新能源汽車高電壓組件結(jié)構(gòu)淺析（一）

無錫汽車工程高等職業(yè)技術(shù)學校 吳書龍

新能源汽車上的高電壓組件一方面用于驅(qū)動車輛，另一方面用于執(zhí)行一些舒適功能。這些組件均以高電壓運行，只有具備一定資質(zhì)且熟悉高壓組件結(jié)構(gòu)的維修人員才能對高壓組件進行維修，且要嚴格遵守安全規(guī)定，按照維修說明進行操作。

1 高壓連接器

新能源汽車上的高壓組件通過高壓連接器連接在一起。

1.1 高壓互鎖（High Voltage Interlock）

在設(shè)計高壓連接器時，需要考慮插拔過程中的高壓安全保護，如斷開時，高壓互鎖應(yīng)先斷開，然后高壓端子再斷開，接合時則相反。高壓互鎖一般分為內(nèi)置式和外置式（圖1）。內(nèi)置式高壓互鎖回路安裝在高壓端子之間，結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小，目前被廣泛應(yīng)用。高壓互鎖回路通過電平或PWM信號進行監(jiān)測，主要失效模式為短路或斷路。

圖1 高壓互鎖的結(jié)構(gòu)

1.2 高壓連接器的防護等級要求

高壓連接器的防護等級一般要求至少達到IP67。IP是國際防護代碼（International Protection code），IP后面第1個數(shù)字表示固態(tài)防護等級，范圍為0～6，表示對從大顆粒異物到灰塵的防護等級；IP后面第2個數(shù)字表示液態(tài)防護等級，范圍為0～8，表示對從垂直水滴到水底壓力情況下的防護等級。IP67表示能夠防止灰塵進入，且經(jīng)得起短暫浸泡。

1.3 高壓連接器端子接觸件結(jié)構(gòu)

高壓連接器端子接觸件結(jié)構(gòu)主要有片簧式、冠簧式、扭簧式等，不同的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了電接觸方式（面接觸、線接觸和多點接觸）的不同，選用何種形式由連接器的應(yīng)用場合決定。

片簧式連接器（圖2）是第一代傳統(tǒng)連接器，它是應(yīng)用最為廣泛的工業(yè)連接器。冠簧式連接器（圖3）比片簧式連接器端子結(jié)構(gòu)復雜，母頭從1個零件增加到2個零件，核心的接觸彈片為精密沖壓的百葉窗形狀的柵欄，它的接觸點多達幾十個，改善了連接的可靠性。扭簧式連接器（圖4）的電流承載能力很強，適用于充電槍和充電插座。

圖2 片簧式連接器

圖3 冠簧式連接器

圖4 扭簧式連接器

2 高壓線路

2.1 高壓標記

每個高壓組件的殼體上都帶有警告標記（圖5），維修人員和車主可通過警告標記得知高電壓可能帶來的危險。由于高壓導線可能有幾米長，在一處或兩處張貼警告標記的意義不大，維修人員可能會忽視這些標記，因此選用橙色警告色標記出了所有的高壓線束（圖6），且高壓線束的導線連接器也采用橙色設(shè)計。

圖5 高壓組件上的警告標記

圖6 高壓線束及導線連接器的橙色標記

2.2 高壓線束

直流電纜組件由2根絕緣的高壓線束組成，用來連接動力電池組和變頻器。高壓線束屬于高安全件，所以高壓線束的設(shè)計及布置至關(guān)重要。整車高壓線束主要涉及到線束走向、線徑、高壓連接器、充電口的類型和應(yīng)用、屏蔽、高壓線束固定、高壓線槽、高壓互鎖等。

在很多混合動力汽車中，直流電纜組件從汽車尾部（在這里與汽車的混合動力電池組相連接）一直延伸到發(fā)動機室蓋下方的變頻器上。由于大部分高壓線束都位于汽車底盤部位（夾在動力電池組和底盤之間），因此能受到很好的保護。而純電動汽車和一些插電式汽車安裝的電池組要大得多，往往要延長到幾乎車輛前部的位置，因此其高壓線束通常會比混合動力汽車上的短一些（圖7）。

在舉升新能源汽車之前，技術(shù)人員應(yīng)參考汽車維修手冊確定車輛的規(guī)定起吊點，從而確保起重臂或吊板沒有接觸到高壓組件。有些車的規(guī)定起吊點信息在車主手冊上也能查得到。

圖7 純電動汽車動力電池組上的高壓線束

電池組和變頻器之間的直流連接電纜還向DC/DC轉(zhuǎn)換器供電，從而實現(xiàn)對12 V輔助系統(tǒng)的供電，并在車輛通電時（READY ON時）對汽車的12 V輔助電池進行充電。盡管DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓屬于低電壓，但仍然將其看成是一種高壓元件，因為它的輸入端接入的是高壓電。

3 高壓導線連接器的拆裝

無論是扁平式高壓導線連接器還是圓形高壓導線連接器，在松開或固定時都必須嚴格遵守規(guī)定順序。如果更換了高壓組件，組裝時必須注意：按規(guī)定重新建立高壓組件殼體與車輛接地之間的導電連接；嚴格遵守維修說明；由另外1名維修人員檢查維修工作（包括擰緊力矩、接觸裸露金屬等），并在維修工單上進行書面記錄。

3.1 扁平式高壓導線連接器的拆裝

在某些高壓組件的導線連接器上有單獨的高壓互鎖回路導線連接器，在松開高壓導線連接器前，必須首先松開高壓互鎖回路導線連接器（圖8）。高壓互鎖回路導線連接器處于連接狀態(tài)時，高壓互鎖回路閉合；松開高壓互鎖回路導線連接器，高壓互鎖回路斷開，此時高電壓系統(tǒng)自動關(guān)閉。這是一項附加安全措施，確保維修人員在開始工作前已將高電壓系統(tǒng)切換為無電壓輸出狀態(tài)。

圖8 松開高壓互鎖回路導線連接器

松開高壓互鎖回路導線連接器后，推移機械鎖止件（圖9），然后即可拔出高壓導線連接器（圖10）。將高壓導線連接器拔出幾毫米（位置A）后，可感覺到較高反作用力，此時要向相同方向繼續(xù)拔出高壓導線連接器（位置B）。注意：在位置A時切勿將高壓導線連接器重新壓回高壓組件上，這樣可能會損壞高壓導線連接器。

重新連接高壓導線連接器時，按松開的相反順序進行即可。圖11展示了高壓組件上扁平式高壓導線連接器插座的結(jié)構(gòu)。

3.2 圓形高壓導線連接器的拆裝

圖9 推移高壓導線連接器的機械鎖止件

圖10 拔出高壓導線連接器

如圖12所示，將圓形高壓導線連接器上的2個鎖止元件壓向一起，然后即可拔出高壓導線連接器。重新連接高壓導線連接器時無需再將鎖止元件壓向一起，只需將高壓導線連接器縱向推向高壓組件上的高壓導線連接器插座即可，此時必須確保鎖止元件已卡入（發(fā)出咔嗒聲），隨后還應(yīng)通過拉動高壓導線連接器檢查鎖止件是否真的卡入。圖13展示了圓形高壓導線連接器及其插座的結(jié)構(gòu)。

圖11 扁平式高壓導線連接器插座的結(jié)構(gòu)

圖12 松開圓形高壓導線連接器的方法

圖13 圓形高壓導線連接器及其插座的結(jié)構(gòu)