◆文/福建省陳育彬技能大師工作室 陳育彬 沈洪松

故障現(xiàn)象

一輛2017吉利新能源EV300，據(jù)車主反映，在早上準(zhǔn)備用車時，發(fā)現(xiàn)該車無法正常上電，且組合儀表上的整車動力系統(tǒng)故障燈點亮(圖1)。

圖1 故障車組合儀表上的故障信息

故障診斷與排除

連接診斷儀，選擇“吉利新能源”車型，診斷時發(fā)現(xiàn)在整車控制器(VCU)中存有多個故障碼(圖2)：P101104-電池故障等級處于降功率；P0A0A11-VCU高壓互鎖斷開。重復(fù)上電操作步驟，發(fā)現(xiàn)有時儀表上“READY”指示燈會點亮，有時不會點亮，并且故障碼會從“歷史故障”轉(zhuǎn)變成“當(dāng)前故障”。

圖2 故障車上存儲的故障碼

電動汽車高壓互鎖回路設(shè)計的目的，是在高壓上電前確保整個高壓系統(tǒng)的完整性，使高壓系統(tǒng)處于一個封閉的環(huán)境下工作，從而提高安全性。電動汽車運行過程中，高壓系統(tǒng)回路斷開或者完整性受到破壞時，需要啟動安全防護(hù)。此外，高壓互鎖電路用于防止帶電插拔高壓連接器而給高壓端子造成拉弧損壞，以及防止造成人身傷害。

高壓互鎖分為結(jié)構(gòu)性互鎖和功能性互鎖。結(jié)構(gòu)性互鎖是指車輛主要高壓連接器均帶有互鎖回路，當(dāng)其中某個連接器帶電斷開時，電池管理系統(tǒng)(BMS)便會檢測到高壓回路存在斷路。為保護(hù)人員安全，將立即進(jìn)行報警并斷開主高壓回路電氣連接，同時激活主動泄放。結(jié)構(gòu)互鎖實際上就是高壓線束和接插件上兩根細(xì)小的針腳，如圖3所示。功能互鎖是指當(dāng)車輛進(jìn)行充電或插充電槍時，高壓電控系統(tǒng)會限制車輛不能通過自身驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動，以防發(fā)生安全事故。

圖3 動力電池直流母線插頭上的互鎖針腳

高壓線束上的互鎖電路包括插頭以及插座上的互鎖電路。高壓插座上的互鎖電路一般是母針孔，互鎖線路與低壓接插件集成在一起。車載充電機(jī)上的慢充線束插口互鎖電路如圖4所示，高壓插頭互鎖電路一般為公插針(圖5)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)實際上是一個短接電路(壓線連接)，使用數(shù)字式萬用表測量插頭上兩根細(xì)小的互鎖電路，電阻值應(yīng)小于1Ω。高壓插件內(nèi)部互鎖結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖4 車載充電機(jī)上慢充線束插口

圖5 車載充電機(jī)上慢充線束插頭

圖6 高壓互鎖內(nèi)部結(jié)構(gòu)

高壓互鎖信號(HVIL)有三種不同的方式：5V、12V(虛電壓)和PWM方波。比較常用的是PWM輸出信號(12V、88Hz)，旨在防止受到干擾。對于純電動汽車，大多數(shù)由整車控制器(VCU)提供和評估互鎖信號，并通過串聯(lián)方式連接傳送至以下高壓部件的互鎖電路：直流母線、電機(jī)控制器、DC/DC變換器、車載充電機(jī)、電動壓縮機(jī)、PTC加熱器高壓配電線束等。具體的會因車型的不同而有所差異?；旌蟿恿ζ囃ǔＳ筛邏盒铍姵乜刂茊卧?fù)責(zé)監(jiān)測互鎖電路，如奔馳S400 Hybrid?；ユi電路中斷將導(dǎo)致高壓蓄電池模塊中的接觸器電路斷開，致使整個高壓系統(tǒng)電源切斷。

吉利新能源EV300的高壓互鎖電路原理如圖7所示。通過對互鎖電路圖的分析，導(dǎo)致該車故障的可能的原因有：動力電池快充接插件松動；動力電池正負(fù)極接插件松動；電機(jī)控制器正負(fù)極接插件松動；分線盒正負(fù)極接插件松動；車載充電機(jī)正負(fù)極接插件松動；整車控制器(VCU)至PEU的高壓互鎖線路斷路；PEU連接至高壓分線盒的高壓互鎖線路斷路；高壓分線盒連接至電動空調(diào)壓縮機(jī)的高壓互鎖線路斷路；電動空調(diào)壓縮機(jī)至PTC加熱器的高壓互鎖線路斷路；PTC至整車控制器(VCU)的高壓互鎖線路斷路；整車控制器內(nèi)部損壞等。

圖7 故障車型高壓互鎖電路原理

在了解以上互鎖的原理以后，開始對故障車進(jìn)行檢測。

首先，測量VCU互鎖電路端子的電阻值。操作啟動開關(guān)使電源模式至OFF狀態(tài)，用十號扳手?jǐn)嚅_蓄電池負(fù)極，安裝好蓄電池負(fù)極防護(hù)帽，等待5min，拔下整車控制器(VCU)上的所有插頭(圖8)，使用數(shù)字式萬用表測量整車控制器CA55插頭的73號端子與CA55插頭的51號端子之間的電阻值。正常情況下，該電阻應(yīng)小于1Ω。如果電阻值過大，說明電機(jī)控制器、分線盒、電動空調(diào)壓縮機(jī)、PTC控制之間的互鎖電路存在斷路故障。實際測量值為無窮大，說明VCU上的互鎖電路存在斷路現(xiàn)象。

圖8 拔掉VCU上的所有插頭

接下來，檢查電機(jī)控制器互鎖電路。拔下電機(jī)控制器上的低壓插頭，檢查插頭是否存在腐蝕、退針等異常情況。使用數(shù)字式萬用表測量VCU CA55插頭上的73號端子與電機(jī)控制器EP11插頭1號端子之間的電阻值(圖9)，正常情況下該電阻應(yīng)小于1Ω，實際值為無窮大，說明VCU與電機(jī)控制器之間的互鎖線路存在斷路現(xiàn)象。查看線路圖發(fā)現(xiàn)，VCU CA55插頭73號端子與電機(jī)控制器EP11插頭1號端子之間經(jīng)過一個CA70/EP01插頭，該插頭位于前機(jī)艙左側(cè)熔絲盒內(nèi)。

圖9 測量VCU與電機(jī)控制器之間的電阻

拔下前機(jī)艙左側(cè)熔絲盒內(nèi)部的CA70/EP01插頭(圖10)，檢查插頭是否有腐蝕、退針等異常情況。使用數(shù)字式萬用表測量VCU CA55插頭的73號端子與熔絲盒內(nèi)CA70插頭1號端子之間的電阻，標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)小于1Ω；測量電機(jī)控制器EP11插頭1號端子與熔絲盒內(nèi)EP01插頭1號端子之間的電阻值，標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)小于1Ω。單獨測量VCU與電機(jī)控制器之間的互鎖線路，未發(fā)現(xiàn)問題，但是將熔絲盒內(nèi)的插頭插上后，電阻值卻變?yōu)闊o窮大，說明問題可能出現(xiàn)在插頭上。再次拔下熔絲盒內(nèi)的CA70/EP01插頭，用探針檢查1號端子發(fā)現(xiàn)該端子的孔偏大，導(dǎo)致插頭接觸不良，因此電阻變成了無窮大，問題終于找到了。

圖10 機(jī)艙左側(cè)熔絲盒內(nèi)部的CA70/EP01插頭

將CA70/EP01插頭的針腳處理好后重新裝回，再次使用數(shù)字式萬用表測量VCU上的CA55插頭73號端子與電機(jī)控制器EP11插頭1號端子的電阻值，為0.5Ω(圖11)，說明線路恢復(fù)正常。

圖11 故障排除后的電阻實測值

最后，恢復(fù)車輛，再次確認(rèn)故障是否排除。安裝電機(jī)控制器上的低壓插頭，安裝VCU上的兩個插頭，安裝蓄電池負(fù)極，并用10號扳手緊固蓄電池負(fù)極螺絲。踩下制動踏板，將點火開關(guān)置于ON位置，觀察組合儀表上的“READY”燈能夠正常點亮(圖12)。使用診斷儀清除高壓系統(tǒng)相應(yīng)控制單元的故障碼，再次進(jìn)入整車控制器(VCU)讀取故障碼，發(fā)現(xiàn)故障碼可以清除。清除故障碼后，該車故障已被徹底排除。

圖12 恢復(fù)正常后的組合儀表臺

維修小結(jié)

高壓互鎖電路是電動汽車高壓安全設(shè)計的一種保護(hù)形式，出現(xiàn)互鎖電路斷路故障以后，高壓系統(tǒng)將無法正常上“READY”或“OK”電。維修人員可以在切斷高壓系統(tǒng)電源的前提下，根據(jù)高壓互鎖電路圖，逐一測量高壓互鎖線路，從而快速找出高壓互鎖斷路的故障部位。