纯电动汽车高压互锁故障的诊断与分析--以比亚迪5AEB乘用车为例

 纯电动汽车高压互锁故障的诊断与分析--以比亚迪5AEB乘用车为例

梁正辉 

 广州市机电技师学院 广东 广州  510000

摘要：高压互锁系统是纯电动汽车的重要安全装置，它在保证车辆安全运行方面起着关键的作用。本报告介绍了2017款比亚迪5AEB乘用车中可能出现的高压互锁故障，并提出了相应的检修和排除故障的技术方案。

关键词：比亚迪e5；比亚迪5AEB;乘用车;高压互锁;故障检修

1 引言

新能源汽车的高压互锁系统用于控制和管理整车高压用电设备及动力电池系统的运行，确保在需要时能够及时切断高压电源，以确保车辆和乘客的安全。文章以2017款比亚迪5AEB为例，介绍新能源纯电动汽车高压互锁故障现象、故障分析、故障诊断技术路线等，并提出相应的故障排除方法。

2 高压互锁概述

新能源汽车高压互锁是一种安全保护措施，旨在防止高压电池系统在特定条件下发生意外通电导致触电事故。这种互锁机制可以防止电池系统在维护、检修或事故情况下产生危险。

2.1动力电池系统：新能源汽车使用高压动力电池来储存能量，供电给驱动电机、电动压缩机、DC/DC转换器、PTC加热器等高压部件；如图1所示，通常具有很高的电压和能量储存能力。

图1-高压架构原理图

2.2高压互锁功能：高压互锁是一种电气或机械装置，用于在某些情况下切断或隔离高压电池系统的电源。它可以通过控制电源开关、断路器或隔离器来实现。

2.3互锁触发条件：高压互锁通常在以下情况下触发：当车辆需要进行电池系统的维护或检修时，高压互锁可以切断电源，确保技术人员的安全；如果车辆发生事故或碰撞，高压互锁可以自动切断电源，避免电池系统的进一步损坏或电击风险。

2.4互锁装置：高压互锁简称HVIL，是用低压信号检测高压回路完整性及连续性的一种安全设计方法。能识别高压回路异常断开、虚接或破损，从而及时断开高压电。

高压互锁装置可以是电子控制单元（VCU、BMS等）、传感器、继电器或其他设备。这些装置可以监测车辆状态、电池系统电压、碰撞或车辆倾斜等参数，并触发互锁机制。

2.5安全保护：高压互锁在保护维护人员和事故现场人员的安全方面起着重要作用。它可以防止电池系统的非控制启动，避免触电风险和进一步的车辆损坏。

需要注意的是，不同的车辆制造商和型号可能会采用不同的高压互锁技术和机制，以满足特定的安全要求和标准。因此，在具体车辆上使用高压互锁功能时，应参考车辆制造商提供的技术文件。

3 故障现象

比亚迪5AEB乘用车的高压互锁故障可能导致车辆无法启动或无法正常充电。当出现故障时，驾驶员可能会收到相应的警告提示或故障灯：

3.1动力电池故障灯（Battery Fault Indicator）。该灯通常表示高压动力电池出现故障，例如电池充电问题、电池容量损失或电池温度异常等。

3.2高压系统故障灯（High Voltage System Fault Indicator）。这个灯通常表示整个高压系统存在故障，包括高压线路、电池管理系统或者驱动电机控制器、无法正常切断或连接高压电源。可能是互锁开关损坏、连接线路问题或控制单元故障等方面的问题。

3.3充电故障灯（Charging Fault Indicator）。这个灯通常表示充电系统出现故障，可能是充电连接问题、充电器故障或充电控制单元故障等。

3.4驱动系统故障灯（Drive System Fault Indicator）。该灯通常表示驱动系统或电动机存在故障，例如电动机控制单元故障、传动系统问题或驱动电机损坏等。

4 故障分析

4.1检测高压回路是否连接正常可靠，当检测到高压回路连接异常时，则系统无法上电（或及时断开高压电），避免造成事故。

4.2防止人为误操作引发的安全事故。在高压系统正常上高压电工作过程中，如果车辆没有高压互锁，此时手动断开高压接插件时。在断开的瞬间，整个高压回路的电压将会全部加在断点两端，电压击穿空气产生电弧，极有可能对断点周围的人员和设备造成伤害。

4.3新能源汽车高压互锁的工作原理：由低压控制系统检测高压系统中接插件的连接状态。低压信号沿着闭合的低压回路传递，一旦低压信号中断，说明高压线路中有松动或者脱落。设有专门的检测模块（BMS或VCU），实时检测高压互锁信号回路是否正常。一旦检测到信号异常，检测模块将控制相关继电器断开，停止上高压电，防止发生意外。

在对比亚迪5AEB乘用车高压互锁故障进行分析时，需要对电动汽车的高压互锁系统进行全面检查，包括以下部件：全车高压连接线束；维修开关；各高压部件控制单元等部件。

5 故障诊断技术路线及排除方法

基于故障分析的结果，我提出了以下的诊断技术路线及排除方法：

5.1全车高压连接线束：检查全车高压线束是否存在虚接、破损或高压互锁端子退针、变形损坏等情况，若有以上情况，应及时更换或修复异常线束。

图2-高压线束插座高压互锁示意图              图3-高压线束高压互锁示意图

5.2维修开关：维修开关位置位于驾驶室前排扶手箱内部。

拆卸方法：打开扶手箱，使用十字螺丝刀拆卸底板螺栓，取出底板后便可看到维修开关。      

先检视维修开关外观是否有破损、维修开关插头中间的互锁端子是否有虚接、退针、变形等情况，再使用数字万用表欧姆挡，红黑表笔分别连接两个互锁端子，检查互锁端子内部是否正常导通，正常值应<1Ω。如有异常，应及时进行更换或修复。

    图4-维修开关          图5-维修开关插头高压互锁     图6-维修开关插座高压互锁

5.3各高压部件控制单元等部件：根据比亚迪5AEB高压互锁工作原理，高压互锁检测线路会流经车上所有高压用电设备的高压接插件，同时由于高压互锁遵循新能源汽车低压控制高压原则，同时会流经低压控制系统，以保护整车高压上电安全及人身安全。  因此，除了检查高压接插件外，还应查阅电路图，检查相关低压线路是否有断路、短路等情况，相关低压接插件是否有虚接、退针、变形等情况，如有异常，应及时进行更换或修复。相关低压连接插件端子检查方法如下：

分为动态检测和静态检测，根据实际情况选择检测流程，可选择从编号1开始或编号3开始：

5.3.1从编号1开始：若编号1正常，则排除高压互锁低压控制线路异常；若编号1异常，应考虑更换电池管理器硬件。若编号1正常但编号2异常，则可能是高压互锁低压线路中有短路或断路情况发生，应跳转至编号4开始逐步排查，找到具体异常线路或部件。

5.3.2从编号3开始：若编号3正常，则排除高压互锁低压控制线路异常；若编号3异常，应从编号4开始逐步排查，找到具体异常线路或部件。

5.4 高压互锁相关电路检测方法与正常参考数值，见表1和表2。

表1-高压互锁相关电路动态检测方法与正常参考数值

表2-高压互锁相关电路静态检测方法与正常参考数值

6 结论

通过对比亚迪5AEB乘用车高压互锁故障的分析和检修，我可以得出以下结论：高压互锁故障会影响比亚迪5AEB乘用车上的一切高压用电设备工作和充电功能。检查和维护高压互锁系统的各个部件是确保电动汽车安全运行的关键。定期进行高压互锁系统的检查和维护是预防故障的重要措施。

参考文献：

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