新能源汽车高电压组件结构浅析（一）

2018-11-01无锡汽车工程高等职业技术学校吴书龙

汽车维护与修理 2018年20期

关键词：高压线电池组插座

无锡汽车工程高等职业技术学校吴书龙

新能源汽车上的高电压组件一方面用于驱动车辆，另一方面用于执行一些舒适功能。这些组件均以高电压运行，只有具备一定资质且熟悉高压组件结构的维修人员才能对高压组件进行维修，且要严格遵守安全规定，按照维修说明进行操作。

1 高压连接器

新能源汽车上的高压组件通过高压连接器连接在一起。

1.1 高压互锁（High Voltage Interlock）

在设计高压连接器时，需要考虑插拔过程中的高压安全保护，如断开时，高压互锁应先断开，然后高压端子再断开，接合时则相反。高压互锁一般分为内置式和外置式（图1）。内置式高压互锁回路安装在高压端子之间，结构紧凑、体积较小，目前被广泛应用。高压互锁回路通过电平或PWM信号进行监测，主要失效模式为短路或断路。

图1 高压互锁的结构

1.2 高压连接器的防护等级要求

高压连接器的防护等级一般要求至少达到IP67。IP是国际防护代码（International Protection code），IP后面第1个数字表示固态防护等级，范围为0～6，表示对从大颗粒异物到灰尘的防护等级；IP后面第2个数字表示液态防护等级，范围为0～8，表示对从垂直水滴到水底压力情况下的防护等级。IP67表示能够防止灰尘进入，且经得起短暂浸泡。

1.3 高压连接器端子接触件结构

高压连接器端子接触件结构主要有片簧式、冠簧式、扭簧式等，不同的结构形式决定了电接触方式（面接触、线接触和多点接触）的不同，选用何种形式由连接器的应用场合决定。

片簧式连接器（图2）是第一代传统连接器，它是应用最为广泛的工业连接器。冠簧式连接器（图3）比片簧式连接器端子结构复杂，母头从1个零件增加到2个零件，核心的接触弹片为精密冲压的百叶窗形状的栅栏，它的接触点多达几十个，改善了连接的可靠性。扭簧式连接器（图4）的电流承载能力很强，适用于充电枪和充电插座。

图2 片簧式连接器

图3 冠簧式连接器

图4 扭簧式连接器

2 高压线路

2.1 高压标记

每个高压组件的壳体上都带有警告标记（图5），维修人员和车主可通过警告标记得知高电压可能带来的危险。由于高压导线可能有几米长，在一处或两处张贴警告标记的意义不大，维修人员可能会忽视这些标记，因此选用橙色警告色标记出了所有的高压线束（图6），且高压线束的导线连接器也采用橙色设计。

图5 高压组件上的警告标记

图6 高压线束及导线连接器的橙色标记

2.2 高压线束

直流电缆组件由2根绝缘的高压线束组成，用来连接动力电池组和变频器。高压线束属于高安全件，所以高压线束的设计及布置至关重要。整车高压线束主要涉及到线束走向、线径、高压连接器、充电口的类型和应用、屏蔽、高压线束固定、高压线槽、高压互锁等。

在很多混合动力汽车中，直流电缆组件从汽车尾部（在这里与汽车的混合动力电池组相连接）一直延伸到发动机室盖下方的变频器上。由于大部分高压线束都位于汽车底盘部位（夹在动力电池组和底盘之间），因此能受到很好的保护。而纯电动汽车和一些插电式汽车安装的电池组要大得多，往往要延长到几乎车辆前部的位置，因此其高压线束通常会比混合动力汽车上的短一些（图7）。

在举升新能源汽车之前，技术人员应参考汽车维修手册确定车辆的规定起吊点，从而确保起重臂或吊板没有接触到高压组件。有些车的规定起吊点信息在车主手册上也能查得到。

图7 纯电动汽车动力电池组上的高压线束

电池组和变频器之间的直流连接电缆还向DC/DC转换器供电，从而实现对12 V辅助系统的供电，并在车辆通电时（READY ON时）对汽车的12 V辅助电池进行充电。尽管DC/DC转换器的输出电压属于低电压，但仍然将其看成是一种高压元件，因为它的输入端接入的是高压电。

3 高压导线连接器的拆装

无论是扁平式高压导线连接器还是圆形高压导线连接器，在松开或固定时都必须严格遵守规定顺序。如果更换了高压组件，组装时必须注意：按规定重新建立高压组件壳体与车辆接地之间的导电连接；严格遵守维修说明；由另外1名维修人员检查维修工作（包括拧紧力矩、接触裸露金属等），并在维修工单上进行书面记录。

3.1 扁平式高压导线连接器的拆装

在某些高压组件的导线连接器上有单独的高压互锁回路导线连接器，在松开高压导线连接器前，必须首先松开高压互锁回路导线连接器（图8）。高压互锁回路导线连接器处于连接状态时，高压互锁回路闭合；松开高压互锁回路导线连接器，高压互锁回路断开，此时高电压系统自动关闭。这是一项附加安全措施，确保维修人员在开始工作前已将高电压系统切换为无电压输出状态。

图8 松开高压互锁回路导线连接器

松开高压互锁回路导线连接器后，推移机械锁止件（图9），然后即可拔出高压导线连接器（图10）。将高压导线连接器拔出几毫米（位置A）后，可感觉到较高反作用力，此时要向相同方向继续拔出高压导线连接器（位置B）。注意：在位置A时切勿将高压导线连接器重新压回高压组件上，这样可能会损坏高压导线连接器。

重新连接高压导线连接器时，按松开的相反顺序进行即可。图11展示了高压组件上扁平式高压导线连接器插座的结构。

3.2 圆形高压导线连接器的拆装

图9 推移高压导线连接器的机械锁止件

图10 拔出高压导线连接器

如图12所示，将圆形高压导线连接器上的2个锁止元件压向一起，然后即可拔出高压导线连接器。重新连接高压导线连接器时无需再将锁止元件压向一起，只需将高压导线连接器纵向推向高压组件上的高压导线连接器插座即可，此时必须确保锁止元件已卡入（发出咔嗒声），随后还应通过拉动高压导线连接器检查锁止件是否真的卡入。图13展示了圆形高压导线连接器及其插座的结构。