摘要：随着我国汽车保有量持续攀升，不仅带来能源危机，同时也给环境带来巨大伤害。纯电动汽车和混合动力汽车作为新能源汽车的两大主流，已经成为我国实现碳中和的重要路径。与传统汽车相比，电动汽车的高压电系统是特有的技术。其中高压环路互锁系统是电动汽车高压电气安全保护的一个重要组成系统。
本文针对高压环路互锁系统涉及高压部件多且分布广，排查困难的特点。介绍各高压部件的作用与功能，分析高压环路互锁系统的工作原理，并结合现场维修实例梳理故障诊断方法。
关键词：
电动汽车 高压环路互锁 原理分析 故障诊断
引言：
高压环路互锁系统，是指通过低压检测信号形成回路，用来实时监测高压模块，导线，连接器所组成的高压网路的完整性及连续性。当互锁回路出现故障时，系统将做出故障报警，切
断高压电（车辆停驶时），限制功率运行（车辆行驶时）等措施，保证车辆和人员的安全。高压环路互锁系统是确保人员安全和车辆安全运行的关键。现行的国家标准《ＧＢ／Ｔ ３７１３３－２０１８：电动汽车高压大电流线束和连接器技术要求》中，明确要求“高压系统连接时，功率端子先接通，信号／控制端子后接通。高压系统断开时，信号／控制端子先断开，功率端子后断开。”
一、电动汽车高压系统基础结构及各高压部件的功能介绍
１、高压系统基础结构。
目前，大部分电动汽车是在传统汽车基础上进行延伸形成，结构上与传统汽车最大的区别在于高压动力系统。电动汽车上，整车带有高压电的部件有动力电池、电机控制器、驱动电机、电动压缩机、高压线束等，组成了整车高压系统。其中动力电池，驱动电机，高压控制系统为电动汽车的三大核心部件。
瑞虎８ＰＬＵＳ鲲鹏ｅ＋高压部件基础结构如图１所示
图1高压结构图
2、高压部件的功能简介
2.1 整车控制器：一般安装于主副驾驶座椅下方，是整个电动汽车的控制中心，能够识别驾驶员的驾驶意图，实现前进、倒退、再生制动及停车。动力模式（ＥＶ／ＨＥＶ）及驾驶模式（Ｎｏｒｍａｌ／Ｓｐｏｒｔ）的控制与切换。具备ＯＢＤ故障诊断、ＣＡＮ收发、掉电数据保存、车身及附件管控、热管理等多种功能。车辆控制器作为整车的最顶层的控制单元，负责整车驾驶模式管理、动总扭矩分配、发动机管理、离合器控制、制动能量回收、高压电池电量平衡控制，ＤＨＴ目标速比控制等。
2.2动力电池：为整车提供动力来源的电源。电池包内部的电池管理系统（ＢＭＳ）检测动力电池组中各单体电池的状态，确定整个电池系统的状态，并做出相应的控制调整和策略实施，从而保证动力电池系统安全稳定运行。电池管理系统具备过流保护、高压互锁检测、绝缘监控等功能。
2.3电机控制器：在ＥＶ模式下实现驱动电机加速和减速，并接收ＨＣＵ指令，控制电机正转和反转，实现车辆前进和后退。接受整车指令控制电机工作并监控电机状态。具备高压环路互锁、安全保护接地等高压安全保护功能。
2.4充电机控制器总成：ＣＤＵ总成是由车载充电机（ＯＢＣ）、直流变换器（ＤＣ／ＤＣ）和动力分配单元（ＰＤＵ）组成的三合一式集成电源。主要功能是实现由电网给整车动力电池及１２Ｖ铅酸电池充电，并能实现对ＰＴＣ及ＥＡＣ的供电分配。
2.5电动压缩机总成：电机为无刷直流电动机，自带控制器来控制无刷电机的转速，是空调系统的重要组成部分。
2.6加热电芯（ＰＴＣ）：ＰＴＣ位于辅助加热系统模块（ＨＶＨ）中，受同在ＨＶＨ内部的电子模块（ＩＧＢＴ）控制。ＨＶＨ具有安全监测的功能，当环路互锁出现故障时，加热器立即关闭。
2.7高压线束：新能源汽车所使用的高压线束均为橙黄，在线束插件内部设置有两个明显短于高压接口的环路互锁端子，该设计的目的是实现低压互锁端子先于高压接口断开、晚于高压接口对接，确保人员和车辆的安全用。如图2所示。
图2 高压插件图
真空胎二、高压环路互锁常见的两种方式及工作原理分析。
高压环路互锁系统是电动汽车高压安全措施重要的一个功能环节。在电动汽车上，常见的高压环路互锁设计一般分为两种形式，一种是环形互锁回路，一种是星形互锁回路。本章节将选取某公司所生产的电动车型，分别对两种回路方式进行工作原理分析。
1、环形方式的高压互锁回路。
瑞虎８ＰＬＵＳ鲲鹏ｅ＋和星途追风ＰＨＥＶ两款车型在高压环路互锁的设计上使用的是环形互锁回路检测方式。环形互锁回路是指将所有的高压部件以互锁信号串联在一起，形成一个大的回路，在由电池管理系统来检测整个回路的完整性。当电池管理系统处于唤醒状态（网络唤醒或上电）时，开始进行两个互锁回路的检测，一路是动力电池内部自检（包内互锁回路），另一路是整车高压互锁回路检测。当互锁回路出现故障时，电池管理系统会将检测结果上报整车控制器，由整车控制器进行处理。
整车高压环路互锁原理如图3所示
图3 T1C PHEV整车互锁图
从图中我们可以梳理得知整车环路互锁系统的运行走向为
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图4 运行走向
2、星形方式的高压互锁方式。
星形式互锁方式也叫分布式互锁方式，是指由多个设备检测其负责的高压部件互锁回路完整性，再统一发给电池管理系统和整车控制器进行综合处理。是多回路互锁集合而成。以瑞虎３ＸＥ为例，其高压环路互锁原理如图４所示。
图4瑞虎3xE互锁图
2.1高压附件互锁回路：ＶＣＵ→压缩机→ＰＤＵ→ＤＣＤＣ→ＶＣＵ
2.2 放电回路互锁：ＶＣＵ→ＰＤＵ→ＭＣＵ→ＢＭＳ
2.3 慢充ＣＣ回路互锁：充电机→ＢＭＳ→慢充口ＣＣ针脚
2.4 慢充ＣＰ回路互锁：慢充口ＣＰ针脚→充电机
2.5 快充回路互锁：快充口→ＢＭＳ
3、两种互锁方式的比较
设计特点 | 沃尔沃c70报价设计优势 | |
环形互锁回路 | 互锁信号串联高压部件,形成单一环路 | 降低设计成本 |
星形互锁回路 | 多监测设备,多环路 | 易于故障排查 |
三、高压环路互锁的维修注意事项及诊断思路。
1、高压环路互锁的维修注意事项
电动汽车的工作电压远高于安全电压，且高压系统相对复杂具有相关触电安全风险。因此应重点关注。
1.1在车体高电压处均有“警告标签”，维修时要按标签要求操作。当动力电池发生单件故障时，及时联系厂家专业人员，切勿擅自维修。
1.2 进行车辆维修前必须先关闭车辆电源（ＯＦＦ档），断开１２Ｖ蓄电池负极。
1.3维修高压系统时要穿戴好防护用具，如绝缘手套，绝缘鞋等。
上海大众途安1.4维修时使用专业的绝缘工具，当需要测量线束时，应使用绝缘表，高压系统禁止使用试灯。
2、高压环路互锁的诊断思路。
高压环路互锁系统的故障维修难点在于所设计的高压模块众多，故障点分散，互锁回路线路长。根据现场维修经验总结以下诊断方法及思路。
1.1合理使用诊断仪：当车辆高压环路互锁系统出现故障时，系统会切断整车高压电输出，
同时触发诊断故障码ＤＴＣ。采用诊断仪进入车辆诊断系统读取故障代码，通过诊断代码可快速直观的确认车辆故障类型，节省维修时间。
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