新能源汽車維修專題-11

如果你干過汽車電工，肯定對電路插頭很熟悉，所有的電氣元件，無論是傳感器還是執行器，都要通過這些插頭和線束連接，插頭檢查起來也很簡單，看它通斷是否正常就可以了。

新能源汽車高壓系統的元器件，也要通過插接件來連接，但是這些插接件比較特殊，通常都會采用所謂的“高壓互鎖”設計。這節課，我們就來學習一下，什么是“高壓互鎖”？

新能源汽車線束

高壓互鎖（High Voltage Inter-lock）， 簡稱HVIL，也叫危險電壓互鎖回路。按照ISO 6469這個國際標準，也就是針對電動汽車的電氣安全標準，新能源汽車的高壓部件（及其接插件）都要求配備高壓互鎖裝置，目的就是為了提升電動汽車在使用和維修過程當中的安全性。

可以這么說，這個高壓互鎖就相當于電動汽車的“生命鎖”，它是一項應用于新能源汽車高壓系統的核心安全保護技術。我們要干好新能源汽車維修，就必須了解這項技術。

高壓互鎖的設計初衷，就是為了“滅弧”

具體來看看，這個高壓互鎖設計，到底是什么樣子的？其實它的奧妙，就在于高壓系統的那些插接件上。

通過前面的課程，大家應該都很清楚，新能源汽車的高壓系統，走的都是高壓直流電。正因為電壓很高，動輒幾百伏，所以插接件需要要有特殊的設計，不能“帶電插拔”！因為如果在插拔的過程當中，線路還存在高壓電，在連接或斷開的瞬間，端子兩端的高壓電就會擊穿空氣拉出電弧，對周圍的人員和設備造成傷害。

那么怎么才能避免“帶電插拔”，防止產生電弧呢？聰明的工程師用一個簡單的設計，就實現了這一功能。具體方法就是，在插接件的內部，額外增加一組低壓線路，它就像是一套"神經系統"，通過這個低壓信號的回路，來監控所有高壓部件的連接狀態。而且在斷開和連接這個插接件的時候，這個低壓回路比它所控制的高壓回路更早斷開、更晚接通，這個原理其實有點像咱們修傳統燃油車經常碰到的繼電器，它的基本原理，就是用低壓來控制高壓，用小電流來控制大電流。

新能源汽車有眾多高壓部件

大家來看一下這個插接件的詳細結構圖，就知道怎么回事了？在這插接件里面，高壓端子都比低壓端子長，所以，在插入連接時，先連接高壓端子，再連接互鎖端子；而當斷開連接時，先斷開互鎖端子，再斷開高壓端子。從而保證低壓監測回路要比高壓電路后接通、先斷開，且間隔一定的時長。

高壓互鎖

當我們連接高壓插頭的時候，雖然高壓回路率先接通，但是因為之前高壓回路是斷開的，高壓系統實際處于“下電”狀態，高壓線路都是沒有電的，所以不用擔心會產生電弧。當插頭幾乎完全插到底之后，低壓回路才會被接通，也只有控制模塊（BMS電池管理系統或者VCU整車控制器）接收到低壓回路已接通的信號之后，才會允許高壓系統“上電”。這樣一來，在后續“上電”的過程當中，由于高壓回路已經連接得很穩固了，自然也就不會產生任何電弧。

反過來，當我們拔下高壓插頭的時候，最先被切斷的則是低壓回路，一旦控制模塊（BCU、VCU）監測到低壓回路已斷開，就會瞬間快速切斷高壓電（也就是“下電”），所以這樣也能在高壓端子斷開的時候，有效避免電弧的產生。當然，我們在對新能源汽車進行維修的時候，按照安全操作規范，還會有一個主動“下電”的操作過程，比如斷開維修開關、斷開啟動電瓶，這樣可以讓車輛提前“下電”，算是雙保險吧。

順便說一下，除了新能源汽車的高壓系統插接件會采用高壓互鎖設計，為了提升安全性，某些高壓部件的蓋板也會有高壓互鎖裝置，如果蓋板沒安裝到位，低壓回路不接通，也會鎖定高壓不讓“上電”。

高壓線束示意

通過串聯方式，還能監測整個高壓系統回路

這個高壓互鎖的設計初衷，當然主要就是為了保護我們的維修人員。除此以外，它還能起到其他更多的安全保護作用。

比如，它能通過低壓回路來監測整個高壓系統，看這個閉環回路是否連接良好，有沒有哪個插接件出現了松動、接觸不良的狀況，如果控制模塊識別到有這種故障征兆，就會采取合理的措施來應對。

如果車輛是在行駛過程當中出現高壓系統連接不良的狀況，這時候直接切斷高壓電源，可能會導致嚴重的交通事故。這種情況下，除了會有警告燈和警告音提醒駕駛員外，車輛控制系統會強制降低驅動電機的輸出功率，使車速降低，迫使車輛處于低速運行狀態，讓整車高壓系統在較小的負荷下運行，盡量減低高壓危險的發生，同時也給駕駛員足夠的時間和機會尋找合適的地點減速停車。

但是如果是在車輛啟動過程中發現異常，系統干脆就停止上電，這樣就能避免車輛帶病行駛危及駕駛安全。

儀表顯示高壓系統故障

前面我們詳細講解過新能源汽車的高壓系統，大家有機會可以看一下實車，類似電池管理器、電機控制器、車載充電機等等這些核心高壓部件，它們那些連接高壓電纜的橙紅色插接件，都會采用高壓互鎖設計，插接件的內部，除了較粗的高壓端子，都有一組又短又細的低壓端子。

通常這些高壓系統插接件的低壓回路，會通過串聯的方式來形成閉環回路，只要其中某一個部件的插接件出現虛接或者斷路，整條線路就無法形成回路，一旦出現這種異常狀況，就會被控制模塊（BMS或VCU）檢測到，車輛就會報高壓互鎖故障。當然，這些高壓部件的低壓檢測回路會有不同的組合方式，需要根據車輛的線路圖來進行檢修。

提醒大家注意的是，不同的車，低壓回路的具體檢測方式以及高壓互鎖故障的觸發機制也會有所不同。比如，有的車直接通過12V供電形成回路，通過監測接入控制模塊的信號線電壓是否正確，以此判斷是否存在插接虛接或斷路狀況。針對這類車，我們用一個電壓表就能進行檢測。

有的車監測方式更加復雜，它是通過給低壓回路輸出方波信號（占空比信號）來進行脈沖計數，如果控制模塊接收到的信號連續丟失N個脈沖，就會觸發高壓互鎖故障。這種情況下，我們可能就要用到示波器來觀測脈沖波形。

車在控制系統自動監測

常見故障原因及檢查方法

前面說了，車輛的控制單元一旦發現高壓系統回路出現虛接、斷路，就會報高壓互鎖故障，車輛就無法正常啟動或行駛，這時候儀表通常會有相應的故障提示（有的會亮高壓互鎖故障燈LOCK），我們連接診斷儀讀取故障內存，還會讀到有高壓互鎖相關的故障碼（常見如P0A0A11、P1A6000等）。

高壓互鎖故障通常是源于導致低壓監測回路信號中斷的物理或電氣問題。最常見的故障點是：高壓連接器（插頭）因振動、磕碰導致?松動、虛接或脫落?；連接器內部互鎖針腳?彎曲、退針或接觸不良??。當然，??也有可能是?部件內部故障?，比如高壓部件（如電機控制器、電池包內部）的互鎖線路或開關本身?損壞?。極少數情況是因為?軟件或信號問題?，比如控制系統（VCU/BMS）程序誤判或受到電磁干擾。

新能源汽車檢修

所以，高壓互鎖故障檢修起來不算復雜，說到底就是個線路通斷的問題，將車輛安全下電之后，參照線路圖的走向進行測量排查，只要你足夠細心，應該都能找到真正的故障點，有經驗的電工，對于復雜串聯回路，會采用“二分法”進行分段檢查，這樣能提高檢查效率。??重點要檢查所有高壓部件（電池包、電機控制器、充電口等）的?插接件是否有明顯松動、破損或進水痕跡，如果插接件都沒有問題，再檢查高壓部件的內部檢測回路?。

總之，只要搞懂原理、理清思路，就能輕松搞定高壓互鎖故障。

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