虹科修车案例 | 2016年宝马 BMW i3 显示传动系统故障无法进入就绪状态

未来可能趋向电动化且科技不断地进步，以下的案例研究凸显我们多年来在众多车辆看到的典型故障。它仍然相当地重要。

01：客户描述

客户反馈，当他试图驾驶车辆并将车辆通电到就绪模式时，仪表板显示“传动系统错误警告”，车辆无法行驶。

02：技术说明

验证客户问题是诊断过程中不可缺少的步骤，但这通常是一项耗时的任务且没有成功。在这种情况下，客户抱怨在仪表板和 iDrive 画面都显示传动系统故障并伴随“无法继续驾驶”的信息下进行。注意：无法使用变速箱排档杆将车辆从“停车”档换档，虽然可以打开点火开关来点亮仪表板和相关的警告灯，但高压 (HV) 接触器未通电（即高压系统出现故障）。除了上述症状外，车辆在连接到 EVSE 点（电动汽车供电设备）时不允许充电。以下影片描述了上述症状：

03：诊断过程（第一天）

在验证客户抱怨的故障后，我们确认了车辆的车身号码与规格。

在诊断方面，确认规格是重要的，因为客户会改装一些时尚配件来更动车辆，但这些配件可能缺乏为该车设计的质量控制和设计。确认没有安装此类部件。

客户访谈过程照着以下４个针对性的开放式问题，来建立故障描述。

问题出现多久了?

故障是在没有任何警告的情况下突然发生(车辆随后被送到维修厂)

2. 第一次注意到这个问题是甚么时候?

当问题一产生时，车辆就无法动弹需要修复。

3. 最近有没有对车辆实施甚么工作?

没有

4. 什么时候遇到这个问题?

尚未驾驶就遇到了。第一天车辆还正常，第二天车辆就无法驾驶了。

通常客户访谈能引导可能的故障但我想你也同意当阅读完上述信息，实际上没有什么可以做的!

执行基本的检查，确认无流体泄漏，管路、接头、线束无明显破损，可能这是最喜欢的探索：意外故障维修。对车辆所有控制单元进行故障扫描并且发现了17个故障代码，我们把他记录下来并删除这些故障码。我们重复循环将点火开关从开到关，尝试将车辆供电进入到就绪模式。传动系统错误讯息再次的显示出来。使用此技术可确保故障代码与故障条件相关，而不是任何先前诊断工作造成的故障代码。再一次扫描车辆控制单元并留下了6个故障代码：发动机控制：1. 21E96F 启动讯号就绪：讯号丢失高压电池、充电控制4.0：2. CE5402 高压电池2数据：讯息丢失3. 21E687 电压端子30C：检测到崩溃4. CE5406高压电池1数据：讯息丢失5. CE5403 高压电池控制单元沟通：讯息丢失电子讯息 4.2：6. B7F805 L波段天线：线路开路为了解释我们在扫描车辆过程获得的故障码，我们必须对术语进行解读，因为通用诊断工具通常对制造商组件使用不同的描述！这是一个典型需要克服的障碍，我们对此进行演示和讨论，可参阅此文章：虹科免拆诊断 | 2013年雷诺 Renault Zoe 警告信息 “停车：电力故障危险”。
范例：“发动机控制”代表 Electric Digital Motor Electronics -EDME(宝马术语)“高压电池、充电控制4.0”代表 Battery ECU – SME(宝马术语)虽然在这个诊断阶段看起来似乎无关紧要，但我们需要根据组件描述来了解宝马线路图中使用的缩写，帮助理解从诊断工具获取的故障代码与信息。我想你可以把它当作语言翻译，就是诊断工具使用的语言和宝马技术文文件中使用的语言。在我继续之前，对于不熟悉电动车诊断和维修的人，请查看以下论坛文章（https://www.picoauto.com/support/topic22509.html），了解HEVRA(混和动力和电动汽车维修联盟有限公司)如何帮助解决以上的问题。那我们应该遵循哪个故障代码，如何判断?由于我们使用的是通用型诊断工具，无法得知故障代码的发生顺序。根据故障代码描述，以下是我的解读：
SME 故障码21E687 电压端子30C: 检测到碰撞将会是主要的故障码，因为碰撞优先于任何一切。
检测到碰撞故障码时，EDME返回产生21E96F启动讯号的故障代码也就不在预料以外了，当检测到碰撞时，高压系统也会立即关闭。
同样的，SME也报出故障:CE5402 高压电池2数据：讯息丢失21E687 电压端子30C：检测到崩溃CE5406高压电池1数据：讯息丢失电子讯息 4.2：B7F805 L波段天线：线路开路
让我们据实讨论，追踪丢失的讯息相比于SME端子30C电压有多难?
基于这个原因，我们暂时不探讨这些CE5402、CE5403 和 CE54006故障代码。
在这个阶段，尽管基本的检查显示没有事故维修的工作，但我认为这可能是一辆经过事故后维修的车!
在深入研究之前，最重要的是退一步并检查技术公告(召回和活动等等)。
使用制造商的技术网站与车辆底盘编号来确定是否存在已知的问题和修复的最佳方式。虽然这看起来很明显，有许多途径可以获得免费的技术公告和”修复”。依我之前的经验，虽然对这些获得的数据完整描述且与您的症状和故障码吻合，该公告可能也只适用其他市场，并不适用于英国。
希望不要像我过去对其他车辆的经验一样陷入这个困境。在这种情况下，没有相关的公告谈论到这样的案例。
可能故障：事故修复车辆带有固定碰撞信息碰撞感应电路组件故障碰撞感应线路错误行动计划:与往常相同，行动计划主要受到可及性、概率和成本的影响。根据获取的数据，故障码21E687能描述SME端子30C的电压水平。
因此，行动计划的重点就是30C端子和相关电路的完整性。回顾一下:1. 车辆无法驱动到就绪模式2. 车辆无法从EVSE充电3. 仪表板显示传动系统故障讯息4. SME储存多个关于”碰撞感知”故障代码线路30C可以从下图线路图中看到(由ALLDATA提供)。我添加了一些批注来帮助解释宝马的术语。例如：我将便利充电电子设备理解为车载充电器(OBC)X45*1V是汽车左后的下方线束内的密封接头。

注意：上图中的高压安全连接器负责关闭高压电气系统以进行维修工作。

请参阅维修手册并确保由具备相应资格的人员执行相关程序。
如果高压安全连接器打开，12V供应到SME与OBC的30C端子将被移除，(30C现在是0V)，并且高压系统被切断直到30C的电源供应被重新建立。高压安全连接器通过安全电池端子连接到 12 V电池正极端，该端子包括一个被设计来切断12V与高压安全连接器的烟火装置（由安全气囊碰撞模块触发），以防事故发生。你可以在下方看到由诊断工具回报的SME端子30C上的电压。

然而，以下的画面显示了SME的端子30C电压使用Pico示波器连接A191*B 第1脚位(红/黄线)的情况。

当我们尝试将车辆供电切到就绪模式来施加电力负载时，可以立即看到SME端子30C的电压存在一个令人担忧的问题。

施加的负载将以高压电池接触器尝试将高压电池连接到车辆高压系统。

然而，当SME上的端子30C电压降到预定阀值以下，接触器就会立刻断电。

让我分享一个使用示波器监控且纪录电压降的技巧：

选择一个缓慢的时基(2s/div)，其中，波形是“当前”绘制的，在点火开/关或摆动测试等事件期间，人眼可以对其进行解释。

虽然示波器也能通过触发器来高速捕获这些事件。在这种情况下，很难解释波型并与事件链接，例如仅在屏幕上显示一瞬间的摆动测试。

用户必须向后滚动波型来找可能与点火开/关或摆动测试相关或不相关的事件。

PicoScope 纪录并提供足够的证据来进一步测试碰撞感应电路 (30 C) 的完整性，这与扫描工具显示的值不同，可能会让您相信 SME 的终端 30 C 正常。

（诊断工具的刷新率太慢，无法捕捉到电压降。）

到目前为止，我们已经确认SME的30C端子电压在负载下不稳定。基于这些知识，我们需要验证高压安全连接器上30C电路的完整性。

04：诊断过程（第二天）

正如大多数维修厂所知道的那样，在顶车机上长时间停放故障车不利于营利等等，宝马 i3已被拖离顶车机到维修厂。

重新量测SME的30C端子，OBC及高压安全连接器显示故障已从间歇性和负载状态晚变成永久性故障。这是一个好消息，因为永久性故障有利于加快诊断速度。(参阅下面的示波器连接图)

示波器确认SME和OBC的30C端子电压为570mV，而诊断工具显示在SME端的30C端子电压值为1.4V。

这证明了高压安全连接器和烟火装置(在12V正极端)都正常无损，因为12V有退出高压安全连接器。

SME 和 OBC 上出现的 570 mV 很可能是这些组件内部通过各自的点火电源产生的残余电压。(我们在点火开关开启时的情况量测)

当我们在 12 V 电池正极端和 SME 脚位 1 之间引入一根带保险丝的跳线时，结果是车辆成功进入就绪模式，并能够前进后退。

因此，结论是高压安全连接器和SME/OBC 之间开路(30C线路)，现在问题是开路的地方在哪里，因为高压安全连接器在车辆的前面，而SME在后面!

在我继续之前，让我们假设没有开路，而是有一个高电阻，我想探讨限定电路30C中的电压降(连接到SME脚位1的高压安全连接器)，理论上应该等于信道B减去信道A，是吗?

因为我们使用的是4823示波器(它利用共地输入)来量测电压降，我们创建一个数学通道计算B-A(往下看)。

然而，如果我们有浮地式输入的示波器(4x25 或 4x25A)，我们可以获得使用单一信道获得电压降，以下培训文章解释了共同接地、浮动输入和传导电压降测量之间的区别。下图使用4425A示波器的通道A示范了量测30C的电压降(从高压安全连接器到SME第一脚位)的连接方式。

下图的结果显示了电压降为10.84V，与使用4823时数学通道显示的不同!

为何我们使用不同架构的示波器会获得不同的电压降数值?

答案是两者都是正确的，差异原因为奥姆定律!

电压降只能存在于有电流流动的地方 (V = I x R)，并且对于开路线路，没有流动的电流。(如果有一个高电阻，这些数值会接近相等)

虽然上述额外的电压降测试与诊断并不真正相关，但其中包含的讯息提供了电路 30 C“开路”的进一步证据，并解释了为什么这些测量技术会有不同的值。

05：寻找开路

找寻线束中的开路是充满挑战性的，且在最坏的情况下将是一场恶梦。非侵入式测量技术是最好的方法，因为它大幅度的减少对车辆部件的干扰，并有望减少劳动时间。由于线束沿外部底盘布线，我们将车辆开上顶车机提高方便性。
PicoScope 6 Automotive 软件和警报相互结合，提供了完美的便利工具，可在我们摆动测试线束时捕获并警告我们“接通和断开”连接。PicoScope 中的屏蔽功能可以比作波形“陷阱”，用户可以在其中指定图形的一个区域，如果波形侵入或接触屏蔽，用户将在该区域中收到通知（带有警报）。在以下的画面截图中，我在通道A的SME第一脚位创建了一个屏蔽，在波形/信号接触屏蔽和 PicoScope 发出警报之前，允许与 0 V (-1 V + 1.8 V) 有大约 2.8 V 的偏差。计划是从车辆前方到后方摆动测试线束，来尝试能不能短暂修复电路30C的断路，如果成功，屏蔽将捕获到SME从0V到12V并触发警报。

不幸的是，没有任何线束摆动导致屏蔽失效!但当我们在顶车机举升车辆时，上述纪录的屏蔽失效发生了。我最初的想法是车辆变化导致电路30C瞬间连接。

查看上面截图的放大部分，我们记录到了举升车辆时接触器发出的电磁场干扰!

该事件也被通道 B 的高压安全连接器处捕获，但幅度减小。

这进一步证明了电路 30 C 是断路的并且表现得像天线。它从顶车机接触器接收到 EMF 的干扰，因为电缆没有端接而是向大气开放。

接下来怎么做?

当我们的非侵入式技术失败时，我们不得不走原路，执行线束的连续性测试。

但我们应该从哪里开始呢？从接线图看，X45*1 是一个密封接头，位于底盘左侧的后部，是可能的故障点。

当我们从这个位置切入线束时，我们确认密封接头处于完美的状态，因此我们需要做进一步的切口。

在对线束进行五次切割后，我们定位到开路在距离高压安全连接器约50厘米的位置，位于12V电池托架的正下方。

以下影片描述我们的查修过程：

06：结果/维修确认

完成线束维修后，消除故障码并复原饰件，如我们所预期可以通过EVSE为车辆进行充电并驾驶车辆。

下面的截图显示了锁定和解锁车辆后进入就绪模式的通电阶段。信道D纪录了12V电池的电流进出，信道E、F纪录了来自高压电池的相同事件。

从下方的截图中，我们捕获了经由7kW的EVSE流入高压电池的电流。

07：补充内容

故障是如何发生的，以及故障是如何随着入侵而改变的，这总是让我感到惊讶。客户在采访中确认，车辆之前没有出现过问题“前一天这车还正常，第二天就不能通电了!”电线如何在一夜之间断路？

当碰撞电路(30C)被触发，车辆就无法启动到就绪模式，直到重新建立稳定的12V，这让我想到了诊断第一天与第二天30C的不同故障条件。

第一天30C端子电压”间歇性在负载下”发生故障，但在第二天，由于车辆被拖出顶车机后放置在维修厂，因此没有电压存在，我的推论是车辆/线束的移动和弯曲导致12V电池托架下方的碰撞电路线束完全断路。

关于断路的位置，在屏蔽测试期间，请注意高压安全连接器上通道A、C(SME和OBC)与通道B之间的振幅有何不同。这或许可以做为故障为置的线索，因为SME(30C)裸线与车身一样长，因此与来自高50厘米的裸线相比，有助于改善EMF接收电压安全连接器?在阅读案例并考虑诊断车辆所花费的时间（包括研究在内的 20 小时）时，我开始思考这些劳动内容是如何收费的，以及应该由谁来支付费用。如果没有任何制造商保修，成本将由客户承担，20 小时每人 100 英镑（例如）是 2000 英镑的人工费用！售后延长保修不会支付诊断费用，维修厂肯定不会支付（唯一利益），这将费用留给客户。有幸与 Pico 一起探索并了解其他国家/地区如何管理此类诊断情况，车辆保险政策通常包括诊断支持。诸如上述诊断有可能“失控”的车辆被保险公司征用，然后保险公司将把挑战交给“卓越中心”或将车辆注销，因为无法进行经济维修。我不确定英国是否有这样的政策，但如果没有别的，它值得思考和讨论。非常感谢 Steve Winn Autocare Ltd 的 Steve 和 Jane Winn 以及 HEVRA 的 Pete Melville 在这个案例中的帮助。