丰田凯美瑞混合动力汽车DC/DC转换器故障诊断与排除

罗浩

摘要：本文主要介绍了一辆丰田凯美瑞混合动力汽车，发动机失去动力导致车辆无法行驶，功能显示屏显示“检查混合动力系统”，低压辅助电源系统充电警告灯点亮。经过维修技师的诊断和分析得出是混合动力车辆转换器（DC/DC转换器）出现故障，混合动力汽车控制ECU使用NODD信号线路向DC/DC转换器发送停止指令，并接收指示12V充电系统状态正常或异常的信号。经过剖析DC/DC转换器的结构和工作原理，查阅凯美瑞混合动力汽车维修手册，最后通过更换HV继电器总成的高压保险丝排除DC/DC转换器故障，车辆恢复正常行驶。

关键词：DC/DC转换器辅助电源系统高压保险丝

前言：丰田凯美瑞混合动力车辆转换器（DC/DC转换器）将HV蓄电池的201.6V的高压直流电转换为12V的低压直流电提供给铅蓄电池，驱动发动机的辅助用电设备、雨刮及前照灯等低压辅助用电设备。DC/DC转换器的部件是变压器,变压器由输入侧、充电电池侧和输出侧、铅蓄电池侧两种线圈构成。输出电压通过分压电阻与基准电压作比较，形成一个反馈。当输出电压减小并低于基准电压，比较器输出发生翻转并触发振荡电路开始工作。振荡电路输出一个固定时间的脉冲，用于控制MOS管的导通。导通由振荡器控制，而截止时间取决于负载，即可控制输出电压。DC/DC转换器的晶体管桥接电路将201.6V的直流电经变压器降压,经整流和滤波转换为直流，转换为12V—14V直流供给车辆低压用电设备，同时对低压辅助蓄电池充电。

一、故障现象：

一辆行驶里程约80000km的2010年丰田凯美瑞HV2混合动力汽车，用户反映该车在行驶中发动机失去动力导致车辆无法行驶，仪表灯和大灯暗淡无光，功能显示屏显示“检查混合动力系统”，蓄电池充电警告灯点亮。经维修技师检查发现该车READY指示灯亮后熄灭，读取故障码为“P0A08—DC/DC转换器状态电路”故障码，并且无法清除。

二、故障检测和分析：

丰田凯美瑞混合动力车辆的变频器由增压转换器、逆变整流器、DC/DC转换器（直流转换器）、空调变频器组成。其中增压转换器将HV蓄电池DC201.6V电压增压到DC500V。逆变整流器将DC500V转换成AV500V，给电动机MG2供电，反之将AC500V转换成DC500V，给HV蓄电池充电。DC/DC转换器将HV蓄电池DC201.6V转换为为DC12V，经降压后为车身电气供电，同时为低压电源系统的蓄电池充电。空调变频器将HV蓄电池DC201.6V转换成AC201.6V交流电为空调系统中电动变频压缩机供电。

DC/DC转换器是将一种电平的直流电压改换为另一种电平的直流电压的电路。DC/DC转换器的首要部件是变压器，经过运用功率半导体ON/OFF来自充电电池的直流电压，将其变换成沟通电压。然后运用变压器变换沟通电压，再运用功率半导体将沟通电压变换成12V的直流电压。如果车辆行驶时混合动力车辆DC/DC转换器不工作，则辅助蓄电池的电压降低，将阻止车辆继续运行。混合动力车辆控制ECU监视混合动力车辆转换器的工作，并在检测到故障时警告驾驶员，通过智能检测仪即可检测出故障代码。

三、故障检测与排除

丰田凯美瑞混合动力汽车使用的是高压电源，检查高压系统或断开带转换器的逆变器总成低压连接器前，务必采取安全措施，佩戴绝缘手套并拆下维修塞把手以防电击。断开维修塞把手后，在接触任何高压连接器或端子前，等待至少10分钟。等待10分钟后，检测混合动力车辆逆变器总成检查点端子处的电压。工作前的电压应为0V。根据丰田凯美瑞混合动力汽车维修手册制定维修方案：

（一）检查DTC输出；将智能检测仪连接到DLC3。将电源开关置于ON（IG）位置。选择以下菜单项：PowerTrain/HybridControl/TroubleCodes。检查是否输出DTC，DTC即是“P0A08—DC/DC转换器状态电路”故障码。

（二）检查连接器的连接情况和发动机室继电器盒侧线束组；混合动力车辆控制ECU连接器连接良好且无松动。检查并确认线束组端子的螺母紧固至规定转矩、线束组端子牢固连接且无接触故障。规定扭矩：8.4N*m，检查螺母符合规定力矩，线束组螺栓上无电弧痕迹，端子牢固连接且无接触故障。

（三）检查保险丝和连接器的连接情况；测量大灯保险丝、空调鼓风机保险丝、除雾器系统、刹车灯系统和电动车窗系统等电阻均小于1欧姆，确认低压用电设备正常无损坏。蓄电池组线束连接器均正常无松动无损坏

（四）检查混合动力车辆转换器侧的AMD端子；检查并确认AMD端子的螺母紧固至规定扭矩、AMD端子牢固连接且无接触故障。AMD端子扭矩A：8N*m，AMD端子B：9N*m。检查线束组螺栓上无电弧痕迹，端子牢固连接且无接触故障。

（五）检查混合动力车辆转换器；检查并确认混合动力车辆转换器安装螺栓和HV蓄电池总成安装螺栓紧固至规定扭矩（螺栓A：8N*m，螺栓B19N*m，螺母8.0N*m），安装螺栓和HV蓄电池总成安装螺栓牢固连接且无接触故障。

经过维修技师更换HV继电器总成的高压保险丝后，使用智能诊断仪清除故障码，再次读取混合动力车辆故障，发现无故障码。启动该车READY指示灯一直点亮，启动试车车辆故障排除，车辆行驶正常。

维修小结

凯美瑞混合动力汽车主要有汽车发动机、永磁交流同步电机、发电机、高性能金属氢化物电池盒以及功率控制单元。DC/DC转换器为低压电源系统提供电源，出现故障会导致低压蓄电池无法充电，以致低压用电设备无法工作，直接会导致车辆无法正常行驶。维修技师在维修车辆时应先问询用户车辆故障，读取数据流和故障码，根据维修手册制定维修方案，排除车辆故障及试车检验等步骤。混动车动力电池为高压电池，维修人员必须经过混合动力车的专门培训，应该严格执行安全操作规程防触电事故。

参考文献：

[1]丰田汽车公司.丰田凯美瑞混合动力系统原厂维修手册(R).广州.2010

[2]谭本忠.丰田凯美瑞维修手册.化学工业出版社．2013.03

[3]臧杰.新能源汽车.机械工业出版社.2013.4

[4]尹力卉.新能源汽车技术.机械工业出版社.2017.2