某混动车型高压互锁故障的分析与研究.pdf
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1、2023.06 Automobile Parts074检测与维修Testing&Servicing收稿日期:2022-09-13作者简介:李新(1990),男,本科,工程师,主要从事汽车动力总成集成工作。E-mail:。DOI:10.19466/ki.1674-1986.2023.06.015某混动车型高压互锁故障的分析与研究李新,李丹,莫明丽,全兴隆,尹继江,李强宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司,浙江宁波 315336摘要:相对传统燃油汽车,混动及纯电动新能源汽车配备高压系统,高压安全是混动及纯电动新能源汽车的重要法规要求,高压互锁回路作为高压安全的一种常用设计,确保了高压系统的安全性和稳定
2、性。针对某混动车型的高压互锁故障,介绍高压互锁原理、诊断机制、故障分析方法,并提出设计优化建议,为后续新能源汽车高压安全性及可靠性提供一种优化方向。关键词:混动;高压安全;高压互锁;诊断机制中图分类号:U469.7Analysis and Research on High Voltage Inter-lock Fault of a Hybrid VehicleLI Xin,LI Dan,MO Mingli,QUAN Xinglong,YIN Jijiang,LI Qiang Ningbo Geely Royal Engine Components Co.,Ltd.,Ningbo Zhejian
3、g 315336,ChinaAbstract:Compared with traditional fuel vehicles,hybrid and pure electric new energy vehicles are equipped with high voltage systems.High voltage safety is an important legal requirement of hybrid and pure electric new energy vehicles.As a common design of high voltage safety,the high
4、voltage inter-lock circuit ensures the safety and stability of the high voltage system.The principle,diagnosis mechanism and fault analysis method of high voltage inter-lock were introduced for a hybrid model,and suggestions for design optimization were put forward.It provides an optimization direct
5、ion for the follow-up high voltage safety and reliability of new energy vehicles.Keywords:hybird;high voltage safety;high voltage inter-lock(HVIL);diagnosis mechanism0 引言相对于传统燃油车,混动及纯电动等新能源汽车均配备高压系统,包含发电机、电动机、动力电池、电加热器、电动压缩机等高压零部件。高压安全是混动及纯电动新能源汽车的重要法规要求,根据国际标准 ISO 6469-32011 电动道路车辆安全规范第 3 部分:人身防电击保
6、护 中规定,电动车辆上的高压部件应具备高压互锁装置1。本文对某混动车型高压互锁系统进行分析,并提出优化建议。1 高压互锁系统本文以某混动车型为例,详细介绍了高压互锁定义、高压互锁系统的结构及原理及高压互锁的诊断机制,并阐述了高压互锁故障的分析方式和故障分类。1.1 高压互锁定义高压互锁(high voltage inter-lock,HVIL),即高压互锁回路,通过低压电器信号检查整个高压系统的完整性及连续性2。国家相关标准 GB/T 18384.120153、GB/T 18384.220154、GB/T 18384.32015 电动汽车安全要求5等相关法规中关于互锁也提出要求:高压连接器非人
7、为自行断开都不应导致车辆产生危险。1.2 高压互锁结构某混动车型高压零部件主要包括动力电池、变速器(集成两个电机及逆变器)、空调压缩机、高压模块,动力电池控制器是 BMS,变速器控制器是 TCM,空调压缩机控制器是 ACCM,高压模块控制器是 DCDC,高压互锁回路示意如图 1 所示。图中通过 3 条高压线束及 6 对高压插接件将所有高压零部件连接在一起。图 1 高压互锁回路示意Automobile Parts 2023.06075Analysis and Research on High Voltage Inter-lock Fault of a Hybrid Vehicle某混动车型高压互
8、锁故障的分析与研究高压零部件工作时使用的是高压电,即动力电池输出的电,但是高压零部件控制器的控制电路,使用的还是低压电。高压互锁低压回路如图 2 所示,其中包含 3段低压线束,即高压电池包线束、发动机舱线束和发动机线束;7 对低压插接件,即 4 对高压零部件上的插接件、2 对对插插件和 1 个高压互锁开关。图 2 高压互锁低压回路高压互锁回路由 5 对高压插接件和 7 对低压插接件共同组成,再由低压线束将整个回路串联起来,形成一个闭环的回路。高压互锁回路分为两路,分别为内部互锁回路(HVIL1)和外部互锁回路(HVIL2)。内部互锁回路监测动力电池内部的互锁回路完整性,外部互锁回路监测除电池外
9、,其余高压零部件的高压插接件连接状态和互锁回路完整性,本文重点分析外部互锁回路。1.3 高压互锁原理各高压零部件内部设计有单独高压互锁回路,高压插接件控制器内部设计有低压互锁回路,高压插接件内部采用 U 型低压回路设计。当高压插接件连接完好时,各高压零部件自己的互锁回路就是完整导通的,如图 3所示。然后通过低压线束及低压插接件,组成一个完整的闭合回路。图 3 高压零部件内部互锁回路基于高压安全需求,新能源汽车在上电过程中,需要进行一系列自检,高压互锁回路检测是其中最重要的一项。只有当互锁回路形成了一个完整的闭环,BMS 认为车辆的高压部件状态正常,才允许接通高压电源6。当检测到互锁回路异常时,
10、证明某高压零部件内部或插接件连接异常,或者高压零部件保护盖存在异常开盖情况,BMS 就会在保证驾驶安全的情况下,进行相关后处理措施。1.4 高压互锁诊断逻辑高压互锁检测电路设计原理如图 4 所示,高压互锁检测回路采用直流源方案,在动力电池内部设计一个恒流源,由电池控制器 BMS 控制。恒流源具有精度高、抗干扰能力强的优点,分流前其稳定输出电流为(12.52.5)mA。通过确定不同监测点的电流差值,可判定互锁回路是否异常。图 4 高压互锁检测电路设计原理由图 4 可知,恒流源持续发 12.5 mA 的电流,电流经过整个回路分流,分流的 I3经过 HVIL 监控回路和 I2合流成 I1,通过检测
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