电动汽车高压互锁原理、故障诊断及定位思路

深入剖析电动汽车高压互锁机制及其故障诊断方法

图1 展示了电动汽车高压互锁回路端子的构造

图2 揭示了高压互锁回路端子的互锁与断开过程。在纯电动车辆中，新增了诸如电机、电机控制器、DC/DC转换器、高压动力电池以及压缩机等众多高压设备。根据相关电动汽车安全标准，非人为操作导致的高压连接器断开，不应引发车辆危险。图3则详细展示了某电动汽车的高压互锁回路模型。此模型包含两路互锁，其中一路连接VCU、PTC和空调压缩机，其故障不会影响整车高压，但会影响空调制冷和制热功能。另一路涉及VCU、OBC、PDU、DC/DC等关键部件，其故障将直接导致车辆无法上高压。

图3 呈现了纯电动车高压互锁回路的模型。在高压互锁装置检测电路设计方面，存在直流源与PWM两种主流方案。如图4所示，直流源方案通过施加一个稳定的直流源，并监控V1和V2两点的电压变化，以此来诊断高压连接器的状态。而PWM方案则通过引入可控开关，结合VI和V2处的电压检测，能够更精确地识别出回路的多种状态。

图4 展示了高压互锁检测电路的设计原理。此外，图5中的电路具备检测互锁回路断开以及对地短接故障的能力。通过模拟HVIL端子的互锁与断开状态，能够准确判断高压互锁电路的工作状况。只有当线束连接完好无损时，互锁回路才能顺利闭合，从而满足高压电输出的必要条件。

图5 显示了HVIL检测电路的细节。回路故障主要分为开路和短路两大类，具体包括以下几种情况：

1. 高压互锁开关失效，可能由于设计尺寸偏差、盖板结构问题或安装过程中导致的结构失效。

2. 端子退针导致开路，这通常是由于端子质量问题或不当操作引起的。

3. 互锁端子对地短路，虽然回路本身通畅，但对地短路仍会引发高压互锁开路的报警。

4. 动力电池内部故障，当排除其他外部因素后，仍需考虑动力电池本身可能存在的问题。