新能源汽车BJEV高压系统

BJEV高压系统学习目标能够熟知车辆的高压系统注组成部分；能够看懂拓扑图并描述个高压部件在车辆上的安装位置能够说出各部件的功能、结构；能够对车辆的基本故障进行排查。重点能够熟知车辆的高压系统注组成部分及其功能、结构；能够对车辆的基本故障进行排查。难点能够看懂拓扑图并描述个高压部件在车辆上的安装位置能够对车辆的基本故障进行排查。理论知识一、高压系统组成部分高压控制盒空遽冷瀧寻皤动电机真空制动DC-DC电瓠控制器高压控制盒空遽冷瀧寻皤动电机真空制动DC-DC电瓠控制器一）动力电池组』池佢1主翌的功丿小C1）握供动力；＞电址计算;C3＞温度、电居、湿丿強检测hC6＞＞电址计算;C3＞温度、电居、湿丿強检测hC6＞电池一敦性检测*车辆行驶过程中，随着电量的消耗，SOC表上指针指示的数值会逐渐减小。当SOC减小到30%以下时，SOC表上的电量不足指示灯会点亮，提示用户尽快对车辆进行充电。车型号E150EV动力电池包电压320V动力电池包容量80Ah动力电池包电量25.6kWh

电池管理必须解决的问题：使用100个电芯串并联，必须解决的问题：电芯制造、选择一致性：容量、内阻一致；同一批次电池包电量监测电芯荷电电量监测电芯充放电电压：某一个电芯充电到3.5V就全部停止充电；某一个电芯放电到2V就全部停止放电。个别电芯均衡充电电池热管理、电池低温环境下加热电池高压安全管理措施：上下电控制、维修开关、绝缘监测二）高压控制盒高压控制盒：是完成动力电池电源的输出及分配，实现对支路用电器的保护及切断。1.1高压控制盒：内部结构快充插件高压附件插件1.2高压控制盒：内部原理

1.3高压控制盒：外部接口定义低压控制端插件1低压控制端插件1脚：2脚：3脚：4脚：5脚：6脚：7脚：8脚：9脚：接高压盒1脚：电源负极2脚：电源正极3脚：互锁信号线4脚：互锁信号线（到盒盖开关）快充继电器线圈（正极）快充负继电器线圈（控制端）快充正继电器线圈（控制端）空调继电器线圈（正极）空调继电器线圈（控制端）PTC控制器_GNDPTC控制器CAN_LPTC控制器CAN_HPTC温度传感器负极10脚：PTC温度传感器正极高压控制盒：外部接口定义接电机控制器线束插件B脚位：电源正极接电机控制器线束插件B脚位：电源正极A脚位：电源负极C脚位：互锁信号线D脚位：互锁信号线接动力电池线束插件B脚位：电源正极A脚位：电源负极C脚位：互锁信号线D脚位：互锁信号线A:DC/DC电源正极B:PTC电源正极C:压缩机电源正极D:PTC-A组负极E:充电机电源正极F:充电机电源负极G:DC/DC电源负极H:压缩机电源负极J:PTC-B组负极L:互锁信号线K:空引脚1.4高压控制盒：互锁线接线图三）永磁驱动电机&电机控制器传统直流电机定子线圈，通电产生磁场；转子线圈通电产生磁场，磁场相互作用是转子转过一个角度，用整流子换另一组线圈通电，继续转过一个角度。是电机转动。带负载后，可以通过加大线圈的电流来保证电机的扭矩输出。转子转动会在定子绕组上感生电动势，感生电动势方向与定子线圈上的电压方向相反；定子上电流不能无限加大。传统交流异步电机三相交流电在三个定子绕组上产生旋转磁场；转子是鼠笼结构，旋转磁场在转子的导电鼠笼上感生出电流，形成磁场，驱动转子转动。转子转速由转子极对数和交流电频率决定。从外部改变交流电的频率就可以改变电机的转速变频电机就是用变频器改变输入到电机的频率，调整电机的转速的。三相永磁结构定子铁芯分布三个绕组、三对磁极（120°分布）（六个磁极）转子上嵌有两对永磁材料做成的磁极（4个磁极）。当为某一个磁极通直流电时，转子永磁极就会转向通电的定子磁极。然后本相线圈断电，下一个定子线圈通电，转子继续转向下一个定子磁极。问题是：1如何判断转子磁极初始在电机内部什么角度位置，以便根据转向要求决定通电是哪一个线圈？2转子磁极转到什么角度位置时刻，为下一相线圈开始通电？用传感器判断转子转角位置：光电编码传感器、霍尔传感器、三线圈磁阻式转子传感器永磁驱动电机：驱动电机控制器其将动力电池提供的直流电，转化为交流电，然后输出给电机；通过电机的正转来实现整车加速、减速；通过电机的反转来实现倒车；其通过有效的控制策略，控制动力总成以最佳方式协调工作。定子定子（四）DC/DC2・1将动力电池的高压直流电转换为整车低压12V直流电，给整车低压用电系统供电及铅酸电池充电。低压输低压控制端高压输\j-jlLi入號i低压输岀负极岀正极2.2DC/DC:接口定义高压输入端高压输入端A脚：电源负极B脚；电源正极中间为高压互锁短接端子低压控制端A脚：控制电路电源正兼使能（直流12V启动，0-1V关机）B脚：电源状态信号输岀〔故障线，故障：12V高电平，正常：低电平）C脚：控制电路电源负2.3DC/DC：工作条件及判断工作条件：（1）高压输入范围为DC290~420V（2）低压使能输入范围为DC9~14V判断DC/DC是否工作的方法：第一步，保证整车线束正常连接的情况下，上电前使用万用表测量铅酸蓄电池端电压，并记录；第二步，整车上ON电，继续读取万用表数值,查看变化情况，如果数值在13.8T4V之间，判断为DC工作。五）空调制冷压缩电机

（六）车载充电机车载充电机将220V交流电转换为动力电池的直流电，实现电池电量的补给。车载充电机：接口定义低压通信端直流输出端交流输入端直流输出端直流输出端A脚：电源负极B脚：电源正极交流输入端1脚：L（交流电源）2脚：N（交流电源）3脚：PE（车身地（搭铁））4脚：空5脚:CC（充电连接确认）6脚：CP（控制确认线）低压控制端1脚：新能源CAN_L2脚：新能源CAN_GND5脚：互锁输出（到高压盒低压插件）8脚:GND9脚：新能源CAN_H11脚：CC信号输出13脚：互锁输入（到空调压缩机低压插件脚：12V+OUT脚：12V+IN二、E150高低压电分布结构图新能源汽车BJEV新能源汽车BJEV高压系统整车控制器故障报警高•+压控■+制盒rm.DC/DC*1辅<HT7组是IG控制统供电有3组，其中有12V对动力电池控制系E-150控制框图HT2cT35H1PHT4HT2aT12HT2HT9HT2eT1c+T1b-起动开关解码器端>T17快充高压土T5aCANH\CANL动力电池正极、负极继电器力电池组整车控制器故障报警高•+压控■+制盒rm.DC/DC*1辅<HT7组是IG控制统供电有3组，其中有12V对动力电池控制系E-150控制框图HT2cT35H1PHT4HT2aT12HT2HT9HT2eT1c+T1b-起动开关解码器端>T17快充高压土T5aCANH\CANL动力电池正极、负极继电器力电池组电池管理、加热、预充电空调继电器PTC温度传感器GNDCANL,CANH快充口连接确认CANHCANL车载充电机制动踏板加速踏板电机控制器12v常供电接地100CANL1CANH112V常供电接地10012v常供电接地10012V常供电接地100220V慢充插头CAN2CAN3动力电池T3a新能源汽车BJEV新能源汽车BJEV高压系统三、基本故障排查（一）高压互锁故障排查高压互锁的定义在ISO国际标准《ISO6469-3:2001电动汽车安全技术规范第3部分：人员电气伤害防护》中，规定车上的高压部件应具有高压互锁装置。高压互锁，也指危险电压互锁回路（HVIL-HazardousVoltageInterlockLoop）:通过使用电气小信号，来检查整个高压产品、导线、连接器及护盖的电气完整性（连续性），识别回路异常断开时，及时断开高压电。回路如图2所示。当整车发生碰撞时，碰撞传感器发出碰撞信号，触发HVIL断电信号，整车高压源会在毫秒级时间内自动断开，以保障用户的安全，如图3所示。图2高压互锁回路示意图图3碰撞时HVIL断开高压电DC插件PT為件4脚^2脚出高压盒DC插件PT為件4脚^2脚出高压盒llPINffiftL脚入高压議低压播件■谐岀（黑白建）压舘机扯压插井咖人2脚出苑电机低压插件雷脚入5脚岀高压互锁回路高压互锁的组成2.1互锁信号回路高压互锁信号回路包括两部分，如图2中黑线和虚线所示。1）黑线部分用于监测高压供电回路的完整性，可以分为两种形式：一种是与高压电源线并联，并在所有高压连接器端与连接器监测器连接，将所有的连接串接起来组成一个完整的回路（图4），可以利用高压线上的屏蔽线组成信号回路的一部分，以使整个系统变得更简单和可靠；另外一种形式为各个高压部件控制器负责监测各自的HVIL信号，只有当全部的控制器收到HVIL接通信号时，才允许接通高压源，如图5所示。图4高压供电监测回路1图图4高压供电监测回路1图5高压供电监测回路2图6b为通用的最新专利设计。（a）一体式设计图6b为通用的最新专利设计。（a）一体式设计高压互锁系统（b）通用最新设计图6高压连接器监测器2）虚线部分用来监测所有高压部件保护盖是否非法开启，利用信号线将所有高压器件上的监测器全部串联起来，组成另外一条监测信号回路，即互锁信号回路。高压回路内某一个部位没有连接好，互锁信号送入整车控制器内，整车控制器就不使动力电池对外供电。互锁监测器监测器分为两类，一种用于监测高压连接器连接是否完好，另外一种用于监测高压部件的保护盖是否开启。1）高压连接器监测器如图6所示，图6a为将监测器设置在连接器上的一体式的设计，通用监测器的设计是利用压接方法在连接器自锁结构上增加电气连接作为自锁回路短接信号，这种设计既保证了连接器防水等级又能不增加冗余的空间，非常巧妙。图7中白色方框区为某车型动力电池动力母线互锁监测器，在动力母

线拔出时，其也会随之断开，HVIL高压互锁回路就会触发高压断电信号，保障用户的操作安全。图7某车型动力电池动力母线互锁监测器2）高压部件开盖监测器如图8所示，结构类似于连接器，一端安装于高压部件保护盖上，另外一端安装于高压部件主体内部，当保护盖开启时连接器也断开，HVIL信号中断。通常需要设置监测器的部件包括：①驱动电机控制器；②DC-DC变换器；③高压配电箱；④车载充电器；⑤空调驱动器；⑥电池管理器。图8某高压部件开盖监测器自动断路器自动断路器（也称正极、负极接触器）为互锁系统切断高压源的执行部件，形式类似于继电器，如图9所示。在高压互锁系统识别到危险情况时，能否正确断开高压源是非常关键的，所以自动断路器对高压互锁的作用影响相当大，其如何设置需参照以下原则。（a）自动断路器实物（a）自动断路器实物（b）内部原理图图9自动断路器1）自动断路器需要尽可能地接近电池包（高压源），以减少在断电时候继续蓄能的电路。2）自动断路器的初始状态应该是常开的状态，需要控制器给予安全信号方能闭合，以避免高压线路误接通。3）复位自动断路器应要求操作者施加额外的信号，需其确认当前为已消除高压危险的情况方能复位。4）自动断路器应具有自诊断的能力，将其内部的故障检测出来并予以显示，如果不能正常工作，则整车需要特殊处理（停车或报警）。5）自动断路器即使是在出现供电电压过低的情况下也应能操作。6）自动断路器需要提供一个输出信号，提前通知其他用电负载，使之能在断电之前有提前响应的时间。7）行驶过程中等特殊情况不能强行断开。图10为DC-DC供电原理图，其中自动断路器建议设计在最靠近动力电池包处，由此可以减少断电时蓄能的电路，而且使用的是双极同时断开，可以使高压互锁起作用时高压源彻底和各高压部件隔离，能够很好地保护使用者。断路器也可以设置在电池包的正中央位置，通过切断高压源内部的连接，起到整车彻底断电的目的。图10DC-DC供电原理图控制策略高压互锁系统在识别到危险时，整个控制器应根据危险时的行车状态及故障危险程度运用合理的安全策略，这些策略包括以下几点。1）故障报警。无论电动汽车在何种状态，高压互锁系统在识别到危险时，车辆应该对危险情况做出报警提示，需要仪表或指示器以声或光报警的形式提醒驾驶员，让驾驶员注意车辆的异常情况，以便及时处理，避免发生安全事故。2）切断高压源。当电动汽车在停止状态时，高压互锁系统在识别严重危险情况时，除了进行故障报警，还应通知系统控制器断开自动断路器，使高压源被彻底切断，避免可能发生的高压危险，确保财产和人身安全。3）降功率运行。电动汽车在高速行车过程中，高压互锁系统在识别到危险情况时，不能马上切断高压源，应首先通过报警提示驾驶员，然后让控制系统降低电机的运行功率，使车辆速度降下来，以使整车高压系统在负荷较小的情况下运行，尽量降低发生高压危险的可能性，同时也允许驾驶员能够将车辆停到安全地方。常见的高压互锁问题：PTC、DC/DC、高压盒、车载充电机、空调压缩机高低压插件未插;故障现象：整车报高压故障故障原因：某个高压插件未插或未插到位造成高压互锁设计的目的：高压互锁回路（HighVoltageInterlock）简称HVIL目的：整车在高压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提高安全性;当整车在运行过程中高压系统回路断开或者完整性受到破坏的时候，需要启动安全防护;防止带电插拔高压连接器给高压端子造成的拉弧损坏。二）绝缘故障排查故障现象：动力电池报整车绝缘故障故障原因：某个部件或插件引起绝缘阻值低造成排查方法：排除法，首先需要将互锁回路接地，将空调低压插件2脚有效搭铁，：将高压附件线束断开，再逐一排查。1绝缘故障报警的实现该款纯电动轻客上，最低报警绝缘电阻值设定为500kQ，由电池管理系统BMS来承担检测功能，当检测到的绝缘电阻值低于该值时，BMS将对应的绝缘故障代码上报给上位机，整车上则由组合仪表来进行代码显示和故障灯报警。当组合仪表上显示了故障代码或报警灯时，表示此时车辆出现了绝缘故障，必须马上进行故障排查，以免出现人身安全事故。2绝缘报警初步排查根据现场故障表现来看，故障的种类和故障部件表现多样，可根据以下步骤进行初步排查。1）如车辆的仪表能正常显示，并正确反映是否有故障，那么说明BMS绝缘监测系统本身应该是正常工作的。2）如车辆的仪表显示绝缘无连接（也有对应的故障代码），此时应该检查低压控制线路是否正确或可靠连接。可能是低压线束端插接件插针松脱和扭曲导致连接失效的情况。3）排除了低压连接线路问题，则需要排除CAN总线的通信故障，检查终端电阻阻值是否正常，若正常应该是60Q，如果测出是40Q，则可能信号被削弱，会导致CAN通信不正常。

4）当车辆的组合仪表明确显示有故障，此时表明车辆的绝缘故障发生在高压回路上，高电压部件出现了绝缘电阻过低的情况，需要对高电压部件进行相关检查。由于该绝缘检测系统无法对绝缘故障点进行定位，这时需要进行逐步的人工排查。3高电压回路的排查3.1高电压回路的构成高压电回路的构成如图1所示，按安装位置分成车辆前舱部分和车辆后部两个部分。前部主要有电机系统、高压配电箱、充电系统及附件，后部由电源分配盒和电池包组成，安装于车辆后底部。所有线条连接所至的部件的相应位置均有超过人体安全电压的高压电，操作时需要特别关注。另外，由于东风御风纯电动轻客采用电池模块外部并串联结合方式，考虑线路简化及成本控制，只在总正和总负回路上各设置了控制继电器，没有再另外增加维修开关。；吐强护配盘,1-彳.-lixorin...Fffi—EGl［左2电他轴LU；吐强护配盘,1-彳.-lixorin...Fffi—EGl［左2电他轴LU左4电抱袖l^l^Mllff冶2电池筍!+1-11+1-1图1高压电回路的构成3.2操作注意事项在进行高压回路的排查前，为了确保安全，一定要按照相应的高压安全操作规程进行作业，操作人员按规定穿戴好防护用品，检查工具的绝缘性。操作时应戴绝缘手套，穿绝缘靴，站在绝缘台上。对于电控部件的残余高电压，我们在设计时也对之作了要求，必须在3min以内将电压放至低于36V,考虑到拆装及维修准备时间，基本能够将电压降至人体安全电压以内，以降低对人体触电的风险。故障排查步骤1）找到相对应的举升机或地沟，以便于车辆底部的操作。2）找到车底部的电池电源分配盒，拔掉电源分配盒连接高压配电箱的高压线束插接件，高压回路此时被分成了