比亚迪e5 车高压电控总成的原理与检修（二）

深圳技师学院 李清明

2 高压电控总成的工作原理

2.1 高压安全保护

（1）碰撞断高压电保护。如果车辆发生碰撞，BMS接收到安全气囊展开信号后，通过断开系统主接触器来切断高压电。

（2）漏电断高压电保护。漏电传感器主要监测与高压电池相连接的正极母线或负极母线与车身底盘间的绝缘电阻，来判定高压系统是否存在漏电。漏电传感器将漏电数据信息通过CAN通讯发送给BMS和VTOG控制器，然后采取相应保护措施。漏电判定及措施见表1所列。

（3）高压互锁保护。高压互锁保护分为结构互锁和功能互锁两部分。结构互锁是指车辆的主要高压连接器均带有互锁回路（图13），当其中某个连接器带电断开时，BMS便会检测到高压互锁回路存在断路，为保护人员安全，将立即进行报警并断开主高压回路电气连接，同时激活主动泄放。功能互锁是指当车辆进行充电或插充电枪时，高压电控系统会限制车辆不能通过自身驱动系统进行驱动，以防发生安全事故。

2015年产比亚迪e5车没有安装维修开关，2015年后产的比亚迪e5车安装维修开关，其高压互锁电路示意图如图14所示。

表1 漏电判定及措施

图13 高压连接器的互锁保护

图14 2015年后产的比亚迪e5车高压互锁电路示意图

安装维修开关的高压互锁回路依次将BMS的端子BK45（A）/1、PTC模块的端子B52/1和端子B52/2、高压电控总成的端子B28（B）/22和端子B28（B）/23、高压电池包的端子KxK51/29和端子KxK51/30、BMS的端子BK45（B）/7串联起来。高压电控总成的高压互锁回路经母线“-”连接器、母线“+”连接器、PTC线束连接器、空调压缩机线束连接器依次串接起来。

（4）主动泄放保护。5 s内把预充电容电压降低到≤60 V，迅速释放危险电能，主动泄放模块的泄放电阻为7.5 Ω。

（5）被动泄放保护。2 min内把预充电容电压降低到≤60 V，被动泄放是主动泄放失效的二重保护。被动泄放电阻（75 kΩ）直接接于660 μF高压电容器正负极两端，上电后一直处于耗电状态，但电流很小，损耗可忽略不计。

2.2 上电过程

车身控制模块（MICU）采集到“制动踏板”与“起动按钮”命令后，由VTOG控制器与无钥匙系统模块（Keyless-ECU）进行防盗认证，认证成功后吸合IG1继电器并发送“起动开始”报文，通过网关发送给VTOG控制器和BMS。BMS得电且收到报文后，BMS先吸合预充接触器并进行自检，检查是否存在严重欠压、严重过压、严重漏电、严重过温、接触器烧结、高压互锁锁止等异常情况，如果检测存在异常情况则上电失败，如果未检测到异常情况，则吸合负极接触器，高压电池的高压电经过与预充接触器串联的限流电阻加载到VTOG控制器母线上，然后判断预充是否成功。VTOG控制器检测到母线上的电压达到高压电池额定电压的设定值时，通过CAN通讯向BMS反馈预充满信号，如果不预充直接接通接触器，由于母线电容在通电瞬间相当于短路状态，会使过大电流流过接触器，因而可能产生接触器烧结等不良后果，当无严重漏电信号、直流母线电压达到设定值且直流低压系统无低压警告时，BMS判定预充成功，BMS控制主接触器吸合，断开预充接触器，点亮OK灯，上电成功。

2.3 驱动电机时的原理

比亚迪e5车的高压电控总成有多种版本，根据年款等有所变化，分原版高压电控总成与简版高压电控总成。

比亚迪的漏电传感器有2种，一种接于正极，一种接于负极，两者不可互换。驱动电机时，3个电机接触器闭合，高压电经IGBT逆变桥（6个绝缘栅双极晶体管在ON和OFF间切换）变换出交流电并输送给电机，利用旋转变压器技术和空间矢量脉宽调制（SVPWM）控制算法来控制电机正转（前进）或反转（倒车）。

2.4 再生制动时的原理

车辆减速或制动时，电机由车轮驱动，再生制动功能使电机起到发电机的作用，将电能存储到高压电池中。

2.5 单相交流充电原理

当使用便携式充电器或功率不大于3.3 kW的交流充电器进行充电时，VTOG控制器能自动识别出充电设备，并唤醒车载充电器，激活交流充电正极接触器，对高压电池进行充电。

当使用功率大于3.3 kW的交流充电器进行充电时，在N相线与B相线（对电机一侧而言）间增加单相切换接触器，VTOG控制器收到单相充电指令时，控制单相切换接触器吸合，使B相线和N相线连接，由A相、B相作为L1相、N相线使用，充电枪连接插头需使用专用连接插头或其L2相、L3相不做使用的连接插头。当VTOG控制器收到单相充电指令时，控制单相/三相切换接触器其中的2个接触器闭合，使三相充电插座的L1相、L2相与单相充电插座的L1相、N相线导通。

2.6 三相交流充电原理

系统收到充电指令时，将BMS允许的最大充电电流、供电设备最大供电电流和充电连接装置的额定电流相比较，VTOG控制器判断这三者中最小的充电电流，自动选择充电相关参数，同时系统对供电设备输送的交流电进行采样，VTOG控制器通过采样值计算出交流电电压有效值，再通过捕获来确定交流电频率，根据电压有效值和频率判断出交流电电制，根据电网电制选取控制参数。确定控制参数后，VTOG控制器控制继电器板的三相交流预充继电器和滤波电容继电器吸合，对直流侧母线电容进行充电，当电容电压达到规定值后吸合单相/三相切换接触器，同时断开继电器板的三相预充继电器，此时VTOG控制器发送PWM信号，控制双向DC/AC模块对交流电进行可控整流，再根据高压电池电压，对电压进行调节，最后把直流电输送给高压电池。在此过程中，VTOG控制器根据预先选定的目标充电电流和电流采样反馈的相电流，对整个系统进行闭环的电流调节，实现对高压电池进行充电。

2.7 直流充电原理

比亚迪e5车除了可采用交流充电方式外，还具有直流充电的快速充电方式。

直流充电主要是通过充电站的充电柜将直流高压电直接通过直流充电口给高压电池充电。

当使用的直流充电柜最大输出电压小于高压电池电压时，直流充电升压器工作，将下桥臂的增压IGBT置于ON，使直流充电柜的电力为电感充电。电感存储了电能，将下桥臂的增压IGBT置于OFF，电感产生感应电动势，使电压升至合适的充电电压，电流持续从电感中流出，通过上桥臂IGBT流入母线电容和高压电池。