元偉利

摘要：互鎖電路檢測高壓車載電氣系統(tǒng)中斷路的連接器電路。如果互鎖電路中斷，將導(dǎo)致高電壓蓄電池模塊中的保護(hù)開關(guān)打開，致使整個高壓系統(tǒng)斷電?；ユi電路特性有：發(fā)現(xiàn)不導(dǎo)通或短路時，即隔離或切斷所有高壓源、互鎖信號設(shè)計為雙極性以區(qū)分對地短路和對電源短路、互鎖電路由高壓部件蓄電池管理系統(tǒng)提供和評估等?；旌蟿恿夹g(shù)規(guī)定了許多安全預(yù)防措施，如高電壓部件的所有電纜均為橙色電纜、整個高壓車載電氣系統(tǒng)配置了大量的絕緣裝置等。

關(guān)鍵詞：互鎖電路；油轉(zhuǎn)換器；保護(hù)開關(guān)；蓄電池管理系統(tǒng)；安全預(yù)防措施

引言

近幾年來新能源汽車發(fā)展迅速，每年以20%-30%的速度增長，預(yù)計到2030年，全世界銷量將達(dá)到1000萬輛。奔馳公司也推出了幾款混動汽車，并投放中國市場，收到消費者歡迎，但是也帶來了很多問題。新能源汽車與內(nèi)燃汽車差別很大，大部分從業(yè)人員并不具備維修保養(yǎng)新能源汽車得知識和技能，尤其是新能源汽車的工作電壓很高，如果操作不當(dāng)，會造成觸電事故。因此有必要推廣普及新能源汽車維修知識，本文以奔馳S400 HYBRID混動汽車為例，介紹新能源汽車維修信息。

一、關(guān)于高壓“互鎖電路”信息

互鎖電路用于保護(hù)高壓車載電氣系統(tǒng)的操作人員?；ユi電路檢測高壓車載電氣系統(tǒng)中斷路的連接器電路。如果互鎖電路中斷，則會導(dǎo)致高電壓蓄電池模塊中的保護(hù)開關(guān)斷開，高壓車載電氣系統(tǒng)關(guān)閉。

互鎖信號（12V/88Hz）在蓄電池管理系統(tǒng)控制模塊中產(chǎn)生，并通過串聯(lián)連接傳送至以下部件：

DC/DC轉(zhuǎn)換器控制模塊

電力電子控制模塊

電動機

電動制冷劑壓縮機

蓄電池管理系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)和DC/DC轉(zhuǎn)換器控制模塊均配備了用于評估互鎖信號的電路。

互鎖電路為12V電路，通過高壓部件控制模塊高壓線插頭串聯(lián)連接在電路中進(jìn)行開關(guān)。當(dāng)分開控制模塊插頭連接時，將通過互鎖輸入單元和輸出單元觸點中斷互鎖電路?；ユi電路中斷將導(dǎo)致高電壓蓄電池模塊中的保護(hù)開關(guān)打開，致使整個高壓系統(tǒng)斷電，特別是切斷電力電子控制模塊和DC/DC變換器控制模塊（N83/1）的電源。

高壓網(wǎng)絡(luò)部件“互鎖電路”示意圖，如圖1所示。

互鎖電路特性：

（1）互鎖信號作為導(dǎo)通環(huán)跨所有高壓部件及其連接點布置。發(fā)現(xiàn)不導(dǎo)通或短路時，即隔離或切斷所有高壓源。

（2）互鎖信號設(shè)計為雙極性以區(qū)分對地短路和對電源短路。

（3）兩個數(shù)字互鎖信號電平與車載電氣系統(tǒng)電壓相同，即0V和+Ubat。

（4）交流頻率設(shè)計時采用了較低頻率，旨在防止EMC干擾。

（5）互鎖電路由高壓部件蓄電池管理系統(tǒng)提供和評估，其他激活的高壓源，如電源電子裝置和DC/DC變換器，單獨評估互鎖信號。

此外，碰撞會觸發(fā)兩級碰撞關(guān)閉程序，從而切斷高壓蓄電池，并使高壓車載電氣系統(tǒng)放電：

第一級：可逆（不觸發(fā)氣囊〉

第二級：不可逆（電路30c通過煙灰隔離器斷開，并觸發(fā)氣囊）

此外，氣囊控制模塊與發(fā)動機控制模塊和蓄電池管理系統(tǒng)控制模塊之間的附加信號線可確保發(fā)動機關(guān)閉，且保護(hù)開關(guān)斷開。

二、混合動力車型高壓系統(tǒng)IT網(wǎng)絡(luò)原理（IT=獨立接地（分別接地））（圖2）

在混合動力車輛中實施如下保護(hù)功能：

直接/間接接觸高壓電保護(hù)

高壓線纜絕緣監(jiān)測

高壓線纜電隔離保護(hù)

斷電保護(hù)

檢查安全注意事項標(biāo)簽提示

高壓互鎖電路保護(hù)

三、民用高壓電IT網(wǎng)絡(luò)原理

高壓安全措施和注意事項的基本功用可利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行說明介紹（如住宅線路）（圖3）。

TN=接地零線（共用接地）

四、高壓電基礎(chǔ)知識

關(guān)于安全電壓的定義有兩個評判標(biāo)準(zhǔn)：

VDE標(biāo)準(zhǔn)：小于直流48V；小于交流25V

ECE標(biāo)準(zhǔn)：小于直流60V；小于交流25V

VDE指電氣、電子和信息技術(shù)的聯(lián)盟，是一家科技聯(lián)合協(xié)會，遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和電工技術(shù)法規(guī)。

ECE：指歐洲經(jīng)濟委員會。

五、應(yīng)用信息

1.發(fā)動機在何種車速下關(guān)閉？

車速低于20Km/h時會啟用關(guān)閉程序。

2.為什么車輛仍配備有12V發(fā)電機，而未裝備啟動機？

DC/DC轉(zhuǎn)換器無法做到在所有行駛條件下都為12V車載電氣系統(tǒng)供電。S級轎車中安裝了大量與舒適性相關(guān)的用電設(shè)備，12V車載電氣系統(tǒng)的功率要求電流最高可達(dá)100A，對應(yīng)的輸出功率為1.2KW。沒有足夠大的空間來安裝這一容量的DC/DC轉(zhuǎn)換器，因此無法實施該解決方案。車輛安裝的DC/DC轉(zhuǎn)換器只能為12V車載電氣系統(tǒng)提供約0.7KW的輸出功率。轉(zhuǎn)換器的效率高于12V發(fā)電機。這就意味著雖然轉(zhuǎn)換器的尺寸很小，但仍能降低功率需求。

3.針對混合動力技術(shù)規(guī)定了何種特殊的安全預(yù)防措施？

高電壓部件的所有電纜均為橙色電纜，并帶有安全性說明

整個高壓車載電氣系統(tǒng)配置了大量的絕緣裝置和最新研發(fā)的專用連接器

鋰離子蓄電池裝在一個全新設(shè)計的高強度鋼外殼中，可防止其在發(fā)動機艙受到碰撞。每個單獨的電池也都存放在能夠有效消弱物理沖擊的專用膠體中。系統(tǒng)還配備了帶膜片額爆裂盤的熔斷接頭（僅在發(fā)生多項故障時激活〉和單獨的冷卻回路，即使內(nèi)燃機損壞，該回路仍可確保對高壓蓄電池進(jìn)行冷卻。內(nèi)部電子控制器不斷監(jiān)測安全性要求，并立即提示發(fā)生的任何故障。

蓄電池電極彼此分開，所有的高電壓部件都有單獨的線路。所有高電壓部件通過導(dǎo)電環(huán)相互連接。發(fā)生故障時，高壓車載電氣系統(tǒng)自動關(guān)閉。

點火關(guān)閉或發(fā)生故障時，高壓車載電氣系統(tǒng)瞬時放電

發(fā)生事故時，高壓車載電氣系統(tǒng)立即完全關(guān)閉

電子系統(tǒng)不斷監(jiān)測高壓車載電氣系統(tǒng)是否短路，并在發(fā)生故障時關(guān)閉高壓車載電氣系統(tǒng)。

4.機械損壞（兩車相撞）可能導(dǎo)致鋰離子蓄電池內(nèi)部短路。如何防止起火？

電池中的安全閥以及保險絲和開關(guān)等電子安全性裝置可確保最大限度的防止起火。電子裝置提供了防止因蓄電池過度充電而導(dǎo)致起火的雙重保護(hù)。

5.電力電子裝置發(fā)生故障將導(dǎo)致何種后果？

如果電子系統(tǒng)發(fā)生故障，則髙壓車載電氣系統(tǒng)關(guān)閉。

[參考文獻(xiàn)]

[1]蔡興旺 新能源汽車結(jié)構(gòu)與維修 北京：機械工業(yè)出版社，2014.

[2]徐艷民 電動汽車動力電池及電源管理.北京：機械工業(yè)出版社，2015.

[3]趙振宇 新能源汽車技術(shù) 北京：人民交通出版社，2013.

（作者單位：山東科技職業(yè)學(xué)院 汽車工程系，山東 濰坊 261053）