纯电动汽车高压互锁回路故障诊断分析

2021-08-04杨舒乐

时代汽车 2021年12期

杨舒乐

摘要：我国新能源汽车产业发展已进入关键阶段，在我国产业规划中，纯电动汽车是新能源汽车行业的重要战略方向。纯电动汽车高压系统一般具有200-300V左右的高压电，因此高压系统安全是整车安全的最重要一环，为保障高压系统安全，纯电动汽车装备有一些安全防护设计，高压互锁就是其中一种，由互锁回路实时监测高压回路是否完好，进而控制高压回路的通断。本文以一款纯电动汽车的高压互锁系统为例，讲解互锁回路的组成、控制原理及故障诊断方法。

关键词：纯电动汽车高压互锁故障诊断

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月國务院印发了新能源汽车产业发展规划（2021—2035年），规划中明确提出发展新能源汽车是我国由汽车大国向汽车强国迈进的必由之路，自2009年以来，我国坚持纯电动汽车作为新能源产业发展的重要战略取向，在全球汽车行业转型发展过程中贡献了巨大的力量，注入了新动能。预计到2025年我国新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售量的20%。

规划中提出要持续提高技术创新能力，深化“三纵三横”产业研发布局，提升BMS、动力电池系统等结构的安全技术水平，提高整车综合性能。为保障人员的安全，新能源汽车整车具备一些安全防护设计，包括高压线束、高压回路、维修开关、互锁的设计等。其中互锁是一种防虚接的安全防护设计，互锁回路是否完好直接关系到高压系统是否能正常工作，本文将以吉利帝豪EV300纯电动汽车为例讲解互锁故障的设计原理及故障诊断方法。

1 高压系统组成及工作原理

纯电动汽车高压系统由高压部件、高压线束、继电器、保险丝等组成。典型的高压部件有动力电池、电机、电机控制器、DC/DC、PTC、电动空调压缩机等，高压系统框图如图1所示。这些部件都使用高压电，一旦在虚接的状态下接通高压电会有电弧电火花产生，对人员及车辆造成损害。因此从安全的角度出发为了保障高压系统正常运行并确保人员安全，需要采用一些安全技术手段对高压部件的供电、连接予以监测。一般采用低压系统监测高压回路，这称为低压控制高压，主要有两种方式，其一是通过低压系统控制回路中的继电器来完成高压回路的通断动作，另一种就是高压互锁回路，通过监测低压互锁回路来确认高压回路是否完整。在我国电动汽车安全要求等相关法规中明确提出了高压部件上应具备互锁保护装置。

2 互锁回路结构设计及原理

互锁回路也称为高压互锁，在电路中简写为HVIL（High Voltage Inter-Lock），互锁回路采用低压信号监测高压系统各个部件、线束电气连接的完整性。互锁回路设计时为保障监测的有效性，需要全面监测高压系统的每个连接插接件和线束，通常设计为：在连接高压插接件时，高压引脚先于互锁引脚接通，互锁回路监测完好的情况下才允许通高压电;在断开高压插接件时，互锁引脚先于高压引脚断开，VCU、BMS等监测到互锁断开时要立即切断高压电，保障系统和人员安全。

互锁回路的功能可以总结为：1.监测出高压插接件未可靠连接的状态，切断高压电，防止电弧电火花的产生2.监测出高压未断电时，高压插接件被人为误插拔、高压箱盖被人为误开启的状态，切断高压电，防止人员触电。

为实现上述功能，互锁回路设计时包括低压电源、监测单元、互锁引脚、回路等组件。低压电源发出信号，经互锁回路传递到各个高压部件，监测单元可通过电流状态识别回路是否闭合。只有接收到回路闭合的状态才允许上高压电。在部分新能源汽车上，低压电源和监测单元的功能由VCU完成。还有部分新能源汽车由各个系统的控制单元分别负责监测系统内高压回路，这种互锁回路的低压电源和监测单元集成在系统的控制单元里，例如BMS、电机控制器等。

3 互锁回路故障诊断

3.1 故障现象

驾驶员打开点火开关、踩下制动踏板，仪表上ready指示灯未亮，同时，高压动力系统故障指示灯点亮，如图2所示。车辆无法上高压电，电驱系统不工作，车辆无法行驶。

3.2 确认故障范围

连接诊断仪，打开点火开关，选择车型进入高压系统，查看故障码，显示故障为高压互锁回路故障，如图3所示，进一步读取数据流，查看动力电池系统、电驱系统等基本数据一切正常。初步判定为高压互锁回路存在故障。

为了确认故障点，结合电路图查找帝豪EV300互锁回路，可以在VCU、PTC、分线盒、电动空调压缩机等高压元件、控制单元中找到互锁回路如图4所示。

3.3 故障诊断流程

（1）断开12V蓄电池负极，戴上绝缘手套，检查各个高压部件插接件是否可靠连接，经检查，各个插接件均连接到位。

（2）拔下VCU插接件CA55，使用万用表的电阻档测量51号引脚和73号引脚，测得电阻为无穷大，说明VCU外部互锁回路断路。

（3）测量电机控制器、PTC、分線盒、电动空调压缩机这些高压部件低压插口互锁引脚电阻，均小于1欧姆，说明上述部件内部互锁回路正常。

（4）拔下电动空调压缩机的低压插接件EP07，使用万用表电阻档测量CA55的51号引脚和EP07的6号引脚，测得电阻为0.2欧姆，说明该段线路正常。

（5）测量电动空调压缩机接插件EP07的5号引脚和VCU插接件CA55的73号引脚间的电阻，测得电阻为无穷大，确认故障范围为该段电路。