北汽EV160高壓互鎖故障排除方法及 維修技術(shù)研究

黃春梅，池杜旺

（1.廣東理工學(xué)院汽車工程系，廣東 肇慶 526100；2.肇慶市科技中等職業(yè)學(xué)校，廣東 肇慶 526020）

緒論

隨著純電動(dòng)汽車不斷普及，以及各種技術(shù)不斷在純電動(dòng)汽車上使用，給汽車維修帶來新的挑戰(zhàn)，根據(jù)ISO國際標(biāo)準(zhǔn)《ISO6469-3：2001電動(dòng)汽車安全技術(shù)規(guī)范第3部分：人員電氣傷害防護(hù)》中規(guī)定，車上的高壓部件應(yīng)具有高壓互鎖裝置。其中高壓互鎖故障是純電動(dòng)汽車高壓不上電故障的常見問題。

1 故障現(xiàn)象

一輛北汽EV160純電動(dòng)汽車在啟動(dòng)過程中，車輛無高壓上電跡象，儀表提醒顯示動(dòng)力蓄電池故障，掛上D檔或者R檔，車輛沒有行駛反應(yīng)。

2 故障原因分析

考慮該車輛在之前是作為教學(xué)車輛使用，做過《純電動(dòng)汽車構(gòu)造》課程的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，但沒有對(duì)車輛進(jìn)行拆裝，通過儀表故障指示燈提示，報(bào)動(dòng)力蓄電池故障，以及對(duì)儀表的通電情況來看，初步判斷故障范圍如下：

電池管理系統(tǒng)中高壓電路、低壓控制、高、低壓線路接頭松動(dòng)；控制系統(tǒng)中主控保險(xiǎn)絲或者主繼電器損壞；高壓互鎖方面故障；整車控制系統(tǒng)故障等方面導(dǎo)致車輛不上電。

純電動(dòng)汽車高壓不上電故障是比較常見的故障現(xiàn)象，但維修起來需要對(duì)整車的通信系統(tǒng)、高壓互鎖回路工作狀況、接觸器控制回路等情況進(jìn)行檢查，檢查難度大，涉及的高壓元件也比較多，危險(xiǎn)性高。

3 故障點(diǎn)相關(guān)的理論知識(shí)

3.1 動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)上電原理

北汽EV160純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)主要是向汽車提供驅(qū)動(dòng)用的動(dòng)力，由動(dòng)力電池組、動(dòng)力電池箱體、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)和輔助元器件四部分組成，其上電原理如下。

3.1.1 放電初期預(yù)充

打開點(diǎn)火開關(guān)至ON擋位置，純電動(dòng)汽車各控制系統(tǒng)進(jìn)行自檢，如果都沒有故障，所有線路自檢正常，整車控制器（VCU）喚醒電池管理系統(tǒng)BMS，BMS進(jìn)行自檢和初始化，完成后上報(bào)給整車控制器。

整車控制器發(fā)出高壓供電指令，BMS開始按順序控制繼電器的閉合和斷開。由于電路中電機(jī)控制器和空調(diào)壓縮機(jī)控制器等含有電容，在放電模式初期，BMS控制預(yù)充繼電器進(jìn)行閉合，需要給各控制器電容運(yùn)用低壓、小電流進(jìn)行充電，當(dāng)電容兩端電壓接近動(dòng)力電池總電壓時(shí)，斷開預(yù)充繼電器[1]。

3.1.2 放電過程

BMS閉合主正繼電器，斷開預(yù)充繼電器，主電路接通，動(dòng)力電池組開始放電。

從放電的過程可以看出，如果想要?jiǎng)恿π铍姵卣７烹?，需要整車控制器（VCU）和BMS共同控制。

3.2 高壓互鎖

高壓互鎖（High Voltage Inter-lock，簡寫HVIL），是純電動(dòng)汽車上一種利用低壓信號(hào)監(jiān)測高壓回路完整性的安全設(shè)計(jì)措施。其作用在于高壓互鎖回路接通或斷開的同時(shí)，電源控制器接收反饋信號(hào)，進(jìn)而控制高壓電路的通斷。

采用“二分法”方案在整車上高壓電之前，確保整個(gè)高壓回路連接完整，提高安全性；在整車運(yùn)行過程中，當(dāng)高壓系統(tǒng)的完整性遭到破壞時(shí)，斷開整個(gè)高壓回路并放電；可防止帶電拔插時(shí)拉弧造成的損壞。一旦信號(hào)中斷，意味著高壓連接器出現(xiàn)了脫落或者接觸不良等，高壓互鎖信號(hào)將不能送到VCU，一旦VCU沒有送出電信號(hào)，純電動(dòng)汽車將無法上高壓電。

通過在北汽EV160維修手冊有關(guān)高壓互鎖資料和一些相關(guān)的文檔文章中，查找出北汽EV160互鎖回路設(shè)計(jì)原理，并通過手繪出北汽EV160純電動(dòng)汽車高壓互鎖連接圖（如圖1所示）。

圖1 純電動(dòng)汽車高壓互鎖連接圖

北汽EV160高壓互鎖控制回路：由整車控制器（VCU）13號(hào)端子發(fā)出，到電動(dòng)壓縮機(jī)低壓插件入，由電動(dòng)壓縮機(jī)高壓插件中的互鎖端子閉合，到車載充電機(jī)，還是充電機(jī)的高壓插件互鎖端子閉合，進(jìn)入高壓控制盒低壓插件，到盒蓋開關(guān)，其中由快充高壓插件互鎖端子、電機(jī)控制器互鎖端子、和動(dòng)力電池互鎖端子閉合，后接到DC/DC，最后到PTC搭鐵。VCU與動(dòng)力蓄電池、電機(jī)控制器的連接由CAN-L和CAN-H來完成[2]。

最終形成一個(gè)閉環(huán)檢測系統(tǒng)，一旦低壓檢測電路出現(xiàn)問題，則VCU判斷為故障，將斷開預(yù)充繼電器、主正繼電器、主負(fù)繼電器的供電，則動(dòng)力蓄電池?zé)o法為整車提供高壓電。動(dòng)力蓄電池故障，往往需要檢修高壓元件[3]，北汽EV160純電動(dòng)汽車高壓元件，動(dòng)力電池、高壓接線盒、電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、DC/DC轉(zhuǎn)換器、快、慢充電插座、車載充電機(jī)、壓縮機(jī)、高壓線束等。

4 故障診斷與排除

4.1 車輛初步檢查

（1）檢查確認(rèn)車輛的停放，做好安全防護(hù)措施；確認(rèn)駐車制動(dòng)，N檔狀態(tài)，檢查儀表顯示的故障。

（2）高壓系統(tǒng)斷電及絕緣檢測。

斷開12V蓄電池負(fù)極，把負(fù)極的極樁用膠帶覆蓋，避免出現(xiàn)危險(xiǎn)，帶上絕緣手套，等5分鐘后再拆下維修開關(guān)，并對(duì)維修開關(guān)內(nèi)的高壓互鎖片進(jìn)行檢查，沒有斷開跡象，且互鎖片阻值為0.1Ω，正常。

（3）主要供電保險(xiǎn)絲、繼電器狀態(tài)檢查。

通過對(duì)保險(xiǎn)絲和繼電器的狀態(tài)檢查，打開前倉蓋保險(xiǎn)絲盒，檢查沒有發(fā)現(xiàn)保險(xiǎn)絲斷開、繼電器斷路的現(xiàn)象。

（4）使用北汽新能源汽車診斷儀VCI進(jìn)行故障診斷。

1）將診斷設(shè)備連接到OBD接口上，與控制器通訊，打開診斷儀表界面。

2）點(diǎn)擊診斷軟件，選好車型：EV系列，車型160；進(jìn)入快速測試系統(tǒng)，讀取故障碼，整車控制器（VCU）出現(xiàn)故障代碼為P0A0A94（高低壓互鎖故障）、U025687（RMS CAN丟失）P150264（倒車?yán)走_(dá)通信丟失）。

3）故障碼的分析判斷。

通過對(duì)故障碼的分析，U025687（RMS CAN丟失）、P150264（倒車?yán)走_(dá)通信丟失），對(duì)動(dòng)力蓄電池故障影響不大，故排除；而高低壓互鎖故障則會(huì)引起動(dòng)力系統(tǒng)故障，整車不上電，所以故障排除重點(diǎn)放在高低壓互鎖故障。

4.2 制定計(jì)劃與檢修

通過查找北汽EV160車輛維修手冊，結(jié)合手繪的純的汽車高壓互鎖連接圖，根據(jù)分析，整車電路中有互鎖的裝置比較多，基本上涵蓋了高壓部件，檢修的范圍比較大，幾乎涉及到所有的高低壓元件及插件接頭等。

圖2 配電盒內(nèi)部互鎖連接圖

北汽EV160純電動(dòng)汽車高壓互鎖其工作原理是：信號(hào)從 VCU插件13端子出，到壓縮機(jī)低壓插件3號(hào)腳入到2號(hào)腳出（由壓縮機(jī)高壓插件的互鎖端子閉合），再從車載充電機(jī)低壓插件13號(hào)腳入、5號(hào)腳出（由車載充電機(jī)高壓插件互鎖端子閉合），高壓接線盒低壓插件11號(hào)腳出，經(jīng)過盒蓋開關(guān)，有快充插件、動(dòng)力電池插件、電機(jī)控制器插件（如圖2所示），到高壓控制盒11PIN插件L腳入，再來到DC/DC插件1腳入，2腳出，最后來到PTC插件4腳。

通過上述的分析，整個(gè)高壓互鎖連接的元件非常多，線路也長，如果按照EV160高壓互鎖的連接線路一步一步來檢查，時(shí)間長，效果不明顯，而且有一部分是高壓元件，也存在一定的危險(xiǎn)性，關(guān)鍵是線束的實(shí)際連接布置和電路圖有一定區(qū)別，比如高壓元件的插件是按汽車具體情況來布置的。

互鎖的控制有高壓有低壓部分，對(duì)于閉合的條件也是要兩者相互結(jié)合，對(duì)于檢修過程，必須知道其連接方式，才能更快更準(zhǔn)確查找出原因。

通過分析，發(fā)現(xiàn)如果以高壓接線盒低壓插件11號(hào)腳為分界點(diǎn)，采用“二分法”方案，分為兩個(gè)部分，如果該端子有12V電壓，則前面充電機(jī)電路部分沒有問題，故障在高壓盒到PTC插件；如果沒有12V電壓，否則故障就在VCU和充電機(jī)之間的線路。制訂出排除故障的思路如圖3。

圖3 故障檢修流程

5 故障檢修流程

根據(jù)故障排除計(jì)劃，實(shí)施檢修過程。

（1）接上蓄電池負(fù)極，打開點(diǎn)火開關(guān)，到ON檔，測量高壓接線盒低壓插件11號(hào)腳電壓，為0V，根據(jù)前面的分析，可以鎖定故障是故障在VCU和充電機(jī)低壓插件的線路，可能原因是線路出現(xiàn)斷路、接觸不良等；還有另一種可能就是高壓附件線束（高壓線束總成）、空調(diào)壓縮機(jī)4芯插頭的中間互鎖端子出現(xiàn)問題，因?yàn)樽罱K互鎖線路的閉合也要靠各個(gè)高壓插頭來閉合。

（2）根據(jù)前面的分析，對(duì)充電機(jī)低壓插件的13號(hào)腳測電壓，電壓還是為0V，說明故障在壓縮機(jī)到VCU之間，測量空調(diào)壓縮機(jī)低壓 6 芯插件，3號(hào)腳電壓，電壓為11.9V，2號(hào)腳無電壓，推斷故障是高壓線束附件總成的空調(diào)壓縮機(jī)插件，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，空調(diào)壓縮機(jī)4芯插頭的中間互鎖端子，出現(xiàn)彎曲變形，更換維修[4]。

（3）接好插頭，裝上高壓維修開關(guān)，裝上蓄電池負(fù)極。

（4）使用北汽新能源汽車診斷儀VCI進(jìn)行故障診斷，讀取故障碼，清除故障碼，再一次讀取故障碼，無故障出現(xiàn)。重新上高壓電，車輛上電正常，READY亮，掛上D檔或者R檔，車輛正常行駛，故障排除。

6 結(jié)語

高壓互鎖裝置實(shí)質(zhì)上是讓低壓電平信號(hào)在互鎖回路上進(jìn)行傳輸，當(dāng)出現(xiàn)低壓電平信號(hào)中斷時(shí)，說明高壓器件存在線路斷路或者松脫現(xiàn)象[5]。高壓互鎖故障是導(dǎo)致車輛不上高壓電比較常見的現(xiàn)象，因?yàn)樯婕暗脑?，分布廣，給故障排除帶來了很大的困難，而且一旦出現(xiàn)問題，往往都會(huì)導(dǎo)致車輛上不了高壓電，儀表報(bào)動(dòng)力蓄電池故障。

本文通過以北汽EV160車型為例，通過對(duì)高壓互鎖故障的維修技術(shù)研究，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為汽修相關(guān)技術(shù)人員提供維修理論指導(dǎo)。提出采用“二分法”，應(yīng)對(duì)此類故障，可以有效提高維修效率，遵循透過現(xiàn)象看本質(zhì)的原則，以機(jī)理為接入點(diǎn)，找準(zhǔn)突破口，精準(zhǔn)定位問題因素，進(jìn)而解決故障。