故障現象
一輛2017 款比亞迪唐油電混合汽車, 其動力源為2.0TI 的渦輪增壓發動機， 以及2 個三相永磁同步驅動電機。 採取26Ah的712V 磷酸亞鐵鋰電池， 配有6 速濕式雙離合變速器， 純電續航里程80km， 既環保又很節省汽油費， 很適合城市居民的出行和上班族的使用。
某天車輛剛充電後， 用電動模式突然不能行駛， 儀錶盤的中央出現“請檢查動力系統”的警告( 圖1)， 此時儲電SOC 指標標示為98%， 表示車輛已充電很足， 按理應該是優先採用電動模式行駛的， 為什麼車輛卻不能起步呢？當時只得將電動“EV”模式切換到混合“HEV”模式， 幸好這時發動機還能啟動，
圖1儀錶盤報警
故障診斷與排除
此車是電動四驅車， 有3 種驅動的動力， 分別是發動機、前電機和後電機等， 其中前電機驅動前軸， 後電機驅動後軸， 與發動機配合採用適時四驅方式， 可靈活變化為前驅或四輪驅動。 在驅動模式方面， 有EV 電動和HEV 油電混合兩種模式， 又各分為經濟和運動兩種駕車型式， 前者較經濟省油， 後者動力強勁加速能力強。 2 個驅動電機是直接裝在前軸和後軸上的。 由此看出電動四驅唐車的控制系統是比較複雜的。 從圖2 的檢測資料流程表明， 前電機處於關閉無法驅動的狀態， 這表明無法以EV 方式驅動。
圖2 檢測前驅動d電機處於關閉狀態、無電動模式
1.對“檢查動力系統”的故障分析
按儀錶盤上提示“檢查動力系統”， 查找無法切換為電動EV模式的原因， 調出該車電腦BMS 的故障碼， 出現2 個故障：一為P1A3400， 含義為出現“預充失敗”的故障；另一為P1C0500， 系“後驅動電機控制器高壓欠壓”的故障( 圖3)。
(1) 對出現“預充失敗”和“高壓欠壓”故障的分析
從剛充電很足的情況考慮， 初步判斷動力電池的電壓應是正常的。 又從“預充失敗”和“高壓欠壓”來考慮， 就應分析動力電池系統的負極接觸器、預充接觸器、主接觸器和分壓接觸器等是否能吸合？這就涉及到車輛是否能正常“上電”的問題了。 當然要涉及到高壓配電箱、BMS 控制系統、前後驅動電機變頻控制等系統， 說明造成故障是較隱蔽的。 圖4 是該車動力系統結構圖， 從圖中可見， 動力電池通過高壓配電箱， 向前、後電機控制器， 以實現四輪驅動。 同時還向空調壓縮機等供電， 發動機的動力亦可進行前輪驅動。 動力電池經高壓配電箱受電池管理器的控制。
(2) 動力高壓電池“上電”的檢修
所謂“上電”是指給車輛輸入動力電池的電壓， 只有正常“上電”之後， 驅動控制器方能輸入動力電池的直流高電壓， 以變頻供給驅動電機合格的三相交流電， 電機才能旋轉產生動力， 否則車輛是無法用電機來正常驅動的。
電動車“上電”的作業系統使用的電壓為12V， 由小蓄電池供電。 這個小蓄電池不是採用傳統的鉛酸電池， 而是使用了蓄電能力更強的鋰電池。 從上分析可見， 正常上電的條件是12V 蓄電池的低壓電應是正常的， 同時低壓供電控制系統的工作也需正常， 才可能操作負極接觸器、預充接觸器、主接觸器和分壓接觸器。 檢測低壓控制系統的12V 供電接柱， 多個接觸器控制電路接柱， 還有通訊的CAN 匯流排接柱等， 檢查的結果均沒有發現異常， 初步判斷“上電”控制基本正常。
2. 對無電動EV 模式的故障檢修
用比亞迪專用檢測儀， 讀取BMS 資料電池總電壓為719V 屬正常值， 表明該車的動力電池是正常的。 但讀取前驅動電機控制器， 以及後驅動電機控制器的內部母線電壓都只有69V。 兩者本應的電壓相差極小的，為什麼現在兩者間卻有高達七百多伏的差別呢？
(1) 為什麼驅動電機控制器的母線電壓極低？
在車輛“上電”瞬間觀察BMS 的資料，動力電池的負極接觸器，以及預充接觸器都能正常吸合狀態，但前、後驅動電機控制器母線的電壓卻很低，只為70V 左右，無法達到預充電壓要高於2/3 動力電池額定電壓的要求，即控制器母線的電壓至少應達到485V 以上，故車輛不可能以電動EV 模式運行，而只能自動切換成HEV 模式，即需要啟動發動機來驅動車輛。
為什麼動力電池電壓正常，而驅動控制器的母線欠壓，前輪驅動系統仍處於關閉狀態呢？
於是決定拆下高壓配電箱逐一檢查，排查高壓配電箱內部負極接觸器、主接觸器、預充接觸器、預充電阻等部件，結果發現預充電阻的阻值無窮大( 圖5)，而正常電阻僅為200Ω，確認是預充電阻被燒斷了。由於預充電壓被熔斷，高壓動力電池的正常電壓不能輸出，由此可判斷是驅動電機控制器沒有接收到正常的預充電壓，高壓配電箱則不輸出應有的高壓電。預充電阻上的漏電使得母線電壓極低，無法驅動電機旋轉而驅動車輛行駛。最終查找出是預充電阻斷路，造成了本車的電動模式不能運行的原因。
(2) 動力電池系統的預充電阻的分析
預充接觸器和預充電阻有什麼作用呢？在高壓電池的正、負極上都裝有接觸器，可將電池與用電負載有效的隔離。但當2 個接觸器接通瞬間，動力電池的七百多伏的高壓電突然加在負載上，這個負載主要是電機控制器。電機控制器即逆變器的前端都有較大的電容器，在冷態啟動時，電容器上無電荷或只有很低的殘留電壓。當無預充電阻直接加上直流電壓時，由於電容器負載上電壓接近為零，相當於瞬間短路。“上電”瞬間產生較大的甚至有數千安倍的充電電流，就會產生很大的電流衝擊，很容易造成功率器件損壞，還可造成接觸器接通時的電火花拉弧形成燒結，增加了器件的故障率。
為此設置一個預充接觸器和一個預充電阻。首先預充接觸器通電，讓高壓電通過串聯的預充電阻，對電流的幅值進行限制，能大大地緩衝負載器件的衝擊，所以預充管理是電動汽車的電路中，是必不可少的重要環節。本車動力電池的接觸器控制回路如圖6 所示，其中的預充電阻為200Ω。
當電機控制器上負載電容器的電壓越來越高，接近動力電池的電壓，不再有大電流衝擊時，預充管理器就會自動切斷預充接觸器，再接通主接觸器，讓逆變器得到動力電池的全電壓，使之能正常驅動三相永磁同步電機工作。
查找造成預充電阻損壞的原因，發現該車空調的制熱元件使用了PTC 發熱器， PTC 屬於正溫度係數的發熱元件，功率消耗較大。測量PTC 加熱芯體已損壞，導致燒壞預充電阻元件。更換PTC 加熱芯體與預充電阻後，試車證明該車無電動模式的故障已得以排除。
兩者本應的電壓相差極小的，為什麼現在兩者間卻有高達七百多伏的差別呢？(1) 為什麼驅動電機控制器的母線電壓極低？
在車輛“上電”瞬間觀察BMS 的資料，動力電池的負極接觸器，以及預充接觸器都能正常吸合狀態，但前、後驅動電機控制器母線的電壓卻很低，只為70V 左右，無法達到預充電壓要高於2/3 動力電池額定電壓的要求，即控制器母線的電壓至少應達到485V 以上，故車輛不可能以電動EV 模式運行，而只能自動切換成HEV 模式，即需要啟動發動機來驅動車輛。
為什麼動力電池電壓正常，而驅動控制器的母線欠壓，前輪驅動系統仍處於關閉狀態呢？
於是決定拆下高壓配電箱逐一檢查，排查高壓配電箱內部負極接觸器、主接觸器、預充接觸器、預充電阻等部件，結果發現預充電阻的阻值無窮大( 圖5)，而正常電阻僅為200Ω，確認是預充電阻被燒斷了。由於預充電壓被熔斷，高壓動力電池的正常電壓不能輸出，由此可判斷是驅動電機控制器沒有接收到正常的預充電壓，高壓配電箱則不輸出應有的高壓電。預充電阻上的漏電使得母線電壓極低，無法驅動電機旋轉而驅動車輛行駛。最終查找出是預充電阻斷路，造成了本車的電動模式不能運行的原因。
(2) 動力電池系統的預充電阻的分析
預充接觸器和預充電阻有什麼作用呢？在高壓電池的正、負極上都裝有接觸器，可將電池與用電負載有效的隔離。但當2 個接觸器接通瞬間，動力電池的七百多伏的高壓電突然加在負載上，這個負載主要是電機控制器。電機控制器即逆變器的前端都有較大的電容器，在冷態啟動時，電容器上無電荷或只有很低的殘留電壓。當無預充電阻直接加上直流電壓時，由於電容器負載上電壓接近為零，相當於瞬間短路。“上電”瞬間產生較大的甚至有數千安倍的充電電流，就會產生很大的電流衝擊，很容易造成功率器件損壞，還可造成接觸器接通時的電火花拉弧形成燒結，增加了器件的故障率。
為此設置一個預充接觸器和一個預充電阻。首先預充接觸器通電，讓高壓電通過串聯的預充電阻，對電流的幅值進行限制，能大大地緩衝負載器件的衝擊，所以預充管理是電動汽車的電路中，是必不可少的重要環節。本車動力電池的接觸器控制回路如圖6 所示，其中的預充電阻為200Ω。
當電機控制器上負載電容器的電壓越來越高，接近動力電池的電壓，不再有大電流衝擊時，預充管理器就會自動切斷預充接觸器，再接通主接觸器，讓逆變器得到動力電池的全電壓，使之能正常驅動三相永磁同步電機工作。
查找造成預充電阻損壞的原因，發現該車空調的制熱元件使用了PTC 發熱器， PTC 屬於正溫度係數的發熱元件，功率消耗較大。測量PTC 加熱芯體已損壞，導致燒壞預充電阻元件。更換PTC 加熱芯體與預充電阻後，試車證明該車無電動模式的故障已得以排除。