純電動汽車高壓互鎖回路故障診斷分析

楊舒樂

摘 要：我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展已進(jìn)入關(guān)鍵階段，在我國產(chǎn)業(yè)規(guī)劃中，純電動汽車是新能源汽車行業(yè)的重要戰(zhàn)略方向。純電動汽車高壓系統(tǒng)一般具有200-300V左右的高壓電，因此高壓系統(tǒng)安全是整車安全的最重要一環(huán)，為保障高壓系統(tǒng)安全，純電動汽車裝備有一些安全防護(hù)設(shè)計，高壓互鎖就是其中一種，由互鎖回路實時監(jiān)測高壓回路是否完好，進(jìn)而控制高壓回路的通斷。本文以一款純電動汽車的高壓互鎖系統(tǒng)為例，講解互鎖回路的組成、控制原理及故障診斷方法。

關(guān)鍵詞：純電動汽車 高壓互鎖 故障診斷

Fault diagnosis and analysis of high voltage interlock circuit of pure electric vehicle

Yang Shule

Abstract： The development of China's new energy vehicle industry has entered a critical stage. In the industrial planning， electric vehicle（EV） are an important strategic direction of the new energy vehicle industry. High voltage system generally has around 200-300v high voltage， and the safety of high? voltage system? is the most important part of vehicle safety， in order to ensure the security of? high? voltage system， some EV are equipped with safety protection design，? high? voltage? interlock is one of them， interlock circuit are in good condition， real-time monitoring of high voltage circuit and control high voltage circuit on and off. This paper takes the high voltage interlock system of a EV? as an example to explain the composition， control principle and fault diagnosis method of the? high? voltage interlock.

Key words：Electric vehicle; High? voltage interlock;Fault diagnosis method

2020年10月國務(wù)院印發(fā)了新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年），規(guī)劃中明確提出發(fā)展新能源汽車是我國由汽車大國向汽車強國邁進(jìn)的必由之路，自2009年以來，我國堅持純電動汽車作為新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略取向，在全球汽車行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展過程中貢獻(xiàn)了巨大的力量，注入了新動能。預(yù)計到2025年我國新能源汽車新車銷售量達(dá)到汽車新車銷售量的20%。

規(guī)劃中提出要持續(xù)提高技術(shù)創(chuàng)新能力，深化“三縱三橫”產(chǎn)業(yè)研發(fā)布局，提升BMS、動力電池系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)的安全技術(shù)水平，提高整車綜合性能。為保障人員的安全，新能源汽車整車具備一些安全防護(hù)設(shè)計，包括高壓線束、高壓回路、維修開關(guān)、互鎖的設(shè)計等。其中互鎖是一種防虛接的安全防護(hù)設(shè)計，互鎖回路是否完好直接關(guān)系到高壓系統(tǒng)是否能正常工作，本文將以吉利帝豪EV300純電動汽車為例講解互鎖故障的設(shè)計原理及故障診斷方法。

1 高壓系統(tǒng)組成及工作原理

純電動汽車高壓系統(tǒng)由高壓部件、高壓線束、繼電器、保險絲等組成。典型的高壓部件有動力電池、電機、電機控制器、DC/DC、PTC、電動空調(diào)壓縮機等，高壓系統(tǒng)框圖如圖1所示。這些部件都使用高壓電，一旦在虛接的狀態(tài)下接通高壓電會有電弧電火花產(chǎn)生，對人員及車輛造成損害。因此從安全的角度出發(fā)為了保障高壓系統(tǒng)正常運行并確保人員安全，需要采用一些安全技術(shù)手段對高壓部件的供電、連接予以監(jiān)測。一般采用低壓系統(tǒng)監(jiān)測高壓回路，這稱為低壓控制高壓，主要有兩種方式，其一是通過低壓系統(tǒng)控制回路中的繼電器來完成高壓回路的通斷動作，另一種就是高壓互鎖回路，通過監(jiān)測低壓互鎖回路來確認(rèn)高壓回路是否完整。在我國電動汽車安全要求等相關(guān)法規(guī)中明確提出了高壓部件上應(yīng)具備互鎖保護(hù)裝置。

2 互鎖回路結(jié)構(gòu)設(shè)計及原理

互鎖回路也稱為高壓互鎖，在電路中簡寫為HVIL（High Voltage Inter-Lock），互鎖回路采用低壓信號監(jiān)測高壓系統(tǒng)各個部件、線束電氣連接的完整性?；ユi回路設(shè)計時為保障監(jiān)測的有效性，需要全面監(jiān)測高壓系統(tǒng)的每個連接插接件和線束，通常設(shè)計為：在連接高壓插接件時，高壓引腳先于互鎖引腳接通，互鎖回路監(jiān)測完好的情況下才允許通高壓電;在斷開高壓插接件時，互鎖引腳先于高壓引腳斷開，VCU、BMS等監(jiān)測到互鎖斷開時要立即切斷高壓電，保障系統(tǒng)和人員安全。

互鎖回路的功能可以總結(jié)為：1.監(jiān)測出高壓插接件未可靠連接的狀態(tài)，切斷高壓電，防止電弧電火花的產(chǎn)生2.監(jiān)測出高壓未斷電時，高壓插接件被人為誤插拔、高壓箱蓋被人為誤開啟的狀態(tài)，切斷高壓電，防止人員觸電。

為實現(xiàn)上述功能，互鎖回路設(shè)計時包括低壓電源、監(jiān)測單元、互鎖引腳、回路等組件。低壓電源發(fā)出信號，經(jīng)互鎖回路傳遞到各個高壓部件，監(jiān)測單元可通過電流狀態(tài)識別回路是否閉合。只有接收到回路閉合的狀態(tài)才允許上高壓電。在部分新能源汽車上，低壓電源和監(jiān)測單元的功能由VCU完成。還有部分新能源汽車由各個系統(tǒng)的控制單元分別負(fù)責(zé)監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)高壓回路，這種互鎖回路的低壓電源和監(jiān)測單元集成在系統(tǒng)的控制單元里，例如BMS、電機控制器等。

3 互鎖回路故障診斷

3.1 故障現(xiàn)象

駕駛員打開點火開關(guān)、踩下制動踏板，儀表上ready指示燈未亮，同時，高壓動力系統(tǒng)故障指示燈點亮，如圖2所示。車輛無法上高壓電，電驅(qū)系統(tǒng)不工作，車輛無法行駛。

3.2 確認(rèn)故障范圍

連接診斷儀，打開點火開關(guān)，選擇車型進(jìn)入高壓系統(tǒng)，查看故障碼，顯示故障為高壓互鎖回路故障，如圖3所示，進(jìn)一步讀取數(shù)據(jù)流，查看動力電池系統(tǒng)、電驅(qū)系統(tǒng)等基本數(shù)據(jù)一切正常。初步判定為高壓互鎖回路存在故障。

為了確認(rèn)故障點，結(jié)合電路圖查找帝豪EV300互鎖回路，可以在VCU、PTC、分線盒、電動空調(diào)壓縮機等高壓元件、控制單元中找到互鎖回路如圖4所示。

3.3 故障診斷流程

（1）斷開12V蓄電池負(fù)極，戴上絕緣手套，檢查各個高壓部件插接件是否可靠連接，經(jīng)檢查，各個插接件均連接到位。

（2）拔下VCU插接件CA55，使用萬用表的電阻檔測量51號引腳和73號引腳，測得電阻為無窮大，說明VCU外部互鎖回路斷路。

（3）測量電機控制器、PTC、分線盒、電動空調(diào)壓縮機這些高壓部件低壓插口互鎖引腳電阻，均小于1歐姆，說明上述部件內(nèi)部互鎖回路正常。

（4）拔下電動空調(diào)壓縮機的低壓插接件EP07，使用萬用表電阻檔測量CA55的51號引腳和EP07的6號引腳，測得電阻為0.2歐姆，說明該段線路正常。

（5）測量電動空調(diào)壓縮機接插件EP07的5號引腳和VCU插接件CA55的73號引腳間的電阻，測得電阻為無窮大，確認(rèn)故障范圍為該段電路。

（6）測量電動空調(diào)壓縮機接插件EP07的5號引腳和電機控制器低壓插接件EP11的4號引腳間的電阻，測得電阻為無窮大，進(jìn)一步縮小了故障范圍。

（7）測量電動空調(diào)壓縮機插接件EP07的5號引腳和分線盒低壓插接件EP08的1號引腳間的電阻，測量電阻為0.1歐姆，說明該段線路無故障。

（8）測量分線盒插接件EP08的2號引腳和電機控制器插接件的EP11的4號引腳間的電阻，測量電阻為無窮大，確認(rèn)故障出現(xiàn)在該段線路，經(jīng)查看，EP08的2號引腳退針導(dǎo)致互鎖回路故障。

3.4 故障恢復(fù)

修復(fù)EP08的2號引腳，連接診斷儀，打開點火開關(guān)，清除故障碼，再次讀取故障碼，故障已消失，踩下制動踏板，儀表顯示ready燈點亮，車輛成功上高壓電，可正常行駛，故障成功排除。

4 總結(jié)

為了保障駕駛員和維修人員的安全，新能源汽車高壓系統(tǒng)設(shè)計了很多安全防護(hù)措施，互鎖回路就是其中非常重要的一種?；ユi回路能實時監(jiān)測高壓回路的完整性，采用這樣低壓控制高壓的方式，可以更好地預(yù)防漏電、虛接等事故的發(fā)生。

電動汽車的檢修和傳統(tǒng)汽車檢修方法類似，但控制方法和邏輯略有不同，且每輛車的控制策略也有差別，應(yīng)在掌握基本控制邏輯的基礎(chǔ)上，借助診斷儀分析明確大致的故障范圍，再結(jié)合電路圖借助專用檢測設(shè)備、工具等查找故障點，進(jìn)而排除故障。

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