芻議新能源汽車(chē)高壓互鎖系統(tǒng)的原理及故障

高竇平 張小興

摘要：在進(jìn)入21世紀(jì)的第二個(gè)十年后，新能源汽車(chē)時(shí)代正式到來(lái)，它受到了國(guó)家及市場(chǎng)的高度歡迎，這不僅僅因?yàn)樾履茉雌?chē)擁有良好的節(jié)能環(huán)保技術(shù)，還因?yàn)樗谠S多局部細(xì)節(jié)技術(shù)應(yīng)用方面也實(shí)現(xiàn)了革新，例如高壓互鎖系統(tǒng)就是新能源汽車(chē)新功能體系中的重要組成部分，它能夠保障新能源汽車(chē)安全行駛，提高汽車(chē)運(yùn)行效率。本文芻議新能源汽車(chē)高壓互鎖系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和系統(tǒng)工作原理，并提出它所存在的故障問(wèn)題與具體解決辦法。

Abstract： After entering the second decade of the 21st century， the era of new energy vehicles officially arrived. It has been highly welcomed by the country and the market， not only because new energy vehicles have good energy-saving and environmental protection technologies， but also because the application of local detail technology has also achieved innovation. For example， the high-voltage interlocking system is an important part of the new energy vehicle new functional system. It can ensure the safe driving of new energy vehicles and improve the operating efficiency of automobiles. In this paper， the development status and system working principle of the high-voltage interlocking system of new energy vehicles are discussed， and the fault problems and specific solutions are presented.

關(guān)鍵詞：高壓互鎖系統(tǒng);新能源汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀;工作原理;故障;解決方法

Key words： high-pressure interlocking system;development status of new energy vehicles;working principle;fault;solution

中圖分類(lèi)號(hào)：U472? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）26-0160-02

0? 引言

高壓互鎖系統(tǒng)的提出與應(yīng)用已經(jīng)成為當(dāng)前新能源汽車(chē)建設(shè)體系中的關(guān)鍵，它充分考慮到了新能源汽車(chē)的具體使用方式、使用年限、外部因素良好應(yīng)對(duì)情況，保證高壓互鎖系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的功能應(yīng)用有效性。當(dāng)然，在高壓互鎖系統(tǒng)中也是存在諸多故障問(wèn)題有待解決的，需要考慮應(yīng)用多元化技術(shù)應(yīng)用方法嘗試解決故障問(wèn)題。

1? 關(guān)于新能源汽車(chē)的高壓互鎖系統(tǒng)概述與發(fā)展現(xiàn)狀

新能源汽車(chē)在節(jié)能應(yīng)用方面體現(xiàn)出了較大優(yōu)勢(shì)，但人們依然在懷疑它的安全性問(wèn)題。最初純粹的電動(dòng)汽車(chē)上是沒(méi)有任何安全機(jī)制用以保護(hù)人身安全的，但目前的新能源汽車(chē)希望解決這一問(wèn)題，所以它引入了高壓互鎖系統(tǒng)。

1.1 高壓互鎖系統(tǒng)的概述與工作原理

ISO 6469-3：2001《電動(dòng)汽車(chē)安全技術(shù)規(guī)范第三部分：人員電氣傷害防護(hù)》中明確闡述了高壓互鎖裝置的基本內(nèi)涵，它是目前所有新能源汽車(chē)上都會(huì)配備的重要高壓防護(hù)安全部件，不過(guò)傳統(tǒng)中的新能源汽車(chē)中是沒(méi)有一套完整健全的高壓互鎖系統(tǒng)的，對(duì)它的基本概念闡述也并不清楚。高壓互鎖本身是一種危險(xiǎn)的電壓互鎖回路系統(tǒng)，它主要利用電氣小信號(hào)檢查整個(gè)高壓產(chǎn)品，它的主要檢查對(duì)象包括了高壓產(chǎn)品導(dǎo)線、連接器和護(hù)蓋，在檢查中會(huì)對(duì)正在運(yùn)行的電氣設(shè)備連續(xù)性與完整性進(jìn)行全面分析，并在回路識(shí)別過(guò)程中發(fā)現(xiàn)異常問(wèn)題并馬上斷開(kāi)高壓部分。換言之，它就是合理利用低壓信號(hào)監(jiān)視高壓回路完整性，是一種有關(guān)新能源汽車(chē)電路高低壓電源運(yùn)行安全設(shè)計(jì)方法。

在新能源汽車(chē)中，高壓互鎖系統(tǒng)的應(yīng)用功能發(fā)揮突出，應(yīng)用工作原理清晰，具體就是通過(guò)低壓回路作用，針對(duì)高壓系統(tǒng)中的導(dǎo)線、電氣、導(dǎo)線連接器、電氣控制器以及高壓保護(hù)盒蓋進(jìn)行專(zhuān)門(mén)監(jiān)測(cè)與分析，最終形成一套構(gòu)造特殊且功能重要的“危險(xiǎn)電壓互鎖回路”，如圖1、圖2。

結(jié)合圖1、圖2分析高壓互鎖系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程，在充分合理利用小電池的過(guò)程中信號(hào)被發(fā)出，針對(duì)高壓回路的完整性、功能性展開(kāi)深入檢測(cè)與分析，并體現(xiàn)兩點(diǎn)關(guān)鍵內(nèi)容：第一，對(duì)高壓回路的運(yùn)作過(guò)程進(jìn)行分析，回路表現(xiàn)為斷開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)高壓互鎖系統(tǒng)表現(xiàn)為失效狀態(tài)，且新能源汽車(chē)的自身操作無(wú)法實(shí)現(xiàn)高壓狀態(tài)，當(dāng)汽車(chē)在形式過(guò)程中無(wú)法實(shí)現(xiàn)高壓互鎖功能，在如此狀況下車(chē)輛會(huì)選擇自動(dòng)報(bào)警，且切斷所有高壓操作內(nèi)容，汽車(chē)本身與高壓互鎖系統(tǒng)表現(xiàn)出相互一致的技術(shù)操作邏輯思維。

1.2 高壓互鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)作用

新能源汽車(chē)本身是具有高壓風(fēng)險(xiǎn)的，例如高壓系統(tǒng)會(huì)在車(chē)輛行駛過(guò)程中突然斷電，導(dǎo)致車(chē)輛失去其應(yīng)有動(dòng)力，造成該原因的問(wèn)題主要是高壓回路松動(dòng)脫落，通過(guò)高壓互鎖信號(hào)可以檢測(cè)到這一問(wèn)題，當(dāng)問(wèn)題檢測(cè)完畢后要上報(bào)VCU報(bào)警信號(hào)，為VCU預(yù)留相應(yīng)處理時(shí)間。再一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)就是人為誤操作行為，在沒(méi)有高壓互鎖回路的支持情況下，在高壓線路斷開(kāi)瞬間時(shí)高壓會(huì)直接擊穿空氣中的兩個(gè)期間兩端位置，形成較為強(qiáng)烈的拉弧現(xiàn)象，這一現(xiàn)象發(fā)生時(shí)間雖短，但是發(fā)生溫度較高，導(dǎo)電性與能量表現(xiàn)非常強(qiáng)，有可能對(duì)斷電周?chē)娜藛T及設(shè)備造成極大損傷。

基于上述兩點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)，需要在高壓互鎖系統(tǒng)中設(shè)計(jì)擁有特殊功能作用的互鎖結(jié)構(gòu)模塊，例如結(jié)構(gòu)互鎖模塊和功能互鎖模塊。結(jié)構(gòu)互鎖模塊中高壓接插件中均帶有互鎖回路，其中某個(gè)接插件一旦帶點(diǎn)斷開(kāi)，其動(dòng)力堅(jiān)持管理編繪檢測(cè)到高壓互鎖回路斷路問(wèn)題，自動(dòng)保護(hù)人員安全，同時(shí)報(bào)警要求斷開(kāi)朱高壓回路電氣連接，激活主動(dòng)泄放功能。

另外是功能互鎖，它的作用是在車(chē)輛充電過(guò)程中，其高壓系統(tǒng)會(huì)主動(dòng)限制整整車(chē)系統(tǒng)，使其無(wú)法通過(guò)自身驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，這是為了有效防止可能發(fā)生于車(chē)輛上的線束拖拽問(wèn)題和車(chē)輛安全事故問(wèn)題。

1.3 高壓互鎖系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展正處于初級(jí)階段，許多技術(shù)應(yīng)用也都還在試探期，所以為了提高新能源汽車(chē)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，合理運(yùn)用高壓互鎖系統(tǒng)是非常必要的，通過(guò)該系統(tǒng)的功能應(yīng)用真正落實(shí)了新能源汽車(chē)中局部元器件的自動(dòng)化、智能化應(yīng)用功能，同時(shí)它也幫助高壓互鎖系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了其內(nèi)部功能構(gòu)造的有效完善。從另一方面講，它有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)新能源汽車(chē)中所存在的功能呢不全問(wèn)題，真正促進(jìn)了高壓互鎖系統(tǒng)與系能源汽車(chē)的相互有機(jī)關(guān)聯(lián)，保證整車(chē)系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)性能都得到穩(wěn)步提升[1]。

2? 高壓互鎖系統(tǒng)故障發(fā)生成因

要首先接通新能源汽車(chē)的高壓互鎖回路，才能正常實(shí)現(xiàn)高壓電處理過(guò)程，確保高壓互鎖系統(tǒng)工作運(yùn)作狀態(tài)正常?；谙到y(tǒng)的日常運(yùn)行研究，本文分析闡釋了高壓互鎖系統(tǒng)的兩點(diǎn)故障原因。

首先，要對(duì)高壓互鎖系統(tǒng)的回路進(jìn)行分析。如果其沒(méi)有達(dá)到正常接通狀態(tài)，就會(huì)導(dǎo)致新能源汽車(chē)上電工作故障，這會(huì)為系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重的破壞。正確的做法應(yīng)該是提升回路故障的檢測(cè)力度，同時(shí)減少不良問(wèn)題成因。

第二，由于喜多新能源汽車(chē)的擁有者并沒(méi)有對(duì)汽車(chē)高壓互鎖系統(tǒng)進(jìn)行定期維護(hù)，因此其系統(tǒng)的創(chuàng)新力度表現(xiàn)不足，這也是高壓互鎖系統(tǒng)出現(xiàn)故障的原因之一[2]。

3? 高壓互鎖系統(tǒng)的診斷與故障處理

針對(duì)高壓互鎖系統(tǒng)的診斷應(yīng)該從多方面展開(kāi)，下文主要結(jié)合常見(jiàn)故障狀況分析四點(diǎn)，提出高壓互鎖系統(tǒng)的診斷與故障處理措施。

3.1 PTC故障問(wèn)題及故障處理

針對(duì)高壓互鎖系統(tǒng)中PTC故障的診斷與判別過(guò)程主要要觀察其PTC表現(xiàn)是否為完整狀態(tài)。在絕大部分情況下，PTC內(nèi)部結(jié)構(gòu)表現(xiàn)簡(jiǎn)單，所以在測(cè)量難度上表現(xiàn)較低。為了有效排除這一故障問(wèn)題，則需要首先檢測(cè)PTC元件，發(fā)現(xiàn)高壓互鎖系統(tǒng)是否存在系統(tǒng)運(yùn)行紊亂問(wèn)題，再觀察其消磁熱敏電阻是否存在潛在故障問(wèn)題。具體方法就是檢查熱敏電阻是否存在灼燒或阻值變大情況。另外可插入220V交流電源，即簡(jiǎn)易通電檢測(cè)法進(jìn)行檢測(cè)，如果PTC元件慢慢變暗直到熄滅且存在微亮光則表示PTC是完好的，如果元件亮度變化不明顯或者亮度不變，就說(shuō)明PTC元件已壞。

3.2 線路插頭虛插問(wèn)題及故障處理

在高壓互鎖系統(tǒng)的故障診斷中需要對(duì)其線路插頭虛插問(wèn)題進(jìn)行有效判別。從整個(gè)系統(tǒng)來(lái)看，線路插頭是相當(dāng)重要的部分，所以需要圍繞它開(kāi)展檢驗(yàn)及分析研究過(guò)程，針對(duì)低壓電池的電壓展開(kāi)有效檢驗(yàn)與分析，觀察該線路插頭的13.8V標(biāo)準(zhǔn)是否達(dá)標(biāo)。同時(shí)對(duì)高壓互鎖回路的線束部分進(jìn)行認(rèn)真檢查，發(fā)現(xiàn)可能存在的接插不良表現(xiàn)狀態(tài)。如果在檢查中發(fā)現(xiàn)高壓互鎖系統(tǒng)故障，需要按照常規(guī)模式運(yùn)轉(zhuǎn)操作高壓互鎖系統(tǒng)，再次判別線路插頭虛插情況，并作出正確判定，基于故障細(xì)節(jié)展開(kāi)細(xì)化處理，保證線路插頭虛插故障問(wèn)題得到合理解決。

3.3 高壓電控總成檢測(cè)問(wèn)題及故障處理

針對(duì)高壓電控總成的控制過(guò)程存在相當(dāng)高的檢測(cè)難度，需要在故障分析過(guò)程中對(duì)高壓互鎖系統(tǒng)故障類(lèi)型進(jìn)行判別，排除不正確故障類(lèi)型，可參考四合一故障進(jìn)行判定，保證高壓電控總稱(chēng)檢測(cè)到位。在檢查過(guò)程中要積極分析其中的報(bào)錯(cuò)信息，例如“空調(diào)無(wú)法使用”、“請(qǐng)檢查動(dòng)力系統(tǒng)”等等，結(jié)合報(bào)錯(cuò)提示進(jìn)行針對(duì)性分析[3]。

3.4 動(dòng)力電池包問(wèn)題及故障處理

鼓勵(lì)電池包是新能源汽車(chē)的重要元件，它為汽車(chē)提供動(dòng)力，在這其中需要可能出現(xiàn)的動(dòng)力電池包故障問(wèn)題進(jìn)行分析。由于電池包所采用的是磷酸鐵鋰電池，所以需要對(duì)電池包進(jìn)行分析。電池包本身包含了13個(gè)電池模組，采用串聯(lián)連接方式。針對(duì)電池包可采用專(zhuān)業(yè)檢測(cè)儀器對(duì)其電壓輸出直流值進(jìn)行檢測(cè)，保證整個(gè)電池模組電壓保持在633.6V左右，且對(duì)動(dòng)力電池包中的內(nèi)部?jī)?nèi)容進(jìn)行分析。電池包中包含了4個(gè)接觸器，需要針對(duì)4個(gè)接觸器所關(guān)聯(lián)的小電池部分進(jìn)行檢查。首先啟動(dòng)導(dǎo)線連接器，然后將控制器端蓋拆開(kāi)，裝上負(fù)極連接線，并啟動(dòng)導(dǎo)線連接器進(jìn)行轉(zhuǎn)載操作，如此就能重新啟動(dòng)新能源汽車(chē)。在汽車(chē)中，還有必要明確動(dòng)力電池包中可能存在的斷電問(wèn)題，用插接器測(cè)量端子與端子之間的電阻值，測(cè)量結(jié)果如果為0.5Ω則表示正常，由此可判斷PTC到動(dòng)力電池包以及電池管理系統(tǒng)的線路連接都是正常的。

4? 總結(jié)

綜上所述，針對(duì)新能源汽車(chē)中的高壓互鎖系統(tǒng)工作原理及故障原因進(jìn)行分析，并結(jié)合具體問(wèn)題具體分析，解決其中可能存在的各種故障問(wèn)題，希望以此有效提高系統(tǒng)整體的安全穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的全面優(yōu)化與功能創(chuàng)新，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)而直接提高新能源汽車(chē)的行駛效率，表現(xiàn)出新能源汽車(chē)的較大性能優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]歐陽(yáng)和平.新能源汽車(chē)高壓互鎖系統(tǒng)故障分析[J].時(shí)代汽車(chē)，2018（12）：65-66.

[2]單黎婷，胡立芳，陸敏，等.新能源汽車(chē)高壓線束高壓互鎖原理和應(yīng)用淺析[J].汽車(chē)電器，2019（2）：8-10.

[3]李志軍，李偉亮.新能源汽車(chē)高壓互鎖系統(tǒng)的原理及故障診斷[J].汽車(chē)維修與保養(yǎng)，2017（11）：80-81.

[4]楊忠敏.河北省新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新路徑研究[J].價(jià)值工程，2014，33（01）：40-41.