浅析宝骏新能源汽车高压互锁构造与诊断

来源：SCI期刊网 分类：电子论文 时间：2022-02-09 09:49 热度：

　　摘要：本文系统分析宝骏新能源汽车高压互锁功能、高压互锁组成和高压互锁的故障诊断与维修，为汽车售后工程师、中高职和应用型本科教师从事新能源汽车维护、保养和故障诊断提供有益的参考。

　　关键词：宝骏新能源汽车;高压互锁;构造与诊断

　　1 宝骏新能源汽车高压互锁功能

　　在 ISO 国际标准《ISO6469-3：2001 电动汽车安全技术规范第 3 部分：人员电气伤害防护》中，规定电动汽车上的高压部件应具有高压互锁装置。

　　高低压互锁机构通过使用低压小电流信号来检查高压导线及其连接器的电气完整性。高压互锁装置的作用有以下几点：①整车在高压上电前确保整个高压系统的完整性，使高压处于一个封闭的环境下工作，提高高压系统的安全性;②当整车在运行过程中高压系统回路断开或者完整性受到破坏的时候，可以启动安全防护程序;③防止带电插拔高压连接器给高压端子造成的拉弧损坏。

　　当互锁信号回路断开时(例如碰撞或非正常操作断开某一高压部件的高压连接线)，此时乘员或维修人员有可能会接触到高压电从而造成触电伤害，因此当动力电池管理模块在检测到高压互锁信号断开之后应当根据不同情况断开相应的高压继电器以切断高压输出。

　　①行驶中互锁回路断开时：维持当前行驶状态，但停止时关闭动力电池高压继电器控制，以切断高电压;

　　②停车状态下互锁回路断开时：立即关闭动力电池高压继电器控制，以切断高电压。

　　2 宝骏新能源汽车高压互锁组成

　　高压互锁由互锁信号回路和互锁监测器组成。

　　2.1 互锁信号回路

　　互锁信号回路可以分为以下两种形式：

　　①整车控制模块负责监控其它高压控制器的互锁回路，如图 1 所示。

　　整车控制模块负责监控其它高压控制器的互锁回路，高压互锁回路经过多个模块形成串联电路。

　　整车控制模块(VCU)通过一个定值电阻发出 12V 的高电位信号，通过相关模块的高压互锁回路，最终接地，构成一个完整的低压回路。当高压互锁回路所有模块低压和高压线束连接良好时，VCU 监测到一个 0V 的低电位信号;当某一高压部件的低压或高压连接断开时，VCU 监测到 12V 的高电位信号。VCU 监测到线路断开的信号后，通过网络把信号发送给动力电池管理模块，动力电池管理模块控制主正、主负继电器断开高压电。

　　②每个高压控制器负责监测各自的高压互锁回路。各个高压控制器负责监测各自的高压互锁信号，只有当全部的控制器收到高压互锁接通信号时，才允许接通高压电源。

　　如图 2 所示为动力电池内部的高压互锁回路。动力电池管理模块通过一个上拉电阻给互锁监测器提供高电位电压，当拔下高压插头时，互锁监测器断开，此时动力电池管理模块监测到一个高电位信号;当插好高压插头时，互锁监测器闭合，此时动力电池管理模块监测到一个低电位信号。

　　2.2 互锁监测器

　　高压互锁监测器分为两类，一种用于监测高压连接器连接是否完好，另外一种用于监测高压控制器的盒盖是否开启。

　　如图 3 所示为 E300 高压配电箱的盒盖开关，其实际上是一个监测器，当盖开启时，互锁回路信号也断开，互锁信号回路信号中断。如图 4 所示高压线路插接件的两个端子实际上是一个监测器，当拔下高压插头时，高压互锁回路信号也断开，高压互锁回路信号中断。通常在整车所有高压插头中都应设置互锁监测器。

　　2.3 高压互锁回路

　　以 E300 车型为例，E300 车型共有三条高压互锁回路，其中整车控制模块有两条高压互锁回路，动力电池主控管理单元有一条高压互锁回路。整车控制模块通过 F1 号脚输出 12V 电源，对 DC/DC 转换器、高压配电箱、车载充电机、以及 DC/AC 转换器的高压插头的连接情况进行监控，如图 5 所示。当高压插头连接良好的情况下，整车控制模块接收 0V 低电位信号;当高压插头断开时，电池管理单元接收到 12V 高电位信号。

　　整车控制模块通过 M3 号脚输出 12V 电源，对电动空调压缩机、PTC 暖风加热器的高压插头的连接情况进行监控，如图 6 所示。当高压插头连接良好的情况下，整车控制模块接收 0V 低电位信号;当高压插头断开时，电池管理单元接收到 12V 高电位信号。

　　通过动力电池的低压插头，由外部提供的 12V 低压电源，通过供电高压插头和驱动电机高压插头，回到电池管理单元构成回路，用于监测动力电池高压插头的连接情况，如图 7 所示。当高压插头连接良好的情况下，电池管理单元接收到 12V 高电位信号;当高压插头断开时，电池管理单元接收到 0V 低电位信号。

　　3 高压互锁的故障诊断与维修

　　3.1 高压互锁的主要故障是信号回路断路

　　当高压互锁信号回路断路的时候会导致动力电池系统没有高压输出。首先我们需要检查高低压线束有没有破损，高低压插头有没有正常连接。如果以上检查都正常的话，可以利用万用表电压档检查互锁信号回路的完整性，如图 8 所示。也可以利用万用表电阻档通过测量互锁信号回路的导通性来判断高压互锁电路是否正常，如图 9 所示。

　　3.2 高压互锁诊断思路

　　首先通过诊断仪的故障码功能观察是否有与高压互锁相关的故障码，通过诊断仪的数据流功能判断高压互锁是否正常。有的车型在高压互锁出现故障时，仪表也会有提示。如果高压互锁电路存在故障，按照如下流程进行检查。下面以 E300 车型电动空调压缩机和 PTC 暖风加热器的互锁电路为例，按照电阻测量法检查高压互锁回路(也可以通过测量电压或跨接的方法对高压互锁回路进行检查)。

　　①拔下整车控制模块插头，万用表打到电阻档，两个表笔分别连接线束端 M3 和 20 号脚。应导通，否则高压互锁回路存在断路故障。需要进一步检查，以确定具体故障部位。

　　②拔下电动空调压缩机低压插头，两个表笔分别接整车控制模块线束端的 M3 号脚和电动空调压缩机低压插头的 6 号脚，应导通。如果不导通，说明此段线路存在断路故障。

　　③插上电动空调压缩机低压插头，两个表笔分别接电动空调压缩机低压插头的 6 号脚和 2 号脚，应导通。如果不导通，说明电动空调压缩机内部互锁电路存在断路故障。

　　④拔下电动空调压缩机和 PTC 暖风加热器低压插头，两个表笔分别接电动空调压缩机线束端的 2 号脚和 PTC 暖风加热器的 2 号脚，应导通。如果不导通，说明此段线路存在断路故障。

　　⑤插上 PTC 暖风加热器低压插头，两个表笔分别接 PTC 暖风加热器低压插头的 2 号脚和 1 号脚，应导通。如果不导通，说明 PTC 暖风加热器内部互锁电路存在断路故障。

　　⑥拔下 PTC 暖风加热器和整车控制模块低压插头，两个表笔分别接 PTC 暖风加热器的 1 号脚和整车控制模块的 20 号脚，应导通。如果不导通，说明此段线路存在断路故障。

　　如果以上检查都正常，说明整车控制模块外部高压互锁回路正常，如果依然报高压互锁故障，请检查整车控制模块内部互锁信号和搭铁电路是否正常。——论文作者：文艳玲 WEN Yan-ling;杨玲玲 YANG Ling-ling;谭克诚 TAN Ke-cheng

　　参考文献：

　　[1]夏令伟.新能源汽车维护与检测诊断[M].北京：人民交通出版社，2018.

　　[2]徐利强.新能源汽车维护与故障诊断[M].北京：人民交通出版社，2018.

　　[3]包丕利.新能源汽车维护与与保养[M].北京：机械出版社， 2019.

　　[4]王征，李永吉.新能源汽车维护与故障诊断[M].北京：人民交通出版社，2018.

文章名称：浅析宝骏新能源汽车高压互锁构造与诊断

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