《新能源汽车驱动电机及控制技术》 课件 1.3 高压互锁检测

新能源汽车电驱与控制技术项目一新能源汽车高压供电控制系统项目二新能源汽车电驱系统

项目三新能源汽车电驱控制系统

项目四新能源汽车电驱热管理系统与整车控制策略

任务一新能源汽车高压系统基本组成认知任务二高压线束检测任务三高压互锁检测任务四绝缘检测任务五高压供电控制系统检测项目一新能源汽车高压供电控制系统一、任务引入高压互锁系统（HighVoltageInter-lock，简称HVIL），也叫高压互锁回路系统（HazardousVoltageInterlockLoop），是利用低压电气信号监视高压回路完整性、连续性的一种安全设计方法。通过使用低压信号来检查新能源汽车上所有与高压线束相连的各组件，检测各个高压系统回路的电气连接完整性及连续性，以确保行车安全和维修人员的人身安全。二、学习目标知识目标：掌握高压互锁装置的结构原理。技能目标：具有正确检测高压互锁回路的能力。职业素养目标：严格执行新能源汽车检修操作规范，养成科学严谨的工作态度。养成总结训练过程和结果的习惯，为下次训练积累经验。虚心向他人学习，尊重他人劳动。养成团结协作精神。严格执行7S现场管理。三、知识空间高压互锁是新能源汽车重要的安全防护装置，在新能源汽车高压系统中都有广泛应用，新能源汽车整车故障报修中，高压互锁故障有很高占比，也是较为薄弱的一个环节。1.高压互锁定义在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，也称为危险电压互锁回路（HVIL，HazardousVoltageInterlockLoop），通过使用低压电气信号，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。2.高压互锁的作用1）检测高压线束连接器松脱，并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。2）在车辆上电之前，若通过互锁线检测到高压主回路不完整（包括开盖检测），则高压系统无法上电，避免因为高压连接器虚接等问题造成事故。3）防止人为误操作引发安全事故。手动高压维修开关在设计时，在拔掉维修开关之前，要先于维修开关切断互锁回路。3.高压互锁的结构高压互锁为一环形的闭合回路，互锁线布置在低压线束中，回路中的信号为低压电气信号。一辆新能源车上会布置多个互锁回路。3.1高压互锁电路的结构特点高压互锁是通过使用低压电气信号来监视高压回路完整性、连续性的一种安全设计方法；也可以作为高压部件总成盖板打开的检测方式，用来监测所有高压部件保护盖是否非法开启；部分品牌车型甚至还可用于监测控制器的低压控制电路的完整性，来提高高压系统的安全性和可靠性。有些品牌车型将互锁线全部或部分串联起来，构成一个环形闭合回路，所以也把高压互锁回路称为环形线，或者称为安全线。3.1高压互锁电路的结构特点高压互锁环形回路3.1高压互锁电路的结构特点开盖检测原理3.1高压互锁电路的结构特点用于监测高压供电主回路的完整性的方式分为两种：一种是与高压电源线并联，在高压线束外单独设置互锁线，即外置式；另外一种是在高压线束连接器插头内设置一根短路线和两个互锁端子，即内置式。在各个高压部件控制器内设置监测电路，负责监测各自的HVIL信号，只有当全部的控制器收到HVIL正常接通信号时，才允许接通高压电源。3.1高压互锁电路的结构特点内置式互锁外置式互锁3.1高压互锁电路的结构特点在实际使用的过程中，高压互锁回路主要通过信号(如12V或5V的电平信号、PWM信号)注入法检测，高压互锁电路故障主要考虑短路或断路。互锁回路只由其中的一个控制器发出检测信号，如电池管理器BMS或整车控制器VCU等，并须返回该控制器从而构成环形回路，其他检测环节（包括控制器和互锁线）均应处于导通（即短路）状态。3.2高压连接器互锁端子的结构特点设计高压连接器时，应考虑插拔过程中的高压安全保护，低压监测回路要比高压主回路先断开、后接通，要间隔一定的时长（比如150ms），即断开时，首先断开互锁端子，后断开高压端子，而接合时则相反。3.2高压连接器互锁端子的结构特点高压连接器端子连接顺序示意图4.高压互锁的控制策略高压互锁系统在识别到互锁故障时，相关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：1）故障警告

无论车辆在何种状态，控制模块在识别到互锁故障时，对危险情况做出警告提示提醒驾驶人，让驾驶人注意车辆的异常情况，以便及时处理，避免发生安全事故。2）切断高压电源

当车辆在停止状态时，高压互锁系统在识别到互锁故障后，除了进行故障警告，控制模块还会断开高压继电器，切断高压源，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

也称为功率受限，车辆在行驶过程中，控制模块在识别到互锁故障后，不能马上切断高压电源，应首先通过警告提示驾驶人，然后由控制单元降低驱动电机的运行功率，使车辆速度降下来，尽量降低发生高压危险的可能性。5.故障案例----2019款比亚迪e5高压互锁故障新能源汽车的“高压上电”相当于传统油车的发动机启动。导致新能源汽车“高压不上电”的因素很多，主要有低压供电不正常、通讯故障、高压互锁故障、接触器控制回路故障等。本任务针对“高压互锁故障”而导致的“高压不上电”故障进行分析。新能源汽车的控制策略之一是“低压控制高压”，在进行高压上电时，首先要求低压上电正常，因为低压上电正常后，各ECU和高压控制器才能正常工作，各种监测和检测才能执行。互锁信号属于低压电气信号，由ECU产生和分析。5.故障案例----2019款比亚迪e5高压互锁故障2019款比亚迪e5有2个互锁回路，高压互锁回路1和高压互锁回路2。高压互锁1也称为直流互锁，主要检测电池包手动维修开关和高压母线（连接器）直流输出回路的通断；高压互锁2也称为交流互锁，主要检测慢充口与充配电总成交流电源线（连接器）的通断。两个互锁回路信号均是由BMS来发出和接收的，互锁回路其他部分均为通路，这是检测互锁回路通断的关键。高压互锁1（直流互锁）高压互锁2（交流互锁）5.故障案例----2019款比亚迪e5高压互锁故障互锁1信号由BK45（B）的4号针脚输出，经过动力蓄电池包、高压电控总成后再回到BK45（B）的5号针脚。在BMS报高压互锁1故障时，我们首先需要通过测量BK45（B）插头（即线束端）的4、5号是否导通来判定真互锁还是假互锁：若导通，则为BMS误报，确认BMS本身有无故障；如不导通，则需要根据互锁回路来进一步确认互锁的故障点。互锁2信号由BK45（B）的10号针脚输出，经过高压电控总成后再回到BK45（B）的11号针脚。在BMS报高压互锁2故障时，我们首先需要通过测量BK45（B）插头（即线束端）的10、11针脚号是否导通来判定真互锁还是假互锁：若导通，则为BMS误报，确认BMS本身有无故障；如不导通，则需要根据互锁回路来进一步确认互锁的故障点。5.故障案例----2019款比亚迪e5高压互锁故障互锁信号为占空比D=31%、幅值为4.8V的PWM信号。2019款比亚迪E5高压互锁信号5.故障案例----2019款比亚迪e5高压互锁故障互锁线测量正确测量方法是测试波形，测试通断是简单测量。应该检测输出信号和输入信号，然后根据电路图逐一检测，判断故障点。互锁故障主要包括低压线束的互锁线断路、低压连接器互锁端子连接不良、控制器内部互锁线断路以及信号源控制器内部故障。故障现象一般表现为无法上高压电，OK（READY）灯不点亮，仪表报请检查动力系统，故障码释义高压互锁故障。四、任务实施----2019款比亚迪e5高压互锁回路拆检1.任务准备安全防护：做好安全防护与场地隔离(车内外三件套、车轮挡块、警示标志及隔离带等)。工具设备：举升机、人身安全防护套装、绝缘工具套装、常规工具套装。车辆台架：比亚迪e5分控联动系统(行云新能INW-EV-E5-FL)；比亚迪e5教学版整车。辅助资料：教材、维修手册、任务工单、记号笔。2.操作步骤注意：在操作前应首先做好场地安全防护、车辆安全防护、人身安全防护等各种防护措施，并执行进行高压下电程序，在等待5分钟后再进行动手操作。四、任务实施----2019款比亚迪e5高压互锁回路拆检检测前应先使用故障检测仪VDS进行检测，调取故障码并读取数据流，注意观察仪表故障警告灯是否点亮及信息提示。高压互锁1（直流互锁）高压互锁2（交流互锁）四、任务实施----2019款比亚迪e5高压互锁回路拆检BMC插头BK45(B)/4脚→电池包插头BK51/30脚导线拔掉两个连接器插头，找对两个测量端子，用万用表测量电阻值，检查导线的通断。电池包插座BK51/30针→BK51/29针检查电池包插座两个针端子有无弯曲和断针等现象，使用万用表测量电池包插座两个针端子之间的电阻值，检查手动维修开关连接片的通断。电池包插头BK51/29脚→充配电总成插头B74/12脚导线拔掉两个连接器，找对两个测量端子，用万用表测量电阻值，检查导线的通断。充配电总成插座B74/12针→B74/13针检查高压电控总成插座B74/12、23号针端子有无弯曲和断针等现象，使用万用表测量两针之间的电阻值，检查高压电控总成内部互锁线的通断。高压电控总成插头B74/13脚→BMC插头BK45(B)/5脚导线拔掉两个连接器，找对两个测量端子，使用万用表测量电阻值，检查导线的通断。BMC插头BK45(B)/10脚→高压电控总成插头B74/14脚导线拔掉两个连接器，找对两个测量端子，使用万用表测量电阻值，检查导线的通断。高压电控总成插座B74/14针→B74/15针检查高压电控总成插座两个针端子有无弯曲和断针等现象，使用万用表测量高压电控总成插座两个针端子之间的电阻值，同时操作慢充插头的通断。高压电控总成插头B74/15脚→BMC插头BK45(B