北汽EV160高壓互鎖故障排除方法及 維修技術研究

黃春梅，池杜旺

（1.廣東理工學院汽車工程系，廣東 肇慶 526100；2.肇慶市科技中等職業學校，廣東 肇慶 526020）

緒論

隨著純電動汽車不斷普及，以及各種技術不斷在純電動汽車上使用，給汽車維修帶來新的挑戰，根據ISO國際標準《ISO6469-3：2001電動汽車安全技術規范第3部分：人員電氣傷害防護》中規定，車上的高壓部件應具有高壓互鎖裝置。其中高壓互鎖故障是純電動汽車高壓不上電故障的常見問題。

1 故障現象

一輛北汽EV160純電動汽車在啟動過程中，車輛無高壓上電跡象，儀表提醒顯示動力蓄電池故障，掛上D檔或者R檔，車輛沒有行駛反應。

2 故障原因分析

考慮該車輛在之前是作為教學車輛使用，做過《純電動汽車構造》課程的實訓項目，但沒有對車輛進行拆裝，通過儀表故障指示燈提示，報動力蓄電池故障，以及對儀表的通電情況來看，初步判斷故障范圍如下：

電池管理系統中高壓電路、低壓控制、高、低壓線路接頭松動；控制系統中主控保險絲或者主繼電器損壞；高壓互鎖方面故障；整車控制系統故障等方面導致車輛不上電。

純電動汽車高壓不上電故障是比較常見的故障現象，但維修起來需要對整車的通信系統、高壓互鎖回路工作狀況、接觸器控制回路等情況進行檢查，檢查難度大，涉及的高壓元件也比較多，危險性高。

3 故障點相關的理論知識

3.1 動力蓄電池系統上電原理

北汽EV160純電動汽車動力電池系統主要是向汽車提供驅動用的動力，由動力電池組、動力電池箱體、動力電池管理系統和輔助元器件四部分組成，其上電原理如下。

3.1.1 放電初期預充

打開點火開關至ON擋位置，純電動汽車各控制系統進行自檢，如果都沒有故障，所有線路自檢正常，整車控制器（VCU）喚醒電池管理系統BMS，BMS進行自檢和初始化，完成后上報給整車控制器。

整車控制器發出高壓供電指令，BMS開始按順序控制繼電器的閉合和斷開。由于電路中電機控制器和空調壓縮機控制器等含有電容，在放電模式初期，BMS控制預充繼電器進行閉合，需要給各控制器電容運用低壓、小電流進行充電，當電容兩端電壓接近動力電池總電壓時，斷開預充繼電器[1]。

3.1.2 放電過程

BMS閉合主正繼電器，斷開預充繼電器，主電路接通，動力電池組開始放電。

從放電的過程可以看出，如果想要動力蓄電池正常放電，需要整車控制器（VCU）和BMS共同控制。

3.2 高壓互鎖

高壓互鎖（High Voltage Inter-lock，簡寫HVIL），是純電動汽車上一種利用低壓信號監測高壓回路完整性的安全設計措施。其作用在于高壓互鎖回路接通或斷開的同時，電源控制器接收反饋信號，進而控制高壓電路的通斷。

采用“二分法”方案在整車上高壓電之前，確保整個高壓回路連接完整，提高安全性；在整車運行過程中，當高壓系統的完整性遭到破壞時，斷開整個高壓回路并放電；可防止帶電拔插時拉弧造成的損壞。一旦信號中斷，意味著高壓連接器出現了脫落或者接觸不良等，高壓互鎖信號將不能送到VCU，一旦VCU沒有送出電信號，純電動汽車將無法上高壓電。

通過在北汽EV160維修手冊有關高壓互鎖資料和一些相關的文檔文章中，查找出北汽EV160互鎖回路設計原理，并通過手繪出北汽EV160純電動汽車高壓互鎖連接圖（如圖1所示）。

圖1 純電動汽車高壓互鎖連接圖

北汽EV160高壓互鎖控制回路：由整車控制器（VCU）13號端子發出，到電動壓縮機低壓插件入，由電動壓縮機高壓插件中的互鎖端子閉合，到車載充電機，還是充電機的高壓插件互鎖端子閉合，進入高壓控制盒低壓插件，到盒蓋開關，其中由快充高壓插件互鎖端子、電機控制器互鎖端子、和動力電池互鎖端子閉合，后接到DC/DC，最后到PTC搭鐵。VCU與動力蓄電池、電機控制器的連接由CAN-L和CAN-H來完成[2]。

最終形成一個閉環檢測系統，一旦低壓檢測電路出現問題，則VCU判斷為故障，將斷開預充繼電器、主正繼電器、主負繼電器的供電，則動力蓄電池無法為整車提供高壓電。動力蓄電池故障，往往需要檢修高壓元件[3]，北汽EV160純電動汽車高壓元件，動力電池、高壓接線盒、電機控制器、驅動電機、DC/DC轉換器、快、慢充電插座、車載充電機、壓縮機、高壓線束等。

4 故障診斷與排除

4.1 車輛初步檢查

（1）檢查確認車輛的停放，做好安全防護措施；確認駐車制動，N檔狀態，檢查儀表顯示的故障。

（2）高壓系統斷電及絕緣檢測。

斷開12V蓄電池負極，把負極的極樁用膠帶覆蓋，避免出現危險，帶上絕緣手套，等5分鐘后再拆下維修開關，并對維修開關內的高壓互鎖片進行檢查，沒有斷開跡象，且互鎖片阻值為0.1Ω，正常。

（3）主要供電保險絲、繼電器狀態檢查。

通過對保險絲和繼電器的狀態檢查，打開前倉蓋保險絲盒，檢查沒有發現保險絲斷開、繼電器斷路的現象。

（4）使用北汽新能源汽車診斷儀VCI進行故障診斷。

1）將診斷設備連接到OBD接口上，與控制器通訊，打開診斷儀表界面。

2）點擊診斷軟件，選好車型：EV系列，車型160；進入快速測試系統，讀取故障碼，整車控制器（VCU）出現故障代碼為P0A0A94（高低壓互鎖故障）、U025687（RMS CAN丟失）P150264（倒車雷達通信丟失）。

3）故障碼的分析判斷。

通過對故障碼的分析，U025687（RMS CAN丟失）、P150264（倒車雷達通信丟失），對動力蓄電池故障影響不大，故排除；而高低壓互鎖故障則會引起動力系統故障，整車不上電，所以故障排除重點放在高低壓互鎖故障。

4.2 制定計劃與檢修

通過查找北汽EV160車輛維修手冊，結合手繪的純的汽車高壓互鎖連接圖，根據分析，整車電路中有互鎖的裝置比較多，基本上涵蓋了高壓部件，檢修的范圍比較大，幾乎涉及到所有的高低壓元件及插件接頭等。

圖2 配電盒內部互鎖連接圖

北汽EV160純電動汽車高壓互鎖其工作原理是：信號從 VCU插件13端子出，到壓縮機低壓插件3號腳入到2號腳出（由壓縮機高壓插件的互鎖端子閉合），再從車載充電機低壓插件13號腳入、5號腳出（由車載充電機高壓插件互鎖端子閉合），高壓接線盒低壓插件11號腳出，經過盒蓋開關，有快充插件、動力電池插件、電機控制器插件（如圖2所示），到高壓控制盒11PIN插件L腳入，再來到DC/DC插件1腳入，2腳出，最后來到PTC插件4腳。

通過上述的分析，整個高壓互鎖連接的元件非常多，線路也長，如果按照EV160高壓互鎖的連接線路一步一步來檢查，時間長，效果不明顯，而且有一部分是高壓元件，也存在一定的危險性，關鍵是線束的實際連接布置和電路圖有一定區別，比如高壓元件的插件是按汽車具體情況來布置的。

互鎖的控制有高壓有低壓部分，對于閉合的條件也是要兩者相互結合，對于檢修過程，必須知道其連接方式，才能更快更準確查找出原因。

通過分析，發現如果以高壓接線盒低壓插件11號腳為分界點，采用“二分法”方案，分為兩個部分，如果該端子有12V電壓，則前面充電機電路部分沒有問題，故障在高壓盒到PTC插件；如果沒有12V電壓，否則故障就在VCU和充電機之間的線路。制訂出排除故障的思路如圖3。

圖3 故障檢修流程

5 故障檢修流程

根據故障排除計劃，實施檢修過程。

（1）接上蓄電池負極，打開點火開關，到ON檔，測量高壓接線盒低壓插件11號腳電壓，為0V，根據前面的分析，可以鎖定故障是故障在VCU和充電機低壓插件的線路，可能原因是線路出現斷路、接觸不良等；還有另一種可能就是高壓附件線束（高壓線束總成）、空調壓縮機4芯插頭的中間互鎖端子出現問題，因為最終互鎖線路的閉合也要靠各個高壓插頭來閉合。

（2）根據前面的分析，對充電機低壓插件的13號腳測電壓，電壓還是為0V，說明故障在壓縮機到VCU之間，測量空調壓縮機低壓 6 芯插件，3號腳電壓，電壓為11.9V，2號腳無電壓，推斷故障是高壓線束附件總成的空調壓縮機插件，經檢查發現，空調壓縮機4芯插頭的中間互鎖端子，出現彎曲變形，更換維修[4]。

（3）接好插頭，裝上高壓維修開關，裝上蓄電池負極。

（4）使用北汽新能源汽車診斷儀VCI進行故障診斷，讀取故障碼，清除故障碼，再一次讀取故障碼，無故障出現。重新上高壓電，車輛上電正常，READY亮，掛上D檔或者R檔，車輛正常行駛，故障排除。

6 結語

高壓互鎖裝置實質上是讓低壓電平信號在互鎖回路上進行傳輸，當出現低壓電平信號中斷時，說明高壓器件存在線路斷路或者松脫現象[5]。高壓互鎖故障是導致車輛不上高壓電比較常見的現象，因為涉及的元件多，分布廣，給故障排除帶來了很大的困難，而且一旦出現問題，往往都會導致車輛上不了高壓電，儀表報動力蓄電池故障。

本文通過以北汽EV160車型為例，通過對高壓互鎖故障的維修技術研究，總結經驗，為汽修相關技術人員提供維修理論指導。提出采用“二分法”，應對此類故障，可以有效提高維修效率，遵循透過現象看本質的原則，以機理為接入點，找準突破口，精準定位問題因素，進而解決故障。