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淺析寶駿新能源汽車高壓互鎖構(gòu)造與診斷

2022-01-13 19:26:55·  來(lái)源：電動(dòng)學(xué)堂  作者：文艷玲等  
　
文章來(lái)源：柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院1寶駿新能源汽車高壓互鎖功能在ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《ISO6469-3：2001電動(dòng)汽車安全技術(shù)規(guī)范第3部分：人員電氣傷害防護(hù)》中，規(guī)定電動(dòng)汽車
文章來(lái)源：柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院
1寶駿新能源汽車高壓互鎖功能
在ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《ISO6469-3：2001電動(dòng)汽車安全技術(shù)規(guī)范第3部分：人員電氣傷害防護(hù)》中，規(guī)定電動(dòng)汽車上的高壓部件應(yīng)具有高壓互鎖裝置。
高低壓互鎖機(jī)構(gòu)通過使用低壓小電流信號(hào)來(lái)檢查高壓導(dǎo)線及其連接器的電氣完整性。高壓互鎖裝置的作用有以下幾點(diǎn)：①整車在高壓上電前確保整個(gè)高壓系統(tǒng)的完整性，使高壓處于一個(gè)封閉的環(huán)境下工作，提高高壓系統(tǒng)的安全性；②當(dāng)整車在運(yùn)行過程中高壓系統(tǒng)回路斷開或者完整性受到破壞的時(shí)候，可以啟動(dòng)安全防護(hù)程序；③防止帶電插拔高壓連接器給高壓端子造成的拉弧損壞。
當(dāng)互鎖信號(hào)回路斷開時(shí)（例如碰撞或非正常操作斷開某一高壓部件的高壓連接線），此時(shí)乘員或維修人員有可能會(huì)接觸到高壓電從而造成觸電傷害，因此當(dāng)動(dòng)力電池管理模塊在檢測(cè)到高壓互鎖信號(hào)斷開之后應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同情況斷開相應(yīng)的高壓繼電器以切斷高壓輸出。
①行駛中互鎖回路斷開時(shí)：維持當(dāng)前行駛狀態(tài)，但停止時(shí)關(guān)閉動(dòng)力電池高壓繼電器控制，以切斷高電壓；②停車狀態(tài)下互鎖回路斷開時(shí)：立即關(guān)閉動(dòng)力電池高壓繼電器控制，以切斷高電壓。
2寶駿新能源汽車高壓互鎖組成
高壓互鎖由互鎖信號(hào)回路和互鎖監(jiān)測(cè)器組成。
2.1互鎖信號(hào)回路
互鎖信號(hào)回路可以分為以下兩種形式：
①整車控制模塊負(fù)責(zé)監(jiān)控其它高壓控制器的互鎖回路，如圖1所示。
整車控制模塊負(fù)責(zé)監(jiān)控其它高壓控制器的互鎖回路，高壓互鎖回路經(jīng)過多個(gè)模塊形成串聯(lián)電路。
整車控制模塊（VCU）通過一個(gè)定值電阻發(fā)出12V的高電位信號(hào)，通過相關(guān)模塊的高壓互鎖回路，最終接地，構(gòu)成一個(gè)完整的低壓回路。當(dāng)高壓互鎖回路所有模塊低壓和高壓線束連接良好時(shí)，VCU監(jiān)測(cè)到一個(gè)0V的低電位信號(hào)；當(dāng)某一高壓部件的低壓或高壓連接斷開時(shí)，VCU監(jiān)測(cè)到12V的高電位信號(hào)。VCU監(jiān)測(cè)到線路斷開的信號(hào)后，通過網(wǎng)絡(luò)把信號(hào)發(fā)送給動(dòng)力電池管理模塊，動(dòng)力電池管理模塊控制主正、主負(fù)繼電器斷開高壓電。
②每個(gè)高壓控制器負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)各自的高壓互鎖回路。各個(gè)高壓控制器負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)各自的高壓互鎖信號(hào)，只有當(dāng)全部的控制器收到高壓互鎖接通信號(hào)時(shí)，才允許接通高壓電源。
如圖2所示為動(dòng)力電池內(nèi)部的高壓互鎖回路。動(dòng)力電池管理模塊通過一個(gè)上拉電阻給互鎖監(jiān)測(cè)器提供高電位電壓，當(dāng)拔下高壓插頭時(shí)，互鎖監(jiān)測(cè)器斷開，此時(shí)動(dòng)力電池管理模塊監(jiān)測(cè)到一個(gè)高電位信號(hào)；當(dāng)插好高壓插頭時(shí)，互鎖監(jiān)測(cè)器閉合，此時(shí)動(dòng)力電池管理模塊監(jiān)測(cè)到一個(gè)低電位信號(hào)。
2.2互鎖監(jiān)測(cè)器
高壓互鎖監(jiān)測(cè)器分為兩類，一種用于監(jiān)測(cè)高壓連接器連接是否完好，另外一種用于監(jiān)測(cè)高壓控制器的盒蓋是否開啟。
如圖3所示為E300高壓配電箱的盒蓋開關(guān)，其實(shí)際上是一個(gè)監(jiān)測(cè)器，當(dāng)蓋開啟時(shí)，互鎖回路信號(hào)也斷開，互鎖信號(hào)回路信號(hào)中斷。如圖4所示高壓線路插接件的兩個(gè)端子實(shí)際上是一個(gè)監(jiān)測(cè)器，當(dāng)拔下高壓插頭時(shí)，高壓互鎖回路信號(hào)也斷開，高壓互鎖回路信號(hào)中斷。通常在整車所有高壓插頭中都應(yīng)設(shè)置互鎖監(jiān)測(cè)器。
2.3高壓互鎖回路
以E300車型為例，E300車型共有三條高壓互鎖回路，其中整車控制模塊有兩條高壓互鎖回路，動(dòng)力電池主控管理單元有一條高壓互鎖回路。整車控制模塊通過F1號(hào)腳輸出12V電源，對(duì)DC/DC轉(zhuǎn)換器、高壓配電箱、車載充電機(jī)、以及DC/AC轉(zhuǎn)換器的高壓插頭的連接情況進(jìn)行監(jiān)控，如圖5所示。當(dāng)高壓插頭連接良好的情況下，整車控制模塊接收0V低電位信號(hào)；當(dāng)高壓插頭斷開時(shí)，電池管理單元接收到12V高電位信號(hào)。
整車控制模塊通過M3號(hào)腳輸出12V電源，對(duì)電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)、PTC暖風(fēng)加熱器的高壓插頭的連接情況進(jìn)行監(jiān)控，如圖6所示。當(dāng)高壓插頭連接良好的情況下，整車控制模塊接收0V低電位信號(hào)；當(dāng)高壓插頭斷開時(shí)，電池管理單元接收到12V高電位信號(hào)。
通過動(dòng)力電池的低壓插頭，由外部提供的12V低壓電源，通過供電高壓插頭和驅(qū)動(dòng)電機(jī)高壓插頭，回到電池管理單元構(gòu)成回路，用于監(jiān)測(cè)動(dòng)力電池高壓插頭的連接情況，如圖7所示。當(dāng)高壓插頭連接良好的情況下，電池管理單元接收到12V高電位信號(hào)；當(dāng)高壓插頭斷開時(shí)，電池管理單元接收到0V低電位信號(hào)。
3高壓互鎖的故障診斷與維修
3.1高壓互鎖的主要故障是信號(hào)回路斷路
當(dāng)高壓互鎖信號(hào)回路斷路的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力電池系統(tǒng)沒有高壓輸出。首先我們需要檢查高低壓線束有沒有破損，高低壓插頭有沒有正常連接。如果以上檢查都正常的話，可以利用萬(wàn)用表電壓檔檢查互鎖信號(hào)回路的完整性，如圖8所示。也可以利用萬(wàn)用表電阻檔通過測(cè)量互鎖信號(hào)回路的導(dǎo)通性來(lái)判斷高壓互鎖電路是否正常，如圖9所示。
3.2高壓互鎖診斷思路
首先通過診斷儀的故障碼功能觀察是否有與高壓互鎖相關(guān)的故障碼，通過診斷儀的數(shù)據(jù)流功能判斷高壓互鎖是否正常。有的車型在高壓互鎖出現(xiàn)故障時(shí)，儀表也會(huì)有提示。如果高壓互鎖電路存在故障，按照如下流程進(jìn)行檢查。下面以E300車型電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)和PTC暖風(fēng)加熱器的互鎖電路為例，按照電阻測(cè)量法檢查高壓互鎖回路（也可以通過測(cè)量電壓或跨接的方法對(duì)高壓互鎖回路進(jìn)行檢查）。
①拔下整車控制模塊插頭，萬(wàn)用表打到電阻檔，兩個(gè)表筆分別連接線束端M3和20號(hào)腳。應(yīng)導(dǎo)通，否則高壓互鎖回路存在斷路故障。需要進(jìn)一步檢查，以確定具體故障部位。
②拔下電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)低壓插頭，兩個(gè)表筆分別接整車控制模塊線束端的M3號(hào)腳和電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)低壓插頭的6號(hào)腳，應(yīng)導(dǎo)通。如果不導(dǎo)通，說明此段線路存在斷路故障。
③插上電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)低壓插頭，兩個(gè)表筆分別接電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)低壓插頭的6號(hào)腳和2號(hào)腳，應(yīng)導(dǎo)通。如果不導(dǎo)通，說明電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)內(nèi)部互鎖電路存在斷路故障。
④拔下電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)和PTC暖風(fēng)加熱器低壓插頭，兩個(gè)表筆分別接電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)線束端的2號(hào)腳和PTC暖風(fēng)加熱器的2號(hào)腳，應(yīng)導(dǎo)通。如果不導(dǎo)通，說明此段線路存在斷路故障。
⑤插上PTC暖風(fēng)加熱器低壓插頭，兩個(gè)表筆分別接PTC暖風(fēng)加熱器低壓插頭的2號(hào)腳和1號(hào)腳，應(yīng)導(dǎo)通。如果不導(dǎo)通，說明PTC暖風(fēng)加熱器內(nèi)部互鎖電路存在斷路故障。
⑥拔下PTC暖風(fēng)加熱器和整車控制模塊低壓插頭，兩個(gè)表筆分別接PTC暖風(fēng)加熱器的1號(hào)腳和整車控制模塊的20號(hào)腳，應(yīng)導(dǎo)通。如果不導(dǎo)通，說明此段線路存在斷路故障。
如果以上檢查都正常，說明整車控制模塊外部高壓互鎖回路正常，如果依然報(bào)高壓互鎖故障，請(qǐng)檢查整車控制模塊內(nèi)部互鎖信號(hào)和搭鐵電路是否正常。
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