丰田普锐斯无法启动

◆文/广东 邓东文

丰田普锐斯无法启动

◆文/广东 邓东文

故障现象

一辆2009年生产的一汽丰田普锐斯(PRIUS)混合动力汽车，行驶里程为117 203km。根据车主的描述，该车在地下车库停放20余天未正常使用。进入车辆后按下一键启动电源开关，READY灯不点亮，混合动力系统故障灯点亮，挡位指示灯连续闪烁，车辆无法启动。

故障诊断与排除

丰田普锐斯采用了THS-II系统(Toyota Hybrid System)，将VVT-i发动机与2个电动机结合在一起。主要由变速驱动桥总成、MG1和MG2电机总成、HV蓄电池、变频器总成、HV-ECU以及阿特金森循环发动机等组成。电动机向整车提供动力，发动机在不同工况下(加速或中高速)切入提供辅助动力，其结构如图1所示。

图1 THS-II系统

驱动桥总成主要负责启动发动机后根据实际工况以适当的比例分配发动机和电动机的驱动力，直接驱动车辆；MG1和MG2电机总成提供车辆所需的驱动力及实现能量转化；在HV蓄电池能量不足(≤30%)时启动发动机利用电机旋转发电进行充电，并在减速或制动过程中把制动能量转变成电能输送到HV蓄电池储存起来，即制动能量回收。HV蓄电池根据车辆实际工况对外输出能量或在能量回收时储存电能。变频器总成由增压转换器、DC/DC转换器和空调变频器组成。主要将HV蓄电池的高压DC转换为高压AC驱动MG1和MG2工作；并能将DC201.6V的电压降至DC12V为车身电器组件供电及辅助蓄电池再次充电；还能将HV蓄电池的额定电压DC201.6V转换为AC201.6V驱动空调系统的电动变频压缩机工作。HV-ECU接收传感器及车上其他ECU(发动机ECU、蓄电池ECU、制动防滑控制ECU和EPS-ECU等)发送的信息，分析运算所需要的转矩和功率，并将计算结果发送给车上其他ECU控制执行器工作。

根据车主反映的情况，笔者决定先对车辆进行启动，发现无法启动车辆；尝试利用丰田Inte11igent Tester II故障诊断仪连接诊断接口，发现故障诊断仪无法进入系统读取故障信息。

首先，排查诊断仪无法进入系统的原因。1.用汽车专用数字万用表的正极表笔测量DLC3诊断口的+B端电压为12.64V，正常；2.测量TC端的电压为11.84V，正常；3.SIL端电压为12.23V，正常；4.CANH端电压为1.8V，不正常(正常值为2.5V～2.6V)；5.CANL端电压为1.7V，不正常(正常值为2.3V～2.4V)。从以上检测结果分析，车载网络信号也存在故障。排除由诊断口引起的故障原因。

其次，根据检测到车载网络信号不正常，结合挡位指示灯连续闪烁的故障现象，笔者分析可能是自动变速器控制单元(ECU)存在故障，发送错误信号致使车载网络电压不正常，引起混动系统控制单元(HV-ECU)无法正常工作，导致车辆无法启动。为了验证这一故障设想，遵循由简到繁的排故原则，先断开自动变速器控制单元的线束接头，分别对其针脚进行电压测量，以判断故障点存在于ECU的硬件还是线路中。当测量自动变速器控制单元的+B端线时，电压为0.83V(正常值为12V左右)，由此可以得出自动变速器控制单元没有电源电压输入无法正常工作，导致换挡控制执行器不工作。查阅普锐斯维修手册，自动变速器控制单元的+B端是由1个20A的HEV熔丝供电的；断开蓄电池的负极，从发动机舱的保险盒取下HEV的熔丝，用万用表检测其电阻值，为∞。由此断定HEV的熔丝已熔断，更换一个同等规格的熔丝，接上蓄电池的负极。重新按下一键启动开关，READY灯不点亮，混合动力系统故障灯仍然点亮，车辆还是无法启动。但挡位指示灯不再闪烁，再次检测DLC3诊断口的CANH端电压为2.5V，正常；CANL端电压为2.4V，正常；由此判定笔者的设想是正确的。

最后，把丰田Inte11igent Tester II故障诊断仪连接上诊断接口，诊断仪能正常进入系统读取车辆信息。分别对车辆各系统进行故障码的读取：

1.发动机控制系统(Engine and ECT)，无故障码，正常;

2.蓄电池控制系统(HV Battery)，无故障码，正常;

3.混合动力控制系统(Hybrid Contro1)，有P0AA1和P0AA4两个故障码，读取故障码的定格数据流，如图2、3所示。

图2 故障码

图3 定格数据流

查阅普锐斯维修手册，故障码的含义如表1所示。

表1 普锐斯维修手册中所列故障码含义

断开高压蓄电池维修开关和辅助蓄电池的负极，等待10min后，带上安全绝缘手套，穿上绝缘保护靴，从高压蓄电池包体内拆下故障继电器，发现继电器的铜片触点有烧蚀熔块，发生卡滞后接触不良(图4)。

图4 故障继电器

更换同型号的继电器后，安装好高压线束，装上维修开关，接上辅助蓄电池的负极，利用Inte11igent Tester II故障诊断仪清除故障码后，重新启动诊断仪和车辆，并将点火开关打到IG-ON档读取车辆各系统的信息，系统没有故障码。再次启动车辆，仍旧无法启动，但混合动力系统故障灯不亮，READY灯闪一下即熄灭且SMRP继电器断开。

查阅普锐斯维修电路图手册，SMR(系统主继电器)是根据来自动力管理控制单元(HV-ECU)的指令闭合或断开高压动力系统的继电器(包括3个SMR和1个预充电电阻器)，如图5所示。车辆启动是由动力管理控制单元(HV-ECU)接收启动信号后首先闭合SMRP和SMRG，通过系统主电阻器对车辆变频器总成充电，以连接高压动力系统，然后闭合SMRB后断开SMRP。

图5 SMR继电器控制电路图

根据启动电路控制原理，车辆在没有故障码的情况下无法启动，结合继电器触点有烧蚀现象，分析可能原因是高压电路发生断路故障无法供给高压电。运用万用表DC750V的电压档，负极表笔搭在5号端子。正极表笔分别测量SMRG的12号端子和6号端子,SMRB的9号端子和1号端子,SMRP的9号端子和10号端子，测得的电压对应为14.6V和0.16V，204.9V和0.15V，204.9V和0.16V。正极表笔分别测量HV-ECU的2号、3号及4号端子，测得的电压对应为0.2V、0.3V及0.3V。

参考维修手册对HV蓄电池接线盒电压值的规定，以上测量的数据均符合技术要求，不存在电压不足的故障。再次重新启动车辆，发现SMRP继电器闭合后断开，SMRB继电器不闭合，由此可判断出故障点应该在10号端子至1号端子之间。测量SMRP继电器9号端子和10号端子的阻值为∞，正常；测量SMRP电组器10号端子和11号端子的阻值为∞，而正常值为28.5～36.5Ω左右，考虑发生接触不良故障。仔细检查预充电电阻两端，发现11号端子接线处表面堆积一团白色固体发生严重盐化(高压电池包采用镍氢材料，电解液为强碱性的氢氧化钾溶液，长期充放电会挥发出腐蚀性的气体)导致接触不良。清洁干净白色固体后重新焊接11号端接头，重新测量10号端子和11号端子的阻值为32.3Ω，符合技术要求阻值范围。

踩下制动踏板，重新按下一键启动开关，READY灯点亮，车辆能正常启动，测量1号端子和6号端子之间的工作电压为218.2V,符合正常电压范围。利用诊断仪重新读取故障码，没有任何故障码显示，故障彻底排除。

专家点评 —— 高惠民

普锐斯是丰田公司自行研发具有产品注册专利的一款混联式混合动力汽车。车辆混合动力系统可靠性好，故障率低。本文作者能把遇到的这个案例写出来，而且针对故障现象，结合普锐斯混合动力系统的构造特点和工作原理进行了故障原因的分析与推理，检查过程详细，测量数据完整，是一篇难得的混合动力车辆故障修理的好文章。随着混合动力车辆的逐渐增多，丰田第二代混合动力系统(THS-II)已在一汽丰田的卡罗拉、广汽丰田的雷凌上批量国产化。由此给行业在混合动力车辆修理上带来了新的技术挑战，所以为了让读者对本案例所涉及的一些系统和元件功能以及故障码诊断信息有更深入的了解，特作以下几点补充。

1.普锐斯驱动桥是一台电动变速器EVT(Electrical Variable Transmission)，其结构和工作原理文章开始作者已作了介绍。文中提到的自动变速器控制单元，它的功能不是控制变速器升降档之用，而是根据HV ECU和电源ECU的指令，激活换挡控制执行器总成，将挡位锁在P挡或解除的作用。换挡执行器总成由驻车锁止电机(磁阻式电机)、摆线减速器和电机旋转角度传感器组成，驻车控制系统原理图如图6所示。

2.关于SMR(混合动力系统主继电器)控制，SMR是在收到HV ECU发出的指令后，接通或断开高压电路电源的继电器。共有三个继电器，负极侧有1个，正极侧有2个，一起来确保系统工作正常。电路接通时SMRP和SMRG工作,然后SMRB工作，而SMRP关闭。这样通过与SMRP触点串联的预充电电阻器的限流作用，电路中的触点受到保护，避免强电流冲击造成损害。电路断开时，SMRB和SMRG相继关闭，然后HV ECU确认各个继电器是否已经关闭，有无卡住现象。如果SMR触点卡住，继电器不能断开，HV ECU会进入失效保护程序，主警告灯点亮，车辆不能启动(图7)。

图6 普锐斯电子换挡系统图

3.丰田混合动力系统的故障码有别于其他电控系统，它是由5位DTC(故障主代码)和3位INF代码(信息代码)组成，INF代码能够在DTC定格数据中找到(图8)。

DTC指示了故障系统，而INF代码指示问题或故障部位，没有INF代码，不能进行故障排除。在DTC定格数据中检查所有的DTC，应从顺序数字最小的DTC开始检查(图9)。

图7 SMR高压电源继电器工作顺序图

图8 丰田混合动力系统故障码组成

图9 丰田混合动力系统故障码出现顺序

DTC定格数据中还记录DTC储存时的详细信息(图10)，能帮助分析混合动力系统故障发生的时间、里程和运行状态信息。

图10 丰田混合动力系统故障码的详细信息