吉利EV450車高壓互鎖的原理及故障分析

浙江省杭州汽車高級技工學校 費麗東

新能源汽車高壓電路由于連接器松脫、固定螺栓松動等原因可能造成高壓電路斷路或短路，從而導致發生觸電、失去動力等危險情況的出現，因此必須對高壓電路進行監測。高壓互鎖是用低壓信號監視新能源汽車高壓電路完整性的一種安全設計方法，并在高壓電路斷開之前給整車控制器（VCU）提供報警信息，提示車輛故障，預留駕駛員對整車系統采取措施的時間。本文以吉利EV450車為例，對該車高壓互鎖的基本原理、常見故障進行分析，并根據故障案例對高壓互鎖故障的排除方法進行介紹。

1 高壓互鎖基本原理

1.1 高壓互鎖的作用

吉利EV450車高壓互鎖回路分別經過電機控制器（PEU）及高壓線束、車載充電機（OBC）及高壓線束、空調壓縮機控制器及高壓線束、PTC加熱控制器及高壓線束、VCU及高壓線束，串聯構成回路反饋至VCU。吉利EV450車高壓互鎖原理如圖1所示。VCU通過高壓互鎖回路判斷高壓電路連接的完整性，保證整車的安全使用。VCU通過輸出高壓互鎖PWM信號，并將信號與各高壓模塊線束連接器和模塊上蓋開閉狀態關聯，只有各模塊的高壓線束連接器安裝到位且上蓋關閉的狀態下，VCU才能夠從信號輸入端檢測到高壓互鎖信號，從而確認各高壓部件及連接器的連接情況，并通過P-CAN網絡發送給電池管理系統（BMS）確認高壓互鎖連接正常。

1.2 吉利EV450車高壓互鎖回路

由于存在高壓互鎖的保護機制，無論是在行駛過程中高壓電路脫開或是在高壓系統工作時高壓模塊被意外斷開，此時VCU檢測到高壓互鎖故障，判斷高壓系統存在暴露風險，為避免造成危險，VCU通過P-CAN網絡將信號發送至BMS，BMS控制動力電池內部各高壓接觸器斷開，實現緊急下電。整個高壓互鎖信號利用低壓電路構成了完整回路，一旦出現回路切斷，高壓互鎖信號中斷，VCU就可依據實際情況迅速作出反應。吉利EV450車高壓互鎖回路如圖2所示。VCU通過端子CA67/76向外發出5 V左右的PWM信號，該信號流經各模塊后再由端子CA66/58反饋至VCU，VCU通過反饋的電壓值是否正常來識別高壓互鎖回路的狀態。當高壓互鎖回路斷開或損壞時，說明存在高壓觸電危險，VCU不允許動力電池內的相關高壓接觸器吸合，因此車輛不能上高壓電。

圖2 吉利EV450車高壓互鎖回路

2 高壓互鎖故障1例

故障現象 一輛累計行駛里程約為6.3萬km的2018款吉利帝豪EV450車，上電時出現READY指示燈正常點亮，但過了幾秒后READY指示燈熄滅，動力系統故障指示燈點亮且聽到動力電池內部傳來接觸器斷開的聲音，儀表顯示如圖3所示。

圖3 故障車輛儀表顯示

故障診斷 接車后首先試車，確認故障現象屬實。連接故障檢測儀，讀取VCU模塊的故障代碼，讀取到的故障代碼如圖4所示。

圖4 故障代碼（截屏）

由于車輛剛開始能正常上電，說明各模塊自檢都能完成，但高壓上電后突然下電，說明車輛檢測到在高壓上電后存在安全隱患，于是控制車輛緊急下電。根據高壓上電控制原理，可以分析出高壓下電主要由高壓絕緣故障或高壓互鎖故障這2個原因引起的。因此，根據故障現象、故障代碼及相關電路分析，導致故障發生的可能原因有：高壓線束連接器松動、高壓互鎖低壓檢測線路故障等。

將點火開關置于OFF擋，戴上絕緣手套、護目鏡、安全帽，檢查各高壓線束連接器是否松動，經檢查未發現松動。

將點火開關置于OFF擋，斷開蓄電池負極，再斷開連接器CA66與連接器CA67，測量端子CA66/58與端子CA67/76間的電阻，測量值為1.496 kΩ（正常值＜2 Ω），測量值明顯異常；斷開連接器BV10，測量端子CA66/58與端子BV10/27間的電阻，測量值為0.2 Ω，測量值正常；測量端子CA67/76與端子BV10/26間的電阻，測量值為1.496 kΩ（正常值＜2 Ω），測量值明顯異常；斷開連接器CA58，測量端子CA58/25與端子CA67/76間的電阻，測量值為1.496 kΩ（正常值＜2 Ω），測量值明顯異常，檢查發現端子CA67/76與端子CA58/25間線路存在接觸不良現象。

故障排除 修復損壞的線束后試車，故障排除。