在能源危机和环境污染的双重压 力下 ,新能源注定是未来汽车发展的 方向 ,虽然工信部已将混合动力汽车 从新能源汽车名单中剔除 ,但由于纯电动汽车续航里程没有进一步的提升 ,燃料电池发展也还没有新的突破 , 相比传统燃油车 ,油电混合的混合动力汽车 ,能做到一定的节能减排 ,因此,混合动力汽车成为了不错的选择 。根据吉利官方提供的油耗数据显示 ,吉利帝豪 HEV 相比传统 1 . 8L 动力版帝 豪 ,燃油经济性大幅提升 35% 。混合动力汽车 ,除了有传统的发动机外 ,也 还有一套高压控制的动力系统 ,其中帝豪 HEV CHS-HT1801 是通过电子控制的双电机无级变速技术实现动力的不断输出。
有高压系统,就存在风险。
风险之一是突然断电,如高压回路自动松脱,汽车失去动力。
风险之二是人为误操作,在系统工作过程中,若手动断开高压连接点,在断开的瞬间,整个回路电压加在断点两端,击穿空气在2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。
因此在电动汽车制造领域,涉及生产制造和安全性的多项国家标准中,都强制性要求电动汽车必须设计安全互锁功能,以保障乘客和车辆的安全。这里的安全互锁就是指高压互锁,简称HVIL。本文主要以吉利帝豪CHS-HT1801混合动力车型为例,介绍其高压互锁的结构原理及故障检修方法。
一、整车高压互锁的作用
高压互锁是用低压信号监视高压回路完整性的一种安全设计方法。当出现风险之一高压回路自动松脱时,高压互锁系统可以监测到这种迹象,使高压断电,并在高压断电之前给整车控制器提供报警信息,预留整车系统采取应对措施的时间。
当出现风险之二人为误操作使系统高压连接点断开时,这时高压也断电。总之高压互锁系统只要检测到高压回路不完整,比如出现在上高压电之前将无法上高压电,或者行车过程中由于碰撞而导致高压连接器断开则执行系统下高压电,从而保障乘客和车辆的安全。
所以整车高压互锁的主要作用是:
1.防止车辆在受到碰撞时,高压零部件、高压连接器脱落,高压带电体外露,高压电与车身短路,造成车身带高压电或者起火的风险,对人员有电击、烧伤危险,造成不必要的人身危害及财产损失;
2.防止车辆带高压电源时,维修人员对高压连接器误插拔引发的触电危险;
3.防止高压插接件松动带来的不确定风险。
二、帝豪CHS-HT1801混合动力轿车高压互锁的结构原理
1.高压互锁结构
高压互锁技术的实现,需要如下设备共同完成:高压互锁连接器及高低压导线,闭合的低压电源信号回路,高压互锁监测回路及监测器等。帝豪CHS-HT1801混合动力轿车其高压互锁结构的电路主要由动力电池包、电机控制器、油泵控制器、电动压缩机4个零部件构成,如图1所示。
2.高压互锁原理
电池管理系统装有一个高压互锁监测回路,用于监测高压开关通断。高压互锁信号由动力电池管理系统BMS发出,经动力电池包低压插接件,然后经箭头1指示方向,方波信号流入电机控制器PEU28pin低压插接件,经过高压直流连接器互锁、高压交流连接器互锁后,从低压插接件输出,经箭头3指示方向,方波信号流入电动压缩机低压插接件,通过高压直流连接器互锁后,从低压插接件输出,经箭头4指示方向,方波信号流入动力电池低压插接件,经动力电池内部连接油泵和空调高压直流连接器互锁、PEU高压连接器互锁、MSD(维修开关)高压互锁后回到BMS,形成整个高压互锁回路,如图2所示。
三 、高压互锁故障检修
1.故障现象
打开点火开关 ,仪表板上未有“ready”显示,如图3所示。系统无法正常上强电,驱动电机不工作。连接检测仪检测显示高压互锁故障。
2.故障检修方法
(1)首先断开动力电池包上的MSD维修开关。MSD(手动维修开关),是保证电动汽车高压电气安全的关键部件,是关键时刻实现高压系统电气隔离的执行部件。维修时断开,可以快速分离高压电路的连接,使维修工作处于较为安全的状态。在车辆维修、存在漏电等特殊情况时,为了安全起见 ,需要将MSD维修开关从整车上拔下来,并且5min之后,维修人员才能对该车进行操作。
(2)将MSD高压互锁输入信号和MSD高压互锁输出信号短接。
(3)用示波器检测,检测方法如下:
a、断开电动压缩机的低压插接件,找到插接件上的高压互锁信号输入脚。
b、用示波器红色测试笔接信号输入脚,黑色测试笔搭铁,检测BMS是否有方波信号发出,若有,说明驱动电机控制器、油泵控制器的高压互锁信号都是正常的,互锁信号断开点可能为电动压缩机后备电路。若无方波信号发出,需要采用同样的检测方法检测电动压缩机前端电路。
原则上检测前后顺序为:BMS输入输出信号,MSD输入输出信号,电动压缩机输入输出信号,油泵控制器输入输出信号,驱动电机控制器输入输出信号,最后是电池包内部连接器输入输出信号。
根据检测情况判断高压互锁信号在哪一个高压部件中断,基本可以排查出故障点,检测波形如图4所示。
四、结束语
若检测出高压互锁信号中断点,最有可能的原因为高压连接器、低压插接件松动引起,对高压连接器、低压插接件进行插拔后,检测故障是否消除。若能正常上高压电,说明故障已排除。
来源:新能源汽车技术中心