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
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