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福特Mach-e召回,到底是哪里出了问题?

2022-06-20 汽车电子设计 阅读:
最近福特已告知其经销商停止销售MustangMach-E,并因安全问题召回了近50,000辆,全面召回影响了2020年5月27日至2022年5月24日期间在福特墨西哥库奥蒂特兰工厂生产的多达48,92
最近福特已告知其经销商停止销售Mustang Mach-E,并因安全问题召回了近50,000辆,全面召回影响了2020年5月27日至2022年5月24日期间在福特墨西哥库奥蒂特兰工厂生产的多达48,924辆Mustang Mach-E。这事对福特来说,是个不小的打击。这事情到底是为啥呢?经过推敲,有以下初步的结论:

此次涉及的问题,主要是由于高压接触器,问题的表象就是接触器过热。Qjlednc

由于过热,可能会导致接触器粘连或者断开,在极端情况下致使车辆下电后无法再次上电或在行驶中失去动力,增加发生碰撞的风险。Qjlednc

这里倒不是这款接触器有啥问题,就是福特的工程师少考虑了高压接触器在连续快速直流充电+激烈驾驶的极限工况下,累积热量的处理,也就是整个BDU设计出现了问题。Qjlednc

我的理解,这对于后续所有高压电气工程师做设计都是一个挑战,因为他们接下来要面临的是,高压接触器的厂家是在有限的零部件上给你适配800V+500A的规格,你自己要承担快充+激烈驾驶。由于普遍的总监层面的领导对电气和失效分析的理解很有限,这种极限工况的考虑是很难得到支持的,如果车辆要出口到欧洲和美国,同志们得做一些谨慎的考虑。Qjlednc

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▲图1.NHTSA对于此次文图的表述Qjlednc

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Part 1Qjlednc

福特Mach-e的设计问题 Qjlednc

福特Mach-e的电池系统设计,是由福特主导的,在电气设计上主要沿袭之前福特的混动系统设计,如下图所示HVBJB(High Voltage Battery Junction Box)采用倒立的模式设计,底下由Busbar和塑料壳体做连接,上面通过快插的模式来走线,尽可能来让组装变得简单。由于车辆不能动弹,所以确定来说就是主正和主负接触器出现了过热的问题。Qjlednc

其实除了以上的4+1个继电器外,还有一个Aux回路的继电器去往eAC和PTC。Qjlednc

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▲图2.Mach-E的电池高压设计Qjlednc

Mach-e在之前已经出现了一些问题,之前主要集中在mach-e GT版本上, mach-e GT大功率快充和驱动系统的情况,比通常的版本,整个电气系统需要承受更大的主回路电流。Qjlednc

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图3.福特的充电电流Qjlednc

从这个问题来看,一开始出现在寒冷地区“cold weather issues”,车辆会发出警告"stop safely now",定位高压接触器的实际描述主要包括: Qjlednc

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▲图4.召回分析具体描述Qjlednc

In the affected vehicles, it is possible that the high voltage battery main contactors may overheat, which can result in an open contactor or welding condition. Qjlednc

在以上的工况下,高压接触器会出现粘连和打开的模式(漏气以后的情况)。Qjlednc

Should the contactors weld closed while driving, a powertrain malfunction warning light will be illuminated on the next drive cycle, along with a no start condition.Qjlednc

如果接触器发生粘连,车子仍可正常行驶,但在车子停下以后接下来,诊断电路会发现问题,使消费者无法启动车辆,这个解决办法是替换接触器。Qjlednc

 If the contactors open while driving, a powertrain malfunction warning light will be illuminated, the vehicle will display Stop Safely Now in the instrument panel cluster, and the vehicle will experience an immediate loss of motive power. Qjlednc

在行驶状态下,高压接触器被打开,电池无法接通高压回路,电动汽车就会突然失去动力,高速场景是非常危险的。Qjlednc

如果12V电池电还够,12V回路仍可工作,车子的刹车和转向仍旧可以工作。Qjlednc

The vehicle will coast to a stop, and all 12V systems including power brakes and steering will remain functional.Qjlednc

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Part 2Qjlednc

问题出在哪里?Qjlednc

福特Mach-e主正/负接触器使用的是TE的 EVC 500,这个的设计问题,如下所示,主要还是电流的曲线和高压接触器的工况。Qjlednc

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▲图5.福特的高压接触器问题Qjlednc

这个问题,主要是福特的电气工程师的锅,在设计不同的电流Profile的时候,只考虑单个部件,没考虑设计在一个BDU里面,多个接触器一起发热对环境的发热和热量排出。这个在国内设计150kW充电会非常明显,我们平常做个350V 250A压力不大,一旦电流变成了350V 350A,整个设计压力暴增。Qjlednc

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▲图6.设计压力主要是部件到子系统的匹配Qjlednc

小结:我之前的小组是专门设计这个东西,为了不断压成本,可以做很多妥协。但站在工程师的角度来看,还是觉得我们是没遇到事、没有高质量的8D质量分析,也很难得到决策层的认同和支持。只有在海外被一次次敲打,大家才知道设计那么多工况和做部件DV和PV的价值;现在的KPI以做出来和降本为导向,所以我之前的技术管理是很难做下去。Qjlednc

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