新能源汽车高压互锁故障诊断与排除

新能源汽车高压互锁故障诊断与排除

 杨超, 徐晓明

四川交通技师学院，四川 成都  611130

摘要：高压互锁系统充分考虑到了新能源汽车的具体使用方式、使用年限、外部因素良好应对情况,通过高压互锁系统，可以保证车辆在运行过程中的安全可靠性。当高压互锁系统中出现故障时,需要对其故障问题进行诊断与排除，作为新能源汽车维修人员，必须熟悉高压互锁的作用、分析高压互锁的原理、检测常见的高压互锁故障，这是从事新能源汽车维修的必备技能。本文将阐述高压互锁系统结构、工作原理，分析故障原因，说明故障诊断流程。

关键词：新能源汽车 高压互锁 故障诊断

0 引言

纯电动汽车与传统燃油车相比，多了动力电池、电机控制器、车载充电器、高压分配盒、DC/DC转换器等高压元器件，这些元器件互相之间通过高压线束连接。高压系统的工作电压一般在300V以上，高压互锁系统就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，保障各高压元器件线束连接到位以及异常状态情况下的安全。

1 高压互锁结构及原理

1.1高压互锁回路设置的目的

在车辆上电前确保整个高压系统的完整性，使高压处于一个封闭的环境下工作。在车辆上电前，若检测到电路不完整，则系统无法上电，避免因为虚接等问题造成事故。

当整车在运行过程中，高压系统回路断开或者完整性被破坏时，需要启动安全防护。在车辆行驶过程中，若检测到高压回路松动，在高压断电之前给整车控制器提高报警信号，预留整车系统采取应对措施的时间。

防止带电插拔高压插接器给高压端子造成的拉弧损坏。在高压系统工作过程中，如果没有高压互锁设计的存在，手动断开高压连接点时，在断开瞬间，整个回路电压会全部加在断点的两端，电压击穿空气在两个器件之间拉弧，时间虽短，但能量很高，可能对断点周围的人员和设备造成伤害。

1.2高压互锁的主要结构

纯电动汽车的高压系统主要涉及动力电池、高压分配盒、电机控制器、电动压缩机、高压PTC、车载充电机等。高压互锁的实现依靠高压连接器上设置互锁接口，接口有两个PIN

脚，当高压连接器插合后，两个PIN成短路状态；当连接器断开后，两个PIN脚成开路状态。同理，在高压元件盖板上也有类似的设置，当高压线束连接好，高压盖板装配完整后，高压互锁构成封闭回路，相关模块通过检测互锁回路来判断高压回路的完整性。这样无论是高压线束没有连接好，还是盖板没有装配好，都会使高压互锁回路处于开路，不允许高压输出，这样就避免高压裸露带来的触电风险。

1.3高压互锁基本原理

高压互锁是借助整车控制器（VCU）和低压线束，组成闭合回路，通过使用低压信号来检查电动汽车上所有与高压母线相连的各分路，VCU检测回路的完整性，低压信号沿着闭合的低压回路传递，如果该回路出现短路、开路的情况，则认为存在潜在的危险，禁止输出高压。

高压连接器中的HVIL接口与高压大电流接口在插入和拔出时，有个时间差，这样HVIL就能确保高压端子已经可靠连接或提前预判其意外断开。

2 高压互锁的常见故障

高压互锁故障的主要故障原因主要是插接器故障、电路故障以及元件本身故障。本文以吉利帝豪EV450纯电动车为例，进行高压互锁故障诊断与排除。

吉利帝豪EV450的高压互锁分为电池内部互锁、外部高压插件环路互锁。电池内部互锁由电池管理系统（BMS）单独检测，通过CAN发至整车网络由整车控制器（VCU）根据故障进行操作。外部高压互锁插件环路互锁由VCU检测。

若高压互锁出现故障，整车无法上高压电。VCU检测不到高压互锁信号，就会将整个车辆高压电断开，并将检测到的故障发送到车身控制模块（BCM），由BCM传到仪表显示故障现象。外部高压插件环路由VCU、电机控制器、车载充电机、空调压缩机和PTC组成，高压互锁由VCU发出信号经过电机控制器、车载充电机、空调压缩机和PTC回到VCU。如果中间某一系统高压互锁不正常，VCU将接收不到高压互锁的信号，VCU将全车下电并报故障。

3 故障诊断流程

  当帝豪EV450发生高压互锁故障时，我们主要按照诊断流程进行排除（图1）。 主要流程就是从高压互锁、电机控制器高压互锁、车载充电机高压互锁、空调压缩机高压互锁、PTC高压互锁进行故障分析与检测。

图1高压互锁故障诊断流程

4 高压互锁故障诊断案例分析

吉利EV450纯电动汽车，车辆无法行使，READY指示灯没有点亮，蓄电池充电警告灯点亮，系统故障警告灯点亮，经诊断确认为VCU与PTC之间的高压互锁电路断路故障，根据诊断流程，完成故障诊断、修复后，故障现象消失。具体诊断步骤如下：

步骤1：根据故障现象：发现READY指示灯没有点亮，蓄电池警告灯点亮，系统故障警告等点亮。

步骤2：连接故障诊断仪，读取VCU系统故障码及数据流，故障码为P1C8E04高压互锁PWM输出信号开路、P1C4096高压互锁故障，数据流为整车高压互锁故障。初步判断为高压互锁出现故障，故障范围为VCU本身及其相关电路插接器，高压互锁回路及其高压互锁回路插接器。

步骤3：断开蓄电池负极等待5分钟，检查CA66、CA67、BV11、BV10、BV08、CA61插接器外观及连接情况是否正常。

步骤4：查阅高压互锁电路图，检测高压回路CA66/58—CA67/76之间的电阻，阻值应小于1Ω，实测值为无穷大，高压互锁电路发生断路故障。

步骤5：根据高压互锁电路图。检测CA67/76—BV10/26之间的电阻，实测值小于1Ω，正常；检测CA66/58—BV10/27之间的电阻，实测值为无穷大，异常；检测CA66/58—CA61/7之间的电阻，实测值为无穷大，电路断路，维修CA66/58—CA61/7之间电路，再次检测CA66/58—CA61/7之间的电阻，实测值小于1Ω，此故障排除。

步骤6：再次检测CA66/58—CA67/76之间的电阻，实测值小于1Ω。正常，故障排除。

步骤7：连接蓄电池负极，车辆上电，仪表显示正常。再次读取故障码及数据流，显示无故障码，确认故障已排除。

5 结语

高压互锁对保证车主安全和车辆安全运行至关重要，但在使用和保养过程中，高压互锁回路难免出现故障，本文通过高压互锁结构、原理的介绍，故障诊断的分析，可以得到高压互锁故障排除的基本思路和具体做法，对从事纯电动汽车的高压互锁回路的检修具有一定借鉴意义。

参考文献

[1]徐利强，李平，张瑞民.纯电动汽车故障诊断与排除[M].北京：机械工业出版社，2021.

[2]吴荣辉，金朝昆.新能源汽车高压安全与防护[M].北京：机械工业出版社，2021.

[3]申荣卫.纯电动汽车整车控制系统检测与修复[M].北京：机械工业出版社，2022.