论文部分内容阅读
摘要：新能源汽车上一般都使用了高压互锁这一安全措施，本文以吉利EV300纯电动车型为例，介绍了高压互锁系统的结构、工作原理、控制方法和故障诊断思路，对维修人员从事电动汽车的高压互锁回路的检修具有一定的借鉴意义。
关键词：新能源;高压互锁;检修
0 引言
纯电动汽车与传统内燃机汽车相比，多了动力电池、电机控制器、车载充电器、高压分线盒、DCDC转换器等高压元器件，互相之间通过高压线束连接。高压系统工作电源一般在300V以上，因此如何保障其使用安全是一项重要课题。其中，高压高压互锁（High Voltage Interlock Loop）就是纯电动汽车上的一个重要安全功能，它的作用是用来检测高压回路中高压连接器的连接状态，识别高压连接器未连接或意外断开的故障。
1 高压互锁的结构
高压互锁的实现首先依靠连接器自身的结构。如高压连接件上设置互锁接口，图1可以看出，高压连接器除了自身的高压大电流接口外，还集成了一个HVIL接口;接口有两个PIN脚，当高压连接器插合后，两个PIN成短路状态;当高压连接器断开后，这两个PIN脚成开路状态。同理，在高压元件的盖上也有类似设置。当高压部件连接完整后，高压互锁构成封闭回路，相关模块就能通过检测互锁回路来判断高压回路的完整性。
2 高压互锁的检测原理
高压连接器中的HVIL接口与高压大电流接口在插入或拔出时，有个时间差，如图2所示;当连接器插入时，高压端子先接触，HVIL端子后接触，时间差为Δt1;当连接器拔出时，HVIL端子先断开，高压端子后断开，时间差为Δt2;这样的话HVIL端子就能确保高压端子已经可靠连接或提前预判其意外断开。
HVIL检测电路，一般分为两种，直流源方案与PWM方案，如图3所示。左图为直流源方案简图，外部施加一个直流源在整个HVIL环路上面，通过检测V1＼V2处的电压，来诊断高压连接器状态;右图为PWM方案简图，引入了一个可控的开关，同样还是检测V1＼V2处的电压，不过通过控制开关，可以得到两组值，用来识别出更多的状态。
以吉利EV300为例，其设计采用的是第二种模式，用示波器检测器正常波形如图4所示，即发送和接收的都是50%占空比的PWM信号，最高电压约为10V左右，使用万用表直流档检测工作电压约为5V，检测波形如图4所示。
3 吉利EV300汽车高压互锁回路
吉利EV300上共设计了3条互锁回路。本文选择其中一条为例阐述，其连接线路如图5所示。
VCU发出的PWM信号从CA55/73发出，经过插接器CA70/1、EP01/1后，从EP11/1进入PEU，在PEU上分别流经了上盖互锁开关和高压线束内的互锁端子，从EP11/4流出，同理，通过电路图可以分析出其他路径，最终由VCU的CA55/51检测接收到的PWM信号。
4 高压互锁故障现象
当ECU无法接收到正常的PWM信号后，认为高压互锁系统出现故障，VCU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，主要有：
①切斷高压电源。汽车没启动时，VCU控制BMS切断主正和主负接触器，从而切断高压电源的输出，点亮驾驶员仪表上的系统故障灯，提醒驾驶员和维修人员。
②减功率工作。在高速行驶时为了保障行车安全，不会直接断电，而是通过声光信号提示驾驶员，同时降低汽车动力输出，进入跛行状态。
作为维修人员，可以通过诊断仪读取到相关故障码，如：VCU高压互锁断开、VCU高压互锁短路故障、准备充电过程中高压互锁检测超时等。
5 高压互锁故障的排除
互锁故障的排除原因主要有VCU自身和互锁线路两个方面，互锁线路方面又分断路、短路、虚接等多种情况，检修方法多样，简述如下：
5.1 互锁回路的检修
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上CA55端子，测量CA55/51与CA55/73间电阻，正常应小于1Ω，若不是，则说明出现了断路故障，分段检测直至找到故障点即可;②断路故障排除后，试车验证，若故障仍存在，使用背插法，测量CA55/51的对地电压或读取波形，若不正常，说明可能存在信号短路故障，使用隔离法找到故障点即可。
5.2 ECU自身
若线路正常，则说明故障点在ECU内部。
6 小结
本文以吉利EV300纯电动车型为例，介绍了高压互锁系统的结构、工作原理、控制方法和故障诊断思路，对维修人员从事电动汽车的高压互锁回路的检修具有一定的借鉴意义。
参考文献：
[1]高窦平，张小兴.刍议新能源汽车高压互锁系统的原理及故障[J].价值工程，2019，38（26）：160-161.
[2]佘小芬.纯电动汽车高压互锁及失效问题分析[J].内燃机与配件，2019（08）：53-54.
[3]谢道燃.丰田普锐斯轿车无法行驶故障维修[J].内燃机与配件，2019（08）：144-145.
关键词：新能源;高压互锁;检修
0 引言
纯电动汽车与传统内燃机汽车相比，多了动力电池、电机控制器、车载充电器、高压分线盒、DCDC转换器等高压元器件，互相之间通过高压线束连接。高压系统工作电源一般在300V以上，因此如何保障其使用安全是一项重要课题。其中，高压高压互锁（High Voltage Interlock Loop）就是纯电动汽车上的一个重要安全功能，它的作用是用来检测高压回路中高压连接器的连接状态，识别高压连接器未连接或意外断开的故障。
1 高压互锁的结构
高压互锁的实现首先依靠连接器自身的结构。如高压连接件上设置互锁接口，图1可以看出，高压连接器除了自身的高压大电流接口外，还集成了一个HVIL接口;接口有两个PIN脚，当高压连接器插合后，两个PIN成短路状态;当高压连接器断开后，这两个PIN脚成开路状态。同理，在高压元件的盖上也有类似设置。当高压部件连接完整后，高压互锁构成封闭回路，相关模块就能通过检测互锁回路来判断高压回路的完整性。
2 高压互锁的检测原理
高压连接器中的HVIL接口与高压大电流接口在插入或拔出时，有个时间差，如图2所示;当连接器插入时，高压端子先接触，HVIL端子后接触，时间差为Δt1;当连接器拔出时，HVIL端子先断开，高压端子后断开，时间差为Δt2;这样的话HVIL端子就能确保高压端子已经可靠连接或提前预判其意外断开。
HVIL检测电路，一般分为两种，直流源方案与PWM方案，如图3所示。左图为直流源方案简图，外部施加一个直流源在整个HVIL环路上面，通过检测V1＼V2处的电压，来诊断高压连接器状态;右图为PWM方案简图，引入了一个可控的开关，同样还是检测V1＼V2处的电压，不过通过控制开关，可以得到两组值，用来识别出更多的状态。
以吉利EV300为例，其设计采用的是第二种模式，用示波器检测器正常波形如图4所示，即发送和接收的都是50%占空比的PWM信号，最高电压约为10V左右，使用万用表直流档检测工作电压约为5V，检测波形如图4所示。
3 吉利EV300汽车高压互锁回路
吉利EV300上共设计了3条互锁回路。本文选择其中一条为例阐述，其连接线路如图5所示。
VCU发出的PWM信号从CA55/73发出，经过插接器CA70/1、EP01/1后，从EP11/1进入PEU，在PEU上分别流经了上盖互锁开关和高压线束内的互锁端子，从EP11/4流出，同理，通过电路图可以分析出其他路径，最终由VCU的CA55/51检测接收到的PWM信号。
4 高压互锁故障现象
当ECU无法接收到正常的PWM信号后，认为高压互锁系统出现故障，VCU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，主要有：
①切斷高压电源。汽车没启动时，VCU控制BMS切断主正和主负接触器，从而切断高压电源的输出，点亮驾驶员仪表上的系统故障灯，提醒驾驶员和维修人员。
②减功率工作。在高速行驶时为了保障行车安全，不会直接断电，而是通过声光信号提示驾驶员，同时降低汽车动力输出，进入跛行状态。
作为维修人员，可以通过诊断仪读取到相关故障码，如：VCU高压互锁断开、VCU高压互锁短路故障、准备充电过程中高压互锁检测超时等。
5 高压互锁故障的排除
互锁故障的排除原因主要有VCU自身和互锁线路两个方面，互锁线路方面又分断路、短路、虚接等多种情况，检修方法多样，简述如下：
5.1 互锁回路的检修
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上CA55端子，测量CA55/51与CA55/73间电阻，正常应小于1Ω，若不是，则说明出现了断路故障，分段检测直至找到故障点即可;②断路故障排除后，试车验证，若故障仍存在，使用背插法，测量CA55/51的对地电压或读取波形，若不正常，说明可能存在信号短路故障，使用隔离法找到故障点即可。
5.2 ECU自身
若线路正常，则说明故障点在ECU内部。
6 小结
本文以吉利EV300纯电动车型为例，介绍了高压互锁系统的结构、工作原理、控制方法和故障诊断思路，对维修人员从事电动汽车的高压互锁回路的检修具有一定的借鉴意义。
参考文献：
[1]高窦平，张小兴.刍议新能源汽车高压互锁系统的原理及故障[J].价值工程，2019，38（26）：160-161.
[2]佘小芬.纯电动汽车高压互锁及失效问题分析[J].内燃机与配件，2019（08）：53-54.
[3]谢道燃.丰田普锐斯轿车无法行驶故障维修[J].内燃机与配件，2019（08）：144-145.