电动汽车高压互锁回路的检修

陈社会

（无锡汽车工程高等职业技术学校，江苏 无锡 214153）

1 电动汽车的电气安全性分析

一般来说，电动汽车上装有动力蓄电池 （储能装置）、驱动电机、电机控制器、高压控制盒、电动空调压缩机、高压电缆、充电装置等高电压工作部件，其工作电压可达300 V以上，工作电流达到数十安培甚至超过一百安培，因此电动汽车的电气安全保护措施要设计得合理、充分、全面，而其中的一项措施就是采用高压互锁装置。

2 高压互锁回路

2.1 高压互锁回路的定义

高压互锁简称HVIL（Hazardous Voltage Interlock）。在ISO国际标准《ISO 6469-3：2001电动汽车安全技术规范第3部分：人员电气伤害防护》中，规定车上的高压部件应具有高压互锁装置。高压互锁指通过使用电气小信号来检查整个高压产品、导线、连接器及护盖的电气完整性 （连续性），识别回路异常断开时，及时断开高压电。具体作用如下。

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，需要启动安全防护。

3）防止带电插拔高压连接器给高压端子造成拉弧损坏，甚至造成人身伤害。

2.2 高压互锁的组成及工作原理

1）为了监测高压供电回路插接件连接的完整性、可靠性，采用低压导线作为信号线与高压电源线并排在高压线束护套管内，并分别与高压连接器连接确认插脚连接，将所有的高压部件串接起来组成回路。高压互锁插头连接结构及工作原理如图1所示。从图1中可以看出，由于高压插头 （高压连接器）中高压电源的正负极端子和中间互锁端子的物理长度不一样，当要连接高压插头时，高压插头的电源正负极端子先于中间互锁端子连接好；当要断开高压插头时，高压插头的中间互锁端子先于高压插头中的电源正负极端子脱开。这样的设计也避免了拉弧的产生。

2）高压互锁回路内还包括用于监测高压部件盖板是否可靠关闭的行程开关 （开盖保护开关）。信号线将所有高压器件上的监测点全部串联起来，组成一条监测信号回路，即互锁信号回路。高压回路内某一个部位没有连接好，互锁信号送入整车控制器内，整车控制器断开动力电池对外供电。

图1 高压互锁插头连接结构及工作原理

3）高压互锁回路中还可以包括车辆碰撞和翻转信号。当整车发生碰撞 （侧翻转）时，安全气囊碰撞 （侧翻）传感器发出信号，触发断电信号，整车控制器使高压电源在毫秒级时间内断开，并利用高压系统余电放电电路将汽车高压部件电容端的电压在很短时间内放掉，避免火灾或漏电事故引起的人员触电事故的发生，以保障用户的安全。

2.3 整车高压互锁系统故障控制方法

当高压互锁系统检测到危险时，控制器会根据行驶状态和危险程度的故障等级使用合理的安全控制方法。

1）切断高压电源。当高压互锁系统发现危险后，控制器控制动力蓄电池的正极接触器和负极接触器，切断高压电源（动力蓄电池）的输出，避免高压危险，确保财产和人身安全。

2）故障报警。当互锁回路检测到危险时，控制器让电动汽车进行声光报警，提醒驾驶员，让驾驶员注意到发生异常情况并及时处理。

3）减功率工作。在高速行驶的过程中高压互锁系统检测到危险情况后，高压互锁系统不会立即切断高压电源，但是电动汽车会发出声光警示，提示驾驶员有危险，同时降低车辆的速度，使车辆跛行，驾驶员也可以将车辆停到安全的地方，等待救援，从而降低发生高压危险的概率。

3 北汽新能源EV200汽车高压部件及互锁回路

3.1 北汽新能源EV200高压部件的连接关系

北汽新能源EV200汽车高压用电设备和高压辅助器件可以通过高压电缆连接。高压辅助器件主要有DC／DC变换器、高压控制盒、车载充电机等。EV200纯电动汽车高压部件的连接关系如图2所示。

图2 北汽新能源EV200高压部件的连接关系

3.2 北汽新能源EV200汽车高压互锁回路 （图3）

互锁回路中的VCU是整车控制器的缩写，MSD是维修开关的缩写。该回路可以分为两部分。第一部分是VCU+（12 V）→电阻→压缩机→车载充电机→高压控制盒低压插件→盒盖开关→快充高压插件→电机控制器与高压控制盒之间的高压直流电缆 （高压控制盒高侧）→动力电池与高压控制盒高压之间的高压直流母线 （高压控制盒高侧）→DC／DC→PTC本体→搭铁，它们构成完整的回路，VCU通过电阻下端的电压信号，来判断该回路的互锁情况。第二部分是维修开关与动力电池的互锁回路 （BMS检测该互锁）、动力电池与高压控制盒高压之间的直流母线 （动力蓄电池侧）互锁回路 （BMS检测该互锁）和UVW高压插件互锁回路（控制电路检测该互锁），并通过CAN总线将信号上报给VCU。

3.3 北汽新能源EV200汽车高压互锁回路的检修

3.3.1 第一部分互锁回路的检修

图3 EV200高压互锁回路

①将电源开关置于OFF挡，断开低压辅助蓄电池负极，然后断开VCU的连接线束，装上低压辅助蓄电池的负极，将电源开关置于ON挡，测量VCU互锁回路端子 （电脑侧，VCU-A-13）对搭铁电压，正常情况应该是12V左右。②断开VCU的连接线束后，测量VCU下端的互锁回路是否有断路等异常情况，VCU-A-13（线束侧）对搭铁电阻应小于1 Ω，如果电阻大于1Ω，要分段逐一排查，最后找到故障点，更换相关部件。

3.3.2 第二部分互锁回路的检测

用万元表欧姆档分别检测维修开关的互锁回路、动力电池与高压控制盒高压之间的直流母线 （动力蓄电池侧）的互锁回路 （线束侧）和UVW高压插件的互锁回路 （线束侧），电阻应小于1 Ω。如果大于1 Ω，则更换相关部件。

注意：对高压及相关部件进行检修时，要将电源开关置于OFF挡，将钥匙放入口袋内，断开蓄电池负极，并用绝缘胶布包好负极桩头和负极电缆接头，拆下维修开关，静置车辆3 min以上，完成验电 （确保高压部件没有残余电荷），确保安全之后，才可对高压部件进行检修。

4 小结

通过介绍电动汽车高压互锁的定义、组成、工作原理和整车高压互锁系统故障控制方法，在介绍某纯电动汽车高压部件组成基础上，画出了其高压部件的连接关系，通过完整的高压互锁回路图，文章提出了互锁回路的检修方法，对电动汽车的高压互锁回路的检修具有参考借鉴意义。