一汽丰田普锐斯电源系统故障诊断与维修

文：常亮

一汽丰田普锐斯电源系统故障诊断与维修

文：常亮

HV蓄电池

故障现象：一辆2009年产一汽丰田普锐斯混合动力汽车，行驶里程9万多km。用户反映该车在行驶不久后发动机会突然熄火，车辆无法正常行驶，然后组合仪表混合动力系统主警告灯点亮（图1），同时，多信息显示屏显示HV蓄电池警告标识（图2）。

故障排除：维修人员接车后，首先进行试车，故障现象确如用户所述。故障出现后，通过一键起动系统关闭混合动力系统（HV系统），再次启动HV系统，表示HV系统良好的Ready灯没有点亮。此时主警告灯点亮并且显示HV蓄电池警告标识，车辆无法再次运行。

由于组合仪表混合动力系统主警告灯点亮，这表明该车的HV系统存在故障，自检没有通过。同时，多信息显示器显示HV蓄电池警告标识，这说明混合动力系统的HV蓄电池也存在故障，自检也没有通过。这类故障通常有故障码可以读取，通过读取故障码对于诊断丰田普锐斯复杂的HV系统故障是十分必要的。于是，维修人员连接故障诊断仪，读取到如下故障码：P3021、P3022、P3023和P3024。查询维修手册发现这些代码含义是某块电池有故障。

丰田普锐斯的电池管理系统（BMS）对HV蓄电池的充放电电压、充放电电流、进气温度、电池组温度、风冷却系统控制都要进行监测和控制， BMS控制原理如图3所示。

该车HV蓄电池由28个镍氢电池模块组成，BMS对其采取每两块为一组的方式进行电压监测，所以共有14根电压监测线（图4）。

由于故障码将HV系统的故障指向HV蓄电池内部的镍氢电池模块，所以只有分解HV蓄电池才能将故障找到。将HV蓄电池从该车拆下后，维修人员发现电池外壳的右侧有鼓包现象。再将外壳拆下，发现28个镍氢电池模块的最后7个模块已经鼓包失效（图5）。这与诊断仪读取的P3021、P3022、P3023和P3024这4个故障码相吻合，就此基本可以确认是这相邻的7个电池模块失效引起该车故障。

镍氢电池由于自身老化或充电电流过大，引起负极板的金属氢化物过热分解膨胀，通过图5可看出7个模块中有2个模块膨胀得特别厉害，其余的5个模块只是被这两个鼓包的电池给压坏的。因为其余电池未发生鼓包现象，所以排除充电电流过大因素，电池鼓包是由于电池老化引起。

BMS通过蓄电池控制单元对最后的7个模块用4根信号线进行电压监测，由于电池过充电引起鼓包失效，鼓包的电池模块电压不足，蓄电池控制单元检测到电池模块失效后，通过CAN总线告知混合动力汽车控制单元（HVECU）电池失效信息。由于丰田普锐斯的混合动力驱动桥采用电机与发动机共同驱动的动力耦合装置，蓄电池失效引起电机无法控制，从而导致动力耦合装置无法工作产生速比，车辆故而失去动力输出，所以该车会出现行驶不久后发动机会突然熄火，车辆无法正常行驶的现象。HVECU收到电池失效信息后，停止混合动力系统的工作，同时点亮组合仪表混合动力系统主警告灯，并在多信息显示器显示HV蓄电池警告标识。在没有排除电池失效的故障前，代表HV系统良好的Ready灯不会点亮，车辆无法再次运行。

故障排除：在将7块失效的电池模块更换后，重新组装电池组并将其安装好，清除系统故障码，然后重新起动车辆，代表HV系统良好的Ready灯点亮，故障警告灯未点亮，车辆能够正常运行，HV系统运行正常。

回顾总结：在针对混合动力汽车的维修中，修理人员要在传统汽车经验基础上，再掌握汽车电工电子、开关电源、物理化学等方面的综合知识，运用故障诊断仪等先进仪器设备，配合维修资料进行诊断。本案例涉及丰田普锐斯HV蓄电池失效引起混合动力系统停止工作，是比较典型的混合动力汽车故障案例，希望对广大汽车维修人员有所帮助。