第二节 预充失败故障诊断精华与案例分析

一、比亚迪唐车型预充失败案例分析

1.故障现象

车辆EV模式不能使用，读取动力电池管理系统故障码为预充失败故障，清除故障码后重新上OK档电故障码重现。预充失败故障图如图1-10所示。

2.比亚迪唐高压配电功能结构

高压配电箱位置如图1-11所示。

高压配电箱外部插接件功能数模图如图1-12所示。

高压配电箱内部结构包含预充接触器、预充电阻、霍尔电流传感器、正极接触器、电动空调压缩机熔丝、PTC熔丝、开盖互锁、铜排连接片等结构，如图1-13、图1-14所示。比亚迪唐DM高压配电箱工作原理示意图如图1-15所示。通过图1-15所示示意图，可以看到负极接触器在动力电池包内部，图1-16所示为动力电池包负极接触器位置。

3.故障原因分析

造成车辆上电失败故障原因分析：

1）动力电池包内部异常。

2）高压配电箱异常。

3）动力电池管理器故障。

4）驱动电机控制器及DC总成故障。

5）低压线路故障。

6）其他高压部件内部短路故障。

4.诊断过程及检修方法

1）读取BMS内故障码为预充失败。读取前驱动电机控制器母线电压以及DC/DC变换器高压侧电压，从预充开始到预充结束，电压一直为14V没有变化，初步判断是无预充电压。图1-17所示为驱动电机控制器数据流。

2）读取动力电池管理系统数据流正常，电压在从ON档上OK档电时，BMS数据流中各接触器工作状态正常；拆检高压配电箱，测量预充接触器及主接触器控制端的供电及拉低信号正常，测量预充电阻正常，测量前后驱动电机控制器熔丝无烧毁现象。

3）排除动力电池包外围高压零部件故障，用动力电池包检测工装测量直流母线显示为无高压输出，判断为动力电池包内部异常导致动力电池包无电压输出。原因：动力电池包负极接触器、分压接触器故障。图1-18所示为使用动力电池包检测工装的测量过程。

5.维修小结

在检测诊断前，要了解车辆相应的结构以及工作原理，通过工作原理及上电和预充电过程的流程与工作条件，合理运用检测设备与诊断方法，对检修新能源汽车的一次性修复率和检修效率可以起到事半功倍的效果。例如本案例中首先要清楚车辆高压配电箱的安装位置、高压配电箱内部结构与工作原理图、上电工作及预充流程，在检修中使用VDS1000读取数据流，根据数据流验证故障后再利用以上所述的检修方法进行针对性检修。

二、奔驰S400混合动力车型预充失败诊断案例

1.故障现象

客户描述：车辆在等待红绿灯时启停系统关闭发动机后，再次启动时车辆无法启动，同时组合仪表的“READY”指示灯由绿色变为黄色。使用诊断仪读取系统故障码及故障码含义如图1-19所示。

2.预充过程原理分析

车辆是如何预充的？正极接触器与负极接触器布置在哪一个位置？这是我们在诊断前所需要了解的重点。首要了解安装位置以及结构，再根据结构进行分析上电过程，在上电过程中为什么出现预充时间过长？这是遇到新能源汽车诊断与检修的重点。图1-20所示为正极接触器、负极接触器及预充接触器位置布置图。

通过图1-20所示工作示意图的上高压电原理分析，动力电池管理器监测动力电池的电流强度、存电量和电气故障。动力电池内部的保护开关（接触器）共有3个触点。当点火开关接通时，只有图示中的上触点和中触点接通，这时流过外部电路的电流很小，用以检测外电路的状况；当监测到外电路正常时，再接合下触点。

3个接触器、动力电池管理器、动力电池集成在动力电池组内，如图1-21所示为动力电池组剖面示意图。

3.诊断过程

在诊断过程中根据故障码含义进行故障原因分析。故障原因如下：

1）预充电阻断路或接触部位接触不良。

2）预充接触器触点烧结。

3）负极接触器触点烧结。

4）高压电容电解质发生改变导致容量发生改变。

5）铜排两接片接触点粗糙不光滑导致接触阻值增大。

6）其他高压模块驱动电路内部短路导致预充电压不合格。

在上电瞬间获取动态数据流发现预充电压只有DC 82V。动力电池组当前电压为DC 127.64V，预充电压低于DC 115V，明显低于正常电压，从数据上已经验证了故障码的可靠性，如图1-22所示为预充时异常数据流。

根据车载电网电压低的原因进行分析，本着由简到繁的检修思路进行诊断与验证，首先断开DC/DC变换器模块高压连接线，短接互锁，此时上电读取数据流，数据流的车载电网电压显示正常。如图1-23所示为DC/DC变换器模块布置图，DC/DC变换器模块安装在右侧翼子板内侧。图1-24所示为正常的车载电网电压。

4.确定故障原因

DC/DC变换器模块内部高压电源短路导致在预充时电压被拉低，造成预充失败。

5.故障小结

由于DC/DC变换器模块内部隔离开关电源电路出现短路，导致在上电预充时，由于在上电过程中，DC/DC变换器模块参与工作，拉低了预充电压，使预充电压不合格，进而出现预充时间过长的故障码，如图1-25所示为奔驰S400高压系统连接电路原理图。

三、比亚迪e2预充失败案例

1.故障现象

一辆比亚迪e2续驶里程400km车型，行驶里程16877km。客户反映：车辆在使用中组合仪表出现EV功能受限（图1-26），无法正常上电行驶，请求检修。

2.原因解析

组合仪表信息显示屏显示“EV功能受限”，说明车辆使用EV功能行驶条件未满足，原因有：

1）动力电池包故障。

2）高压系统存在绝缘故障。

3）环路互锁监控电路不完整。

4）高压模块故障。

5）高压配电箱内部高压接触器存在烧结粘连。

6）低压线路故障。

7）其他原因。

3.检修过程

1）使用诊断仪扫描系统故障，系统储存“P1A3400预充失败故障”，如图1-27所示。

2）将故障码进行清除后再次进行上电，故障码再次出现，说明是当前故障。

造成预充失败故障原因分析：一旦汽车可以进入预充电步骤，则说明BMS在接收到低压上电唤醒信号并且自检后满足以下6个条件，动力电池组未存在欠压故障、动力电池组未存在过压故障、动力电池包绝缘合格、动力电池组未存在过温故障、环路互锁电路完整、高压接触器未出现烧结粘连故障，则可以排除以上6个原因。

预充失败故障原因分析：

一旦BMS满足高压上电条件后，BMS开始控制预充接触器闭合，预充成功条件分别为：低压蓄电池电压正常并且DC/DC变换器无严重故障、高压模块未存在严重漏电故障、预充电压比当前动力电池包电压小50V。

若低压蓄电池欠电压，在上电时蓄电池的电压再次拉低，组合仪表会发暗甚至熄灭。如果DC/DC变换器可以通过诊断仪扫描出故障，但此故障车辆未扫描出DC故障，可以排除DC/DC变换器故障。

如果车辆存在严重绝缘故障，诊断仪可以扫描出漏电故障（历史故障），但此故障车辆未扫描出此故障，可以排除严重绝缘漏电故障。

结果就是最后一个原因——预充电压不合格造成的。

3）读取上电瞬间的数据流，如图1-28所示。

通过状态数据流，说明BMS已经开始控制接触器（预充接触器负极）吸合，这时可以查看预充时的母线电压，发现预充时母线电压只有12V，如图1-29所示。造成预充电压只有12V的原因分别有：预充电阻断路、预充接触器故障、负极接触器故障、高压连接线故障、三合一驱动系统总成故障（驱动电机控制器故障）。

当预充电压不合格时，预充状态数据流会显示预充失败状态，如图1-30所示。

将车辆举升后，短接动力电池包的高压互锁后使用万用表测量动力电池包的输出母线瞬间电压只有12V左右，并且只可以听到一个接触器吸合和断开的声音。检查动力电池包的低压插接件发现断了一条线（图1-31），根据电路图查询所断开线是预充接触器电源线BK51-20到BMS的BK45（A）-7，图1-32所示。

4）将断线部位进行连接且进行绝缘处理后故障排除，读取上电时母线预充电压合格，上电成功，如图1-33所示。

4.维修心得

结果虽然简单，但是若不掌握车辆底层原理（上电时序和上电监控步骤）以及不了解车辆高压布局和高压模块各部位的作用与功能，在诊断中会出现漫无目的检查，可能会在维修中伪造成新的故障！

四、诊断分析总结

1）电动汽车/混合动力汽车一旦预充失败，最终体现在数据流上，在预充时数据流电压未达到系统内部所设定数据，则驱动电机控制器所采集的电压不合格，通过CAN线发送不合格电压报文，BMS切断接触器，预充过程失败。

2）预充失败的故障包括：低压蓄电池电压过低、负极接触器内部触点接触不良、负极接触器触点内部断路、负极接触器触点断路、预充接触器内部触点接触不良、预充电阻断路、高压连接线（内部触点接触不良）、铜排连接片烧损等，在出现这些故障时，往往可以通过测量实际电压与数据流的电压进行比较，根据当前动力电池包电压和上电瞬间的电压进行计算与比较。

如果数据流上的电压低于目标值，可以采用断开电动压缩机的高压插接件或者断开PTC的高压插接件后短接互锁，然后带上绝缘手套，使用万用表的直流电压档测量直流母线正和直流母线负，在上电瞬间测量瞬时电压与数据流电压并进行比较。如果瞬时电压与数据流的电压有区别，数据流电压不合格，而使用万用表所测量的数据合格，故障点则在驱动电机控制器内部，需要更换驱动电机控制器总成、内部高压电容或者检修驱动电路板单元；如果数据流电压和万用表所测量的电压相等，并且电压都不合格，则需要检修基本控制元器件。如图1-34所示为检测测量示意图，图1-35为比亚迪2015款秦DM实车测量数据。

3）如果高压配电箱与动力电池包集成在一起，不易测量，检查负极接触器、预充接触器、预充电阻时需要分解动力电池包才可以检修高压配电箱，因此工作量比较大。本着先易后难、先外后内的检修方法，此时先要检查外部的高压部件是否存在短路。例如OBC内部短路（OBC内部高压电源系统短路后容易造成OBC熔丝熔断，因此在充电时会出现OBC系统储存直流侧电压欠压故障），再如PTC内部IGBT短路会导致在预充电时拉低预充电容的电压。这时可以采用断开法进行验证，在断开高压连接线时要跨接插座端的互锁，否则会造成车辆无法上电。以比亚迪2017款秦DM车型断开PTC为例，如图1-36所示为2017款比亚迪秦DM高压系统配电示意图，图1-37所示为2017款比亚迪秦DM断开PTC短接互锁示意图。