一、故障現象說明
一輛 2017 年 BMW 525Li，搭載 N20 引擎，行駛里程約 16 萬公里。因燃油泵無法運作，車輛無法啟動。
更換原廠燃油泵控制模組以及某品牌燃油泵後，車輛可正常發動。但讀取燃油泵控制模組故障碼時發現，存在「EKPS 調節電流過低」的故障碼，且無法清除。
圖1 燃油泵控制模組內儲存的故障碼
再次更換該品牌燃油泵後，故障依舊，維修陷入僵局。
由於配件皆為全新品，配件商亦否認品質問題，那麼究竟是配件品質問題，還是存在其他未被識別的原因？若為後者，該如何準確找到故障點？因此需要進一步深入診斷。
二、故障診斷
如圖2，使用診斷電腦讀取故障狀態數據流可發現：燃油泵供電電壓偏高，但燃油泵工作電流偏低。
這組數據其實已能初步判斷問題，但若要讓故障點更加清晰、具體，並有效與客戶及配件商溝通，仍需要更進一步的量測數據。
圖2 故障狀態下的相關數據流
使用宏虹 Pico 汽車示波器，在燃油泵控制模組端量測燃油泵電壓與電流波形。如圖3所示，可觀察到該車款燃油泵採用 PWM 訊號控制。
當前燃油泵轉速約為 5298 RPM，最大電流約 4.1A，數值明顯偏低，屬異常狀態。
圖3 燃油泵電壓與電流波形
如圖4，透過 PicoScope 7 的數學通道計算 U 相電壓波形的負占空比（紅色曲線）。正常情況下，U 相電壓負占空比應維持在約 50%，而此時高達 86%，顯著異常。
圖4 U 相電壓波形負占空比曲線
那麼，為何 PWM 控制訊號的占空比會異常偏高？
當燃油泵控制模組監測到燃油泵工作電流過低時，會主動提高 PWM 控制訊號的占空比。理論上，占空比越高，電流應隨之增加。
然而本案例中，即使占空比已接近極限，電流仍偏低。此時控制模組判定燃油泵工作電流低於內建標準值，進而觸發「EKPS 調節電流過低」故障碼，同時燃油泵轉速也偏低。
由於燃油泵控制模組具備調節能力，基本可排除控制模組本身故障，問題極可能出在燃油泵本體。
三、故障排除
因此改用另一品牌燃油泵總成進行測試。
結果顯示：EKPS 控制模組內不再儲存故障碼，數據流亦恢復正常。
圖5 更換燃油泵總成後故障碼清除
圖6 更換燃油泵總成後數據流恢復正常
再次以示波器量測燃油泵電壓與電流波形，並計算相應負占空比，數據皆恢復正常。
圖7 更換燃油泵總成後的波形
圖8 U 相負占空比恢復正常
四、故障總結
透過本次故障診斷，我們可以進一步了解無感測器 BLDC 馬達的運作特性。實際上，只需對任一相的電流進行頻率分析，即可推算出燃油泵的轉速變化曲線（非實際轉速值），因為燃油泵轉速與供電頻率呈正比關係。
如圖 9 所示，在故障狀態下，針對 U 相電流（黃色波形）進行頻率計算，其頻率約為 175 Hz；而在正常狀態下（圖10），電流頻率約為 288 Hz。頻率越高，代表燃油泵轉速越快。
圖9 故障狀態下電流頻率曲線
圖10 正常狀態下電流頻率曲線
如圖11所示，從波形中可明顯觀察到：在啟動瞬間與加速過程中，燃油泵的轉速皆會逐步提升。
圖11 啟動與加速過程中的電流頻率變化
了解更多產品資訊
宏虹Pico 示波器診斷套裝
宏虹 Pico 汽車示波器的完整診斷套裝可用於診斷任何搭載引擎或電動馬達的車輛與設備故障。可進行多種常見測試，包括：感測器訊號測試、執行器測試、車載通訊匯流排分析（例如：CAN / LIN、SENT、FlexRay）
宏虹將提供您所需的任何支援！
專業的宏虹團隊會第一時間回應，為您提供最佳的服務，解決您的一切問題
