联支路中某支路断裂 检查直流电阻，找到断裂处后焊接定转子气隙不均 调整电机定转子气隙，使其均匀电机底座和基础板不坚固紧固电机底座和基础板联轴器松动 拧紧连接螺栓，必要时更换螺栓转轴弯曲进行调直或更新转子磁极松动检查固定键，重新紧固负载不平衡检查出机械负载故障并排除机组定中心不好重新定中心基础自由振动频率与电机的振动频率接近改变基础的自由振动频率，使两者不产生共振转子不平衡 进行转子平衡检查试验 1.1.判断题。判断题。（1）混合动力汽车驱动电机系统发生故障，通常情况下仪表上的动力系统故障指示灯
26、会点亮。（）（2）混合动力汽车驱动系统故障会导致车辆降低运行功率或暂停动力输出。（）（3）驱动系统的数据流主要在 ABS ECU 内，可使用诊断仪读取到关于驱动系统的故障码和数据流。（）（4）关于变频器温度的数据流可以利用诊断仪在 HV 控制 ECU 中读到。（）（5）电机温度的数据流信息可以利用诊断仪读取。（）（6）连接器线束开路、短路的检查最常用的是使用万用表。（）（7）若检查发现是电机绕组故障，修理的方法是改变基础的自由振动频率，使两者不产生共振。（）（8）对于前轮转动的检查，不需要打开电源开关。（）（9）驱动电机系统检查需要进行挂档测试，判断是否存在故障（）任务考核任务考核2.2.选择
27、题。选择题。（1）（单选）混合动力汽车驱动电机系统故障将导致车辆不能正常行驶。常见的故障有（）。A.变频器本身故障B.控制电机角度传感器故障C.变频器温度传感器故障或控制电机温度过高D.以上都对（2）（单选）下面是驱动电机温度传感器数据流的数据，有故障是（）。A.50 B.10 C.100 D.160（3）（单选）MG1 的含义是（）。A.驱动电机 B.温度传感器 C.压力传感器 D.轮速传感器任务考核任务考核（4）（单选）属于电机起动困难或不起动的原因是（）。A.电机绕组故障 B.负载过大 C.电源电压过低 D.电机扫膛（5）（单选）属于电机运行时振动过大的原因是（）。A.电机绕组故障 B.电动机底座和基础板不牢固C.电机过载 D.机械卡住任务考核任务考核
