《新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制技術(shù)》 課件 1.3 高壓互鎖檢測(cè)

新能源汽車電驅(qū)與控制技術(shù)項(xiàng)目一新能源汽車高壓供電控制系統(tǒng)項(xiàng)目二新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)

項(xiàng)目三新能源汽車電驅(qū)控制系統(tǒng)

項(xiàng)目四新能源汽車電驅(qū)熱管理系統(tǒng)與整車控制策略

任務(wù)一新能源汽車高壓系統(tǒng)基本組成認(rèn)知任務(wù)二高壓線束檢測(cè)任務(wù)三高壓互鎖檢測(cè)任務(wù)四絕緣檢測(cè)任務(wù)五高壓供電控制系統(tǒng)檢測(cè)項(xiàng)目一新能源汽車高壓供電控制系統(tǒng)一、任務(wù)引入高壓互鎖系統(tǒng)（HighVoltageInter-lock，簡(jiǎn)稱HVIL），也叫高壓互鎖回路系統(tǒng)（HazardousVoltageInterlockLoop），是利用低壓電氣信號(hào)監(jiān)視高壓回路完整性、連續(xù)性的一種安全設(shè)計(jì)方法。通過使用低壓信號(hào)來檢查新能源汽車上所有與高壓線束相連的各組件，檢測(cè)各個(gè)高壓系統(tǒng)回路的電氣連接完整性及連續(xù)性，以確保行車安全和維修人員的人身安全。二、學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：掌握高壓互鎖裝置的結(jié)構(gòu)原理。技能目標(biāo)：具有正確檢測(cè)高壓互鎖回路的能力。職業(yè)素養(yǎng)目標(biāo)：嚴(yán)格執(zhí)行新能源汽車檢修操作規(guī)范，養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。養(yǎng)成總結(jié)訓(xùn)練過程和結(jié)果的習(xí)慣，為下次訓(xùn)練積累經(jīng)驗(yàn)。虛心向他人學(xué)習(xí)，尊重他人勞動(dòng)。養(yǎng)成團(tuán)結(jié)協(xié)作精神。嚴(yán)格執(zhí)行7S現(xiàn)場(chǎng)管理。三、知識(shí)空間高壓互鎖是新能源汽車重要的安全防護(hù)裝置，在新能源汽車高壓系統(tǒng)中都有廣泛應(yīng)用，新能源汽車整車故障報(bào)修中，高壓互鎖故障有很高占比，也是較為薄弱的一個(gè)環(huán)節(jié)。1.高壓互鎖定義在ISO6469-3:2001《電動(dòng)汽車安全技術(shù)規(guī)范》第3部分：人員電氣傷害防護(hù)中，規(guī)定車上的高壓部件應(yīng)具有高壓互鎖裝置。高壓互鎖，也稱為危險(xiǎn)電壓互鎖回路（HVIL，HazardousVoltageInterlockLoop），通過使用低壓電氣信號(hào)，來檢查整個(gè)高壓產(chǎn)品、導(dǎo)線、連接器及護(hù)蓋的電氣完整性、連續(xù)性，識(shí)別回路異常斷開時(shí)，及時(shí)斷開高壓電。2.高壓互鎖的作用1）檢測(cè)高壓線束連接器松脫，并給整車控制器提供報(bào)警信息，預(yù)留整車系統(tǒng)采取應(yīng)對(duì)措施的時(shí)間。2）在車輛上電之前，若通過互鎖線檢測(cè)到高壓主回路不完整（包括開蓋檢測(cè)），則高壓系統(tǒng)無法上電，避免因?yàn)楦邏哼B接器虛接等問題造成事故。3）防止人為誤操作引發(fā)安全事故。手動(dòng)高壓維修開關(guān)在設(shè)計(jì)時(shí)，在拔掉維修開關(guān)之前，要先于維修開關(guān)切斷互鎖回路。3.高壓互鎖的結(jié)構(gòu)高壓互鎖為一環(huán)形的閉合回路，互鎖線布置在低壓線束中，回路中的信號(hào)為低壓電氣信號(hào)。一輛新能源車上會(huì)布置多個(gè)互鎖回路。3.1高壓互鎖電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)高壓互鎖是通過使用低壓電氣信號(hào)來監(jiān)視高壓回路完整性、連續(xù)性的一種安全設(shè)計(jì)方法；也可以作為高壓部件總成蓋板打開的檢測(cè)方式，用來監(jiān)測(cè)所有高壓部件保護(hù)蓋是否非法開啟；部分品牌車型甚至還可用于監(jiān)測(cè)控制器的低壓控制電路的完整性，來提高高壓系統(tǒng)的安全性和可靠性。有些品牌車型將互鎖線全部或部分串聯(lián)起來，構(gòu)成一個(gè)環(huán)形閉合回路，所以也把高壓互鎖回路稱為環(huán)形線，或者稱為安全線。3.1高壓互鎖電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)高壓互鎖環(huán)形回路3.1高壓互鎖電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)開蓋檢測(cè)原理3.1高壓互鎖電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)用于監(jiān)測(cè)高壓供電主回路的完整性的方式分為兩種：一種是與高壓電源線并聯(lián)，在高壓線束外單獨(dú)設(shè)置互鎖線，即外置式；另外一種是在高壓線束連接器插頭內(nèi)設(shè)置一根短路線和兩個(gè)互鎖端子，即內(nèi)置式。在各個(gè)高壓部件控制器內(nèi)設(shè)置監(jiān)測(cè)電路，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)各自的HVIL信號(hào)，只有當(dāng)全部的控制器收到HVIL正常接通信號(hào)時(shí)，才允許接通高壓電源。3.1高壓互鎖電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)內(nèi)置式互鎖外置式互鎖3.1高壓互鎖電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在實(shí)際使用的過程中，高壓互鎖回路主要通過信號(hào)(如12V或5V的電平信號(hào)、PWM信號(hào))注入法檢測(cè)，高壓互鎖電路故障主要考慮短路或斷路?；ユi回路只由其中的一個(gè)控制器發(fā)出檢測(cè)信號(hào)，如電池管理器BMS或整車控制器VCU等，并須返回該控制器從而構(gòu)成環(huán)形回路，其他檢測(cè)環(huán)節(jié)（包括控制器和互鎖線）均應(yīng)處于導(dǎo)通（即短路）狀態(tài)。3.2高壓連接器互鎖端子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)高壓連接器時(shí)，應(yīng)考慮插拔過程中的高壓安全保護(hù)，低壓監(jiān)測(cè)回路要比高壓主回路先斷開、后接通，要間隔一定的時(shí)長(zhǎng)（比如150ms），即斷開時(shí)，首先斷開互鎖端子，后斷開高壓端子，而接合時(shí)則相反。3.2高壓連接器互鎖端子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)高壓連接器端子連接順序示意圖4.高壓互鎖的控制策略高壓互鎖系統(tǒng)在識(shí)別到互鎖故障時(shí)，相關(guān)控制器應(yīng)根據(jù)危險(xiǎn)時(shí)的行車狀態(tài)及故障危險(xiǎn)程度運(yùn)用合理的安全策略：1）故障警告

無論車輛在何種狀態(tài)，控制模塊在識(shí)別到互鎖故障時(shí)，對(duì)危險(xiǎn)情況做出警告提示提醒駕駛?cè)?，讓駕駛?cè)俗⒁廛囕v的異常情況，以便及時(shí)處理，避免發(fā)生安全事故。2）切斷高壓電源

當(dāng)車輛在停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，高壓互鎖系統(tǒng)在識(shí)別到互鎖故障后，除了進(jìn)行故障警告，控制模塊還會(huì)斷開高壓繼電器，切斷高壓源，避免可能發(fā)生的高壓危險(xiǎn)，確保財(cái)產(chǎn)和人身安全。3）降功率運(yùn)行

也稱為功率受限，車輛在行駛過程中，控制模塊在識(shí)別到互鎖故障后，不能馬上切斷高壓電源，應(yīng)首先通過警告提示駕駛?cè)?，然后由控制單元降低?qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行功率，使車輛速度降下來，盡量降低發(fā)生高壓危險(xiǎn)的可能性。5.故障案例----2019款比亞迪e5高壓互鎖故障新能源汽車的“高壓上電”相當(dāng)于傳統(tǒng)油車的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。導(dǎo)致新能源汽車“高壓不上電”的因素很多，主要有低壓供電不正常、通訊故障、高壓互鎖故障、接觸器控制回路故障等。本任務(wù)針對(duì)“高壓互鎖故障”而導(dǎo)致的“高壓不上電”故障進(jìn)行分析。新能源汽車的控制策略之一是“低壓控制高壓”，在進(jìn)行高壓上電時(shí)，首先要求低壓上電正常，因?yàn)榈蛪荷想娬：?，各ECU和高壓控制器才能正常工作，各種監(jiān)測(cè)和檢測(cè)才能執(zhí)行。互鎖信號(hào)屬于低壓電氣信號(hào)，由ECU產(chǎn)生和分析。5.故障案例----2019款比亞迪e5高壓互鎖故障2019款比亞迪e5有2個(gè)互鎖回路，高壓互鎖回路1和高壓互鎖回路2。高壓互鎖1也稱為直流互鎖，主要檢測(cè)電池包手動(dòng)維修開關(guān)和高壓母線（連接器）直流輸出回路的通斷；高壓互鎖2也稱為交流互鎖，主要檢測(cè)慢充口與充配電總成交流電源線（連接器）的通斷。兩個(gè)互鎖回路信號(hào)均是由BMS來發(fā)出和接收的，互鎖回路其他部分均為通路，這是檢測(cè)互鎖回路通斷的關(guān)鍵。高壓互鎖1（直流互鎖）高壓互鎖2（交流互鎖）5.故障案例----2019款比亞迪e5高壓互鎖故障互鎖1信號(hào)由BK45（B）的4號(hào)針腳輸出，經(jīng)過動(dòng)力蓄電池包、高壓電控總成后再回到BK45（B）的5號(hào)針腳。在BMS報(bào)高壓互鎖1故障時(shí)，我們首先需要通過測(cè)量BK45（B）插頭（即線束端）的4、5號(hào)是否導(dǎo)通來判定真互鎖還是假互鎖：若導(dǎo)通，則為BMS誤報(bào)，確認(rèn)BMS本身有無故障；如不導(dǎo)通，則需要根據(jù)互鎖回路來進(jìn)一步確認(rèn)互鎖的故障點(diǎn)?；ユi2信號(hào)由BK45（B）的10號(hào)針腳輸出，經(jīng)過高壓電控總成后再回到BK45（B）的11號(hào)針腳。在BMS報(bào)高壓互鎖2故障時(shí)，我們首先需要通過測(cè)量BK45（B）插頭（即線束端）的10、11針腳號(hào)是否導(dǎo)通來判定真互鎖還是假互鎖：若導(dǎo)通，則為BMS誤報(bào)，確認(rèn)BMS本身有無故障；如不導(dǎo)通，則需要根據(jù)互鎖回路來進(jìn)一步確認(rèn)互鎖的故障點(diǎn)。5.故障案例----2019款比亞迪e5高壓互鎖故障互鎖信號(hào)為占空比D=31%、幅值為4.8V的PWM信號(hào)。2019款比亞迪E5高壓互鎖信號(hào)5.故障案例----2019款比亞迪e5高壓互鎖故障互鎖線測(cè)量正確測(cè)量方法是測(cè)試波形，測(cè)試通斷是簡(jiǎn)單測(cè)量。應(yīng)該檢測(cè)輸出信號(hào)和輸入信號(hào)，然后根據(jù)電路圖逐一檢測(cè)，判斷故障點(diǎn)?；ユi故障主要包括低壓線束的互鎖線斷路、低壓連接器互鎖端子連接不良、控制器內(nèi)部互鎖線斷路以及信號(hào)源控制器內(nèi)部故障。故障現(xiàn)象一般表現(xiàn)為無法上高壓電，OK（READY）燈不點(diǎn)亮，儀表報(bào)請(qǐng)檢查動(dòng)力系統(tǒng)，故障碼釋義高壓互鎖故障。四、任務(wù)實(shí)施----2019款比亞迪e5高壓互鎖回路拆檢1.任務(wù)準(zhǔn)備安全防護(hù)：做好安全防護(hù)與場(chǎng)地隔離(車內(nèi)外三件套、車輪擋塊、警示標(biāo)志及隔離帶等)。工具設(shè)備：舉升機(jī)、人身安全防護(hù)套裝、絕緣工具套裝、常規(guī)工具套裝。車輛臺(tái)架：比亞迪e5分控聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)(行云新能INW-EV-E5-FL)；比亞迪e5教學(xué)版整車。輔助資料：教材、維修手冊(cè)、任務(wù)工單、記號(hào)筆。2.操作步驟注意：在操作前應(yīng)首先做好場(chǎng)地安全防護(hù)、車輛安全防護(hù)、人身安全防護(hù)等各種防護(hù)措施，并執(zhí)行進(jìn)行高壓下電程序，在等待5分鐘后再進(jìn)行動(dòng)手操作。四、任務(wù)實(shí)施----2019款比亞迪e5高壓互鎖回路拆檢檢測(cè)前應(yīng)先使用故障檢測(cè)儀VDS進(jìn)行檢測(cè)，調(diào)取故障碼并讀取數(shù)據(jù)流，注意觀察儀表故障警告燈是否點(diǎn)亮及信息提示。高壓互鎖1（直流互鎖）高壓互鎖2（交流互鎖）四、任務(wù)實(shí)施----2019款比亞迪e5高壓互鎖回路拆檢BMC插頭BK45(B)/4腳→電池包插頭BK51/30腳導(dǎo)線拔掉兩個(gè)連接器插頭，找對(duì)兩個(gè)測(cè)量端子，用萬用表測(cè)量電阻值，檢查導(dǎo)線的通斷。電池包插座BK51/30針→BK51/29針檢查電池包插座兩個(gè)針端子有無彎曲和斷針等現(xiàn)象，使用萬用表測(cè)量電池包插座兩個(gè)針端子之間的電阻值，檢查手動(dòng)維修開關(guān)連接片的通斷。電池包插頭BK51/29腳→充配電總成插頭B74/12腳導(dǎo)線拔掉兩個(gè)連接器，找對(duì)兩個(gè)測(cè)量端子，用萬用表測(cè)量電阻值，檢查導(dǎo)線的通斷。充配電總成插座B74/12針→B74/13針檢查高壓電控總成插座B74/12、23號(hào)針端子有無彎曲和斷針等現(xiàn)象，使用萬用表測(cè)量?jī)舍樦g的電阻值，檢查高壓電控總成內(nèi)部互鎖線的通斷。高壓電控總成插頭B74/13腳→BMC插頭BK45(B)/5腳導(dǎo)線拔掉兩個(gè)連接器，找對(duì)兩個(gè)測(cè)量端子，使用萬用表測(cè)量電阻值，檢查導(dǎo)線的通斷。BMC插頭BK45(B)/10腳→高壓電控總成插頭B74/14腳導(dǎo)線拔掉兩個(gè)連接器，找對(duì)兩個(gè)測(cè)量端子，使用萬用表測(cè)量電阻值，檢查導(dǎo)線的通斷。高壓電控總成插座B74/14針→B74/15針檢查高壓電控總成插座兩個(gè)針端子有無彎曲和斷針等現(xiàn)象，使用萬用表測(cè)量高壓電控總成插座兩個(gè)針端子之間的電阻值，同時(shí)操作慢充插頭的通斷。高壓電控總成插頭B74/15腳→BMC插頭BK45(B