刘刊 牛阿慧 闫炳强

摘 要：为保证新能源汽车的用车安全，主机厂普遍采用高压互锁技术，本文概述了新能源汽车高压互锁的作用、设计原则、接口和工作原理，介绍了比亚迪e5的高压系统，分析了比亚迪e5高压互锁典型故障案例，总结了比亚迪e5高压互锁系统的故障诊断思路和方法，为相关售后维修工程师的提供参考。

关键词：新能源汽车 高压互锁 工作原理 故障诊断

1 引言

新能源汽车的关键技术是采用先进的能量燃料电池、控制系统、PDU、OBC、PTC和其他复杂的元件，它们的有效配合，使得新能源汽车的性能大大提升，而且这些元素也可以在车辆的各个方面进行有效的控制，从而实现车辆的安全和可靠性。由于技术的进步，300V以上的超高工作电压和超过100安的超大功耗，使得安装、使用、检测、维护等方面的技术难度大大增加，故各大主机厂普遍采用高压互锁技术，该技术可以提高车辆的用车安全与高压系统的维修效率，对新能源汽车的普及有积极意义。

2 高压互锁技术

高压互锁（HVIL），是高压互锁回路的简称，也称为危险高压互锁回路[1]。

2.1 高压互锁的概念

高压互锁是指通过低压信号来监测车辆高压回路的一种方法，可以识别高压回路的完整性，如果高压回路异常，其高压输入将会被切断。

采取高压互锁技术，可以有效地监控并识别出可能发生故障的位置，从而实现对整车高压系统的有效控制。这种技术不仅可以有效地防止故障发生，而且还可以有效地提升车内人员与车辆设备的安全性。

2.2 高压互锁的设计原则

2.2.1 高压互锁回路须能实时监测车辆高压回路的连接状态。

2.2.2 高压插接器都应具备机械互锁功能，高压互锁回路先于高压插接器断开，后于高压插接器接通。

2.2.3 所有高压插接器在正常情况下，不能自动被通断。

2.2.4 识别到高压互锁回路异常時，车辆须有报警提醒驾驶员，如仪表警告灯或警告音、光等，同时高压回路的高压输入可被VCU或BMS自动切断。

2.3 高压互锁接口

高压插接器包含插接器壳体、低压信号导电件、高压导电件和监测器及监测线路等，高压插接器分公端子和母端子，两个端子都设置有高压端子和互锁端子，且其端子长度不同，一般来说高压端子比互锁端子稍长，可实现高压端子先于低压端子连接，高压端子后于低压端子断开，如图1、图2所示。

2.4 高压互锁系统工作原理

车辆高压互锁系统的工作原理如图3所示，高压互锁系统主要包括高压回路和高压互锁回路[2]。车辆上的动力电池、DCDC、空调压缩机、高压互锁监测器（一般设置在VCU或BMS上）、电动机/发电机通过串联方式组成高压回路；而高压互锁回路由车辆低压蓄电池供电，主要由插接器和低压导线组成。

2.4.1 低压系统检测高压系统的连接状态

高压互锁信号回路设置在高压插接器的接口上，其与高压回路不同[3]。VCU或BMS通过高压互锁信号回路的闭合状态，来检测车载高压设备是否处于良好的状态，从而为其提供高压供应。通过建立高压互锁信号回路，可以实现对高压供电系统的实时监测。

2.4.2 低压互锁回路比高压回路的动作快

高压回路的电源是车辆动力电池[4]，低压回路的检测用电源是车载12V低压电源，低压信号的中断代表着某个高压插接器的松开。监测点会将高压互锁信号回路的任何异常传递给VCU或者BMS，VCU或BMS系统完成整车的高压回路的下电操作，以确保车辆的安全。

3 比亚迪e5高压互锁系统介绍

比亚迪e5高压互锁系统仅设计有结构互锁，包括高压动力电池、电池管理器、高压电控总成、PTC等，高压互锁是由BMS来检测的，由BMC01的1号针脚（W线）输出PWM信号，经过PTC、高压电控总成、动力电池包后再回到BMC02的7号针脚（W线），如图4所示，图中数字代表控制模块互锁针脚号。

4 比亚迪e5高压互锁系统故障诊断与排除

4.1 比亚迪e5高压互锁故障的现象

车辆起动时的高压互锁故障会使得车辆不能连接到高压电源，车辆不能起步；行进途中的高压互锁故障，会使得车辆进入蠕行模式，司机加减油门车辆动力不变化。

同时车辆还会使用警告灯、警告音等形式提示司机[5]。

4.2 比亚迪e5高压互锁引脚号

4.2.1 比亚迪e5高压互锁“+/-”引脚号

比亚迪e5高压互锁“+/-”引脚号分别是22和23，如图5所示。

4.2.2 比亚迪e5电池管理器接口中高压互锁引脚号

比亚迪e5高压互锁输入输出信号电线的颜色都是白色，在ON档/OK档/充电的条件下，针脚输入的正常值是PWM脉冲信号。

如图6所示，比亚迪e5高压互锁的输入信号的连接端子是BMC02-7～GND；比亚迪e5高压互锁的输入信号的连接端子是BMC01-1～GND。

4.3 比亚迪e5高压互锁的故障代码及描述

在BMS报高压互锁故障时，我们首先需要通过测量BMC01的1号针脚与BMC02的7号针脚（线束端）是否导通来判定真互锁还是假互锁：若导通，则为BMS误报，确认BMS本身有无故障；如不导通，则需要根据互锁回路来进一步确认互锁的故障点。

4.4 比亚迪e5高压互锁典型故障案例分析

4.4.1 故障现象

车辆行驶中仪表提示驾驶员请检查动力系统，警告灯灯亮。

4.4.2 故障原因分析

（1）高压系统故障；

（2）线束故障；

（3）BMS 故障。

4.4.3 故障诊断过程

（1）高压回路连接状态监测

比亚迪e5电池管理器的数据流与高压回路的连接状态如图7所示。

（2）使用比亚迪e5故障诊断仪调取车辆故障码，提示：一般漏电，且人工无法清除故障码，如图8所示。

（3）依次检查各高压系统，断开PTC加热模块的高压插头，短接PTC高压互锁端子后（如图9所示），车辆可以上电，系统不再报漏电故障，仪表无故障信息提示。

（4）更换PTC加热模块故障排除。

4.4.4 故障维修小结

（1）BMS报一般漏电车辆可以行驶，报严重漏电车辆无法行驶；

（2）判定一个高压模块或高压线束漏电时，尽量再将高压模块或线束插头插上去确认故障是否再现，避免零部件误判；

（3）PTC正极或负极对地绝缘阻值一般为 1MΩ以上。

5 结论

本文论述了新能源汽车高压互锁的作用、设计原则、接口和工作原理，以比亚迪e5电动汽车为例，介绍了比亚迪e5的高压系统，分析了比亚迪e5高压互锁典型故障案例，总结了比亚迪e5高压互锁系统的故障诊断思路和方法，为相关售后维修工程师的提供参考。

河北省大学生科技创新能力培育专项项目（2021H011006）；河北工业职业技术大学校级自然科学研究项目（zky2020007）。

参考文献：

[1]柯裕伟.新能源汽车高压互锁原理及故障诊断技术探究—以吉利帝豪EV300为例[J].时代汽车，202207：122-124.

[2]沈同春.新能源汽车高压互锁系统的原理及故障诊断技术研究[J].时代汽车，2021（03）：91-92.

[3]高窦平，张小兴.刍议新能源汽车高压互锁系统的原理及故障[J].价值工程，2022，38（26）：160-161.

[4]张仁峰，赵晓清.新能源汽车高压互锁系统原理及故障诊断[J].湖北农机化，2021，0（16）：69-69.

[5]闫云敬，韦雪薇.新能源汽车高压互锁系统故障分析[J].时代汽车，2020（15）：84-85.