奔馳混動汽車維修信息

元偉利

摘要：互鎖電路檢測高壓車載電氣系統中斷路的連接器電路。如果互鎖電路中斷，將導致高電壓蓄電池模塊中的保護開關打開，致使整個高壓系統斷電。互鎖電路特性有：發現不導通或短路時，即隔離或切斷所有高壓源、互鎖信號設計為雙極性以區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提供和評估等。混合動力技術規定了許多安全預防措施，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配置了大量的絕緣裝置等。

關鍵詞：互鎖電路；油轉換器；保護開關；蓄電池管理系統；安全預防措施

引言

近幾年來新能源汽車發展迅速，每年以20%-30%的速度增長，預計到2030年，全世界銷量將達到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。新能源汽車與內燃汽車差別很大，大部分從業人員并不具備維修保養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，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、關于高壓“互鎖電路”信息

互鎖電路用于保護高壓車載電氣系統的操作人員。互鎖電路檢測高壓車載電氣系統中斷路的連接器電路。如果互鎖電路中斷，則會導致高電壓蓄電池模塊中的保護開關斷開，高壓車載電氣系統關閉。

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

DC/DC轉換器控制模塊

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、驅動系統和DC/DC轉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連接在電路中進行開關。當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。互鎖電路中斷將導致高電壓蓄電池模塊中的保護開關打開，致使整個高壓系統斷電，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。

高壓網絡部件“互鎖電路”示意圖，如圖1所示。

互鎖電路特性：

（1）互鎖信號作為導通環跨所有高壓部件及其連接點布置。發現不導通或短路時，即隔離或切斷所有高壓源。

（2）互鎖信號設計為雙極性以區分對地短路和對電源短路。

（3）兩個數字互鎖信號電平與車載電氣系統電壓相同，即0V和+Ubat。

（4）交流頻率設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，碰撞會觸發兩級碰撞關閉程序，從而切斷高壓蓄電池，并使高壓車載電氣系統放電：

第一級：可逆（不觸發氣囊〉

第二級：不可逆（電路30c通過煙灰隔離器斷開，并觸發氣囊）

此外，氣囊控制模塊與發動機控制模塊和蓄電池管理系統控制模塊之間的附加信號線可確保發動機關閉，且保護開關斷開。

二、混合動力車型高壓系統IT網絡原理（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功能：

直接/間接接觸高壓電保護

高壓線纜絕緣監測

高壓線纜電隔離保護

斷電保護

檢查安全注意事項標簽提示

高壓互鎖電路保護

三、民用高壓電IT網絡原理

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

TN=接地零線（共用接地）

四、高壓電基礎知識

關于安全電壓的定義有兩個評判標準：

VDE標準：小于直流48V；小于交流25V

ECE標準：小于直流60V；小于交流25V

VDE指電氣、電子和信息技術的聯盟，是一家科技聯合協會，遵守相關標準和電工技術法規。

ECE：指歐洲經濟委員會。

五、應用信息

1.發動機在何種車速下關閉？

車速低于20Km/h時會啟用關閉程序。

2.為什么車輛仍配備有12V發電機，而未裝備啟動機？

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

3.針對混合動力技術規定了何種特殊的安全預防措施？

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配置了大量的絕緣裝置和最新研發的專用連接器

鋰離子蓄電池裝在一個全新設計的高強度鋼外殼中，可防止其在發動機艙受到碰撞。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。系統還配備了帶膜片額爆裂盤的熔斷接頭（僅在發生多項故障時激活〉和單獨的冷卻回路，即使內燃機損壞，該回路仍可確保對高壓蓄電池進行冷卻。內部電子控制器不斷監測安全性要求，并立即提示發生的任何故障。

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電環相互連接。發生故障時，高壓車載電氣系統自動關閉。

點火關閉或發生故障時，高壓車載電氣系統瞬時放電

發生事故時，高壓車載電氣系統立即完全關閉

電子系統不斷監測高壓車載電氣系統是否短路，并在發生故障時關閉高壓車載電氣系統。

4.機械損壞（兩車相撞）可能導致鋰離子蓄電池內部短路。如何防止起火？

電池中的安全閥以及保險絲和開關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致起火的雙重保護。

5.電力電子裝置發生故障將導致何種后果？

如果電子系統發生故障，則髙壓車載電氣系統關閉。

[參考文獻]

[1]蔡興旺 新能源汽車結構與維修 北京：機械工業出版社，2014.

[2]徐艷民 電動汽車動力電池及電源管理.北京：機械工業出版社，2015.

[3]趙振宇 新能源汽車技術 北京：人民交通出版社，2013.

（作者單位：山東科技職業學院 汽車工程系，山東 濰坊 261053）