如果你干過汽車電工，肯定對(duì)電路插頭很熟悉，所有的電氣元件，無論是傳感器還是執(zhí)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(tǒng)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(huì)采用所謂的“高壓互鎖”設(shè)計(jì)。這節(jié)課，我們就來學(xué)習(xí)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(xiǎn)電壓互鎖回路。按照ISO 6469這個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)，也就是針對(duì)電動(dòng)汽車的電氣安全標(biāo)準(zhǔn)，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(dòng)汽車在使用和維修過程當(dāng)中的安全性。

可以這么說，這個(gè)高壓互鎖就相當(dāng)于電動(dòng)汽車的“生命鎖”，它是一項(xiàng)應(yīng)用于新能源汽車高壓系統(tǒng)的核心安全保護(hù)技術(shù)。我們要干好新能源汽車維修，就必須了解這項(xiàng)技術(shù)。

高壓互鎖的設(shè)計(jì)初衷，就是為了“滅弧”

具體來看看，這個(gè)高壓互鎖設(shè)計(jì)，到底是什么樣子的？其實(shí)它的奧妙，就在于高壓系統(tǒng)的那些插接件上。

通過前面的課程，大家應(yīng)該都很清楚，新能源汽車的高壓系統(tǒng)，走的都是高壓直流電。正因?yàn)殡妷汉芨撸瑒?dòng)輒幾百伏，所以插接件需要要有特殊的設(shè)計(jì)，不能“帶電插拔”！因?yàn)槿绻诓灏蔚倪^程當(dāng)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(huì)擊穿空氣拉出電弧，對(duì)周圍的人員和設(shè)備造成傷害。

那么怎么才能避免“帶電插拔”，防止產(chǎn)生電弧呢？聰明的工程師用一個(gè)簡單的設(shè)計(jì)，就實(shí)現(xiàn)了這一功能。具體方法就是，在插接件的內(nèi)部，額外增加一組低壓線路，它就像是一套"神經(jīng)系統(tǒng)"，通過這個(gè)低壓信號(hào)的回路，來監(jiān)控所有高壓部件的連接狀態(tài)。而且在斷開和連接這個(gè)插接件的時(shí)候，這個(gè)低壓回路比它所控制的高壓回路更早斷開、更晚接通，這個(gè)原理其實(shí)有點(diǎn)像咱們修傳統(tǒng)燃油車經(jīng)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(gè)插接件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)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(shí)，先連接高壓端子，再連接互鎖端子；而當(dāng)斷開連接時(shí)，先斷開互鎖端子，再斷開高壓端子。從而保證低壓監(jiān)測回路要比高壓電路后接通、先斷開，且間隔一定的時(shí)長。

高壓互鎖

當(dāng)我們連接高壓插頭的時(shí)候，雖然高壓回路率先接通，但是因?yàn)橹案邏夯芈肥菙嚅_的，高壓系統(tǒng)實(shí)際處于“下電”狀態(tài)，高壓線路都是沒有電的，所以不用擔(dān)心會(huì)產(chǎn)生電弧。當(dāng)插頭幾乎完全插到底之后，低壓回路才會(huì)被接通，也只有控制模塊（BMS電池管理系統(tǒng)或者VCU整車控制器）接收到低壓回路已接通的信號(hào)之后，才會(huì)允許高壓系統(tǒng)“上電”。這樣一來，在后續(xù)“上電”的過程當(dāng)中，由于高壓回路已經(jīng)連接得很穩(wěn)固了，自然也就不會(huì)產(chǎn)生任何電弧。

反過來，當(dāng)我們拔下高壓插頭的時(shí)候，最先被切斷的則是低壓回路，一旦控制模塊（BCU、VCU）監(jiān)測到低壓回路已斷開，就會(huì)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(shí)候，有效避免電弧的產(chǎn)生。當(dāng)然，我們?cè)趯?duì)新能源汽車進(jìn)行維修的時(shí)候，按照安全操作規(guī)范，還會(huì)有一個(gè)主動(dòng)“下電”的操作過程，比如斷開維修開關(guān)、斷開啟動(dòng)電瓶，這樣可以讓車輛提前“下電”，算是雙保險(xiǎn)吧。

順便說一下，除了新能源汽車的高壓系統(tǒng)插接件會(huì)采用高壓互鎖設(shè)計(jì)，為了提升安全性，某些高壓部件的蓋板也會(huì)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(huì)鎖定高壓不讓“上電”。

高壓線束示意

通過串聯(lián)方式，還能監(jiān)測整個(gè)高壓系統(tǒng)回路

這個(gè)高壓互鎖的設(shè)計(jì)初衷，當(dāng)然主要就是為了保護(hù)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(hù)作用。

比如，它能通過低壓回路來監(jiān)測整個(gè)高壓系統(tǒng)，看這個(gè)閉環(huán)回路是否連接良好，有沒有哪個(gè)插接件出現(xiàn)了松動(dòng)、接觸不良的狀況，如果控制模塊識(shí)別到有這種故障征兆，就會(huì)采取合理的措施來應(yīng)對(duì)。

如果車輛是在行駛過程當(dāng)中出現(xiàn)高壓系統(tǒng)連接不良的狀況，這時(shí)候直接切斷高壓電源，可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的交通事故。這種情況下，除了會(huì)有警告燈和警告音提醒駕駛員外，車輛控制系統(tǒng)會(huì)強(qiáng)制降低驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出功率，使車速降低，迫使車輛處于低速運(yùn)行狀態(tài)，讓整車高壓系統(tǒng)在較小的負(fù)荷下運(yùn)行，盡量減低高壓危險(xiǎn)的發(fā)生，同時(shí)也給駕駛員足夠的時(shí)間和機(jī)會(huì)尋找合適的地點(diǎn)減速停車。

但是如果是在車輛啟動(dòng)過程中發(fā)現(xiàn)異常，系統(tǒng)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(tǒng)故障

前面我們?cè)敿?xì)講解過新能源汽車的高壓系統(tǒng)，大家有機(jī)會(huì)可以看一下實(shí)車，類似電池管理器、電機(jī)控制器、車載充電機(jī)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(huì)采用高壓互鎖設(shè)計(jì)，插接件的內(nèi)部，除了較粗的高壓端子，都有一組又短又細(xì)的低壓端子。

通常這些高壓系統(tǒng)插接件的低壓回路，會(huì)通過串聯(lián)的方式來形成閉環(huán)回路，只要其中某一個(gè)部件的插接件出現(xiàn)虛接或者斷路，整條線路就無法形成回路，一旦出現(xiàn)這種異常狀況，就會(huì)被控制模塊（BMS或VCU）檢測到，車輛就會(huì)報(bào)高壓互鎖故障。當(dāng)然，這些高壓部件的低壓檢測回路會(huì)有不同的組合方式，需要根據(jù)車輛的線路圖來進(jìn)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(fā)機(jī)制也會(huì)有所不同。比如，有的車直接通過12V供電形成回路，通過監(jiān)測接入控制模塊的信號(hào)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(duì)這類車，我們用一個(gè)電壓表就能進(jìn)行檢測。

有的車監(jiān)測方式更加復(fù)雜，它是通過給低壓回路輸出方波信號(hào)（占空比信號(hào)）來進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，如果控制模塊接收到的信號(hào)連續(xù)丟失N個(gè)脈沖，就會(huì)觸發(fā)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(tǒng)自動(dòng)監(jiān)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(fā)現(xiàn)高壓系統(tǒng)回路出現(xiàn)虛接、斷路，就會(huì)報(bào)高壓互鎖故障，車輛就無法正常啟動(dòng)或行駛，這時(shí)候儀表通常會(huì)有相應(yīng)的故障提示（有的會(huì)亮高壓互鎖故障燈LOCK），我們連接診斷儀讀取故障內(nèi)存，還會(huì)讀到有高壓互鎖相關(guān)的故障碼（常見如P0A0A11、P1A6000等）。

高壓互鎖故障通常是源于導(dǎo)致低壓監(jiān)測回路信號(hào)中斷的物理或電氣問題。最常見的故障點(diǎn)是：高壓連接器（插頭）因振動(dòng)、磕碰導(dǎo)致?松動(dòng)、虛接或脫落?；連接器內(nèi)部互鎖針腳?彎曲、退針或接觸不良??。當(dāng)然，??也有可能是?部件內(nèi)部故障?，比如高壓部件（如電機(jī)控制器、電池包內(nèi)部）的互鎖線路或開關(guān)本身?損壞?。極少數(shù)情況是因?yàn)?軟件或信號(hào)問題?，比如控制系統(tǒng)（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(fù)雜，說到底就是個(gè)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(jìn)行測量排查，只要你足夠細(xì)心，應(yīng)該都能找到真正的故障點(diǎn)，有經(jīng)驗(yàn)的電工，對(duì)于復(fù)雜串聯(lián)回路，會(huì)采用“二分法”進(jìn)行分段檢查，這樣能提高檢查效率。??重點(diǎn)要檢查所有高壓部件（電池包、電機(jī)控制器、充電口等）的?插接件是否有明顯松動(dòng)、破損或進(jìn)水痕跡，如果插接件都沒有問題，再檢查高壓部件的內(nèi)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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