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。
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Intelligent 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Intelligent 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 Control)， 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Intelligent 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。
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。
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