張利 陳俊杰 李曙輝

摘 要：隨著新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展，對于新能源汽車的運(yùn)維及檢修提出了更高的要求。高壓互鎖系統(tǒng)作為新能源汽車電氣保護(hù)重要裝置之一，對保護(hù)新能源汽車安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。本文以比亞迪E5為研究對象，對高壓互鎖系統(tǒng)的故障診斷作了分析與探討，經(jīng)實(shí)車排故及診斷措施的優(yōu)化，為相關(guān)從業(yè)人員掌握診斷和維修提供參考。

關(guān)鍵詞：新能源汽車;比亞迪E5;高壓互鎖;分析診斷

中圖分類號：TB???? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A????? doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2021.16.076

0 引言

新能源汽車的動(dòng)力系統(tǒng)需使用高壓電，為了保障人車安全配備了相應(yīng)的保護(hù)裝置——高壓互鎖系統(tǒng)。高壓互鎖系統(tǒng)又稱危險(xiǎn)電壓互鎖回路，是利用內(nèi)部小電池所發(fā)出的信號來監(jiān)測新能源汽車高壓系統(tǒng)回路的完整性，即回路是否連接正常、保護(hù)蓋有無打開等。在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行期間，在高壓系統(tǒng)回路出現(xiàn)斷開或破損的情況下，則啟動(dòng)安全防護(hù)，如使高壓動(dòng)力電池禁止向外供電等，進(jìn)而影響車輛使用。

1 高壓互鎖系統(tǒng)工作原理

由于動(dòng)力電池提供的高壓電遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人體的安全電壓的極限，所以為保障使用安全，車輛會(huì)在按下啟動(dòng)按鈕時(shí)進(jìn)行一系列的檢查，其中包括高壓互鎖、漏電檢測、接觸器的自檢以及各個(gè)模塊之間的通訊。其中，高壓互鎖作為一種用低壓信號監(jiān)視高壓回路完整性的安全設(shè)計(jì)方法。理論上，低壓監(jiān)測回路比高壓先接通，后斷開，中間保持必要的提前量，時(shí)間長短可以根據(jù)項(xiàng)目具體情形確定，如150ms這個(gè)量級。

具體的高壓互鎖實(shí)現(xiàn)形式，不同汽車品牌可能有不同設(shè)計(jì)。監(jiān)測目標(biāo)是如高壓連接器這類要求人力操作來實(shí)現(xiàn)電路接通還是斷開的電氣接口元件。

2 高壓互鎖系統(tǒng)故障診斷

以2019款比亞迪E5出行版為例，對高壓互鎖系統(tǒng)故障進(jìn)行分析探討。

2.1 確認(rèn)故障現(xiàn)象

一輛2019款比亞迪E5出行版在啟動(dòng)車輛后，儀表顯示ready指示燈不亮，提示請檢查動(dòng)力系統(tǒng)。且沒有接觸器吸和聲，車輛高壓無法上電。

2.2 進(jìn)行基本檢查

首先檢查高壓互鎖線束連接情況，未見明顯異常。再使用便攜式平板解碼儀進(jìn)行DTC檢測，進(jìn)行全車故障掃描，發(fā)現(xiàn)故障碼為“P1A6000高壓互鎖回路1故障”;進(jìn)入BMS管理系統(tǒng)中讀取數(shù)據(jù)流顯示“預(yù)充狀態(tài)：未預(yù)充，高壓互鎖回路1狀態(tài)：鎖止”。

2.3 故障機(jī)理

比亞迪2019款E5的高壓互鎖電路如圖1所示，該車的高壓互鎖形式是有兩條回路，分別叫作高壓互鎖回路1以及高壓互鎖回路2。其中，高壓互鎖回路1主要連接的部件有BMS管理器、動(dòng)力電池包、充配電總成;高壓互鎖回路2的主要連接部件有BMS管理器和充配電總成。

檢測信號是由BMS管理器的輸出端發(fā)出，在正常情況下使用手持式示波器測量高壓互鎖回路1和高壓互鎖回路2中任意一點(diǎn)，都應(yīng)該有5V左右的占空比信號。

當(dāng)線路中出現(xiàn)斷路，導(dǎo)致高壓互鎖鎖止時(shí)，以高壓互鎖回路1為例，使用手持式示波器檢測BMS管理系統(tǒng)的BK45（B）/4端子（高壓互鎖回路1輸出），其測量值是5V左右的占空比信號;而在BMS管理系統(tǒng)的BK45（B）/5端子（高壓互鎖回路1輸入）處使用手持式示波器測量值則是5V高電位信號。高壓互鎖回路2的輸出和輸入信號測試結(jié)果與高壓互鎖回路1相同。

BMS管理系統(tǒng)就是通過檢測高壓互鎖回路的輸出數(shù)值與輸入數(shù)值的差異來判斷當(dāng)前高壓互鎖線路中是否存在斷路點(diǎn)的。若在自檢時(shí)檢測出現(xiàn)斷路點(diǎn)，ECU將停止繼續(xù)上電的操作并存儲故障碼。

2.4 檢測診斷

根據(jù)當(dāng)前故障現(xiàn)象和基本檢查的結(jié)果分析故障原因可能是整車高壓互鎖回路1線路故障或模塊自身故障。

高壓互鎖回路1的線路為電池管理系統(tǒng)-電池包-充配電總成構(gòu)成的環(huán)路，如圖2所示。根據(jù)故障排除的主要方向，初步懷疑是高壓互鎖回路1線路中存在斷路點(diǎn)，所以使用電阻法進(jìn)行診斷。

（1）做好相關(guān)的安全防護(hù)。將點(diǎn)火開關(guān)置于OFF檔，斷開解碼儀連接線束，將智能鑰匙從車內(nèi)拿出。再使用10mm的扳手拆卸蓄電池負(fù)極并安裝防護(hù)。拆卸維修開關(guān)，放置到保護(hù)盒內(nèi)，等待5min使高壓電容完全放電。

（2）斷開BK45（B）和B74插頭，校準(zhǔn)萬用表，并使用電阻擋測量BK45（B）/5端子和B74/13端子之間電阻，顯示阻值為0.7Ω，數(shù)值正常。再使用萬用表的電阻擋測量BK45（B）/4端子和B74/12端子之間電阻，顯示阻值為∞Ω，數(shù)值異常，由此可以縮小線路的斷點(diǎn)的范圍，具體故障點(diǎn)的確認(rèn)還需進(jìn)一步檢查。

（3）將車輛舉升至合適位置，拆卸動(dòng)力電池包上的BK51插頭。使用萬用表電阻擋測量BK51/29端子和B74/12端子之間電阻，顯示阻值為0.6Ω，數(shù)值正常。再使用萬用表電阻擋測量BK51/30端子和BK45（B）/4端子之間電阻，顯示阻值為∞Ω，數(shù)值異常。

（4）判斷為高壓互鎖回路1中BK51/30端子和BK45（B）/4端子之間的輸出線路斷路。經(jīng)仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)該線束中保護(hù)膠布已被撕開，線束裸露且存在磨損。更換線束后，故障消失，經(jīng)反復(fù)試車，確認(rèn)故障被徹底排除。

3 總結(jié)

本文以比亞迪e5車型為例，簡要概括了高壓互鎖裝置的故障檢修流程。在實(shí)際操作中，要先結(jié)合故障現(xiàn)象和基本檢查的結(jié)果進(jìn)行基本分析，縮小可能故障的范圍，精準(zhǔn)測量。本案例中，根據(jù)將故障車的高壓互鎖裝置分為兩個(gè)部分進(jìn)行線路檢測，同一回路中，同等故障概率的線路檢查秉承由易到難的原則，先檢查插頭方便拔下的部件之間的線路通斷，最大限度地減少了操作步驟，能在保障準(zhǔn)確找到故障點(diǎn)的同時(shí)提高工作效率。

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