Discussion on the Principle and Fault of High-voltage Interlocking System for New Energy Vehicles
高窦平 GAO Dou-ping；张小兴 ZHANG Xiao-xing
（云南交通运输职业学院，昆明 650300）
（Yunnan Vocational College of Transportation，Kunming 650300，China）
摘要：在进入21世纪的第二个十年后，新能源汽车时代正式到来，它受到了国家及市场的高度欢迎，这不仅仅因为新能源汽车拥有良好的节能环保技术，还因为它在许多局部细节技术应用方面也实现了革新，例如高压互锁系统就是新能源汽车新功能体系中的重要组成部分，它能够保障新能源汽车安全行驶，提高汽车运行效率。本文刍议新能源汽车高压互锁系统的发展现状和系统工作原理，并提出它所存在的故障问题与具体解决办法。
Abstract: After entering the second decade of the 21st century, the era of new energy vehicles officially arrived. It has been highly welcomed by the country and the market, not only because new energy vehicles have good energy-saving and environmental protection technologies, but also because the application of local detail technology has also achieved innovation. For example, the high-voltage interlocking system is an important part of the new energy vehicle new functional system. It can ensure the safe driving of new energy vehicles and improve the operating efficiency of automobiles. In this paper, the development status and system working principle of the high-voltage interlocking system of new energy vehicles are discussed, and the fault problems and specific solutions are presented.
关键词：高压互锁系统；新能源汽车发展现状；工作原理；故障；解决方法
Key words: high-pressure interlocking system；development status of new energy vehicles；working principle；fault；solution
中图分类号：U472 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）26-0160-02
0 引言
高压互锁系统的提出与应用已经成为当前新能源汽车建设体系中的关键，它充分考虑到了新能源汽车的具体使用方式、使用年限、外部因素良好应对情况，保证高压互锁系统未来发展的功能应用有效性。当然，在高压互锁系统中也是存在诸多故障问题有待解决的，需要考虑应用多元化技术应用方法尝试解决故障问题。
1 关于新能源汽车的高压互锁系统概述与发展现状
新能源汽车在节能应用方面体现出了较大优势，但人们依然在怀疑它的安全性问题。最初纯粹的电动汽车上是没有任何安全机制用以保护人身安全的，但目前的新能源汽车希望解决这一问题，所以它引入了高压互锁系统。
1.1 高压互锁系统的概述与工作原理
ISO 6469-3:2001《电动汽车安全技术规范第三部分：人员电气伤害防护》中明确阐述了高压互锁装置的基本内涵，它是目前所有新能源汽车上都会配备的重要高压防护安全部件，不过传统中的新能源汽车中是没有一套完整健全的高压互锁系统的，对它的基本概念阐述也并不清楚。高压互锁本身是一种危险的电压互锁回路系统，它主要利用电气小信号检查整个高压产品，它的主要检查对象包括了高压产品导线、连接器和护盖，在检查中会对正在运行的电气设备连续性与完整性进行全面分析，并在回路识别过程中发现异常问题并马上断开高压部分。换言之，它就是合理利用低压信号监视高压回路完整性，是一种有关新能源汽车电路高低压电源运行安全设计方法。
在新能源汽车中，高压互锁系统的应用功能发挥突出，应用工作原理清晰，具体就是通过低压回路作用，针对高压系统中的导线、电气、导线连接器、电气控制器以及高压保护盒盖进行专门监测与分析，最终形成一套构造特殊且功能重要的“危险电压互锁回路”，如图1、图2。
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结合图1、图2分析高压互锁系统的运行过程，在充分合理利用小电池的过程中信号被发出，针对高压回路的完整性、功能性展开深入检测与分析，并体现两点关键内容：第一，对高压回路的运作过程进行分析，回路表现为断开状态，此时高压互锁系统表现为失效状态，且新能源汽车的自身操作无法实现高压状态，当汽车在形式过程中无法实现高压互锁功能，在如此状况下车辆会选择自动报警，且切断所有高压操作内容，汽车本身与高压互锁系统表现出相互一致的技术操作逻辑思维。
1.2 高压互锁系统的设计作用
新能源汽车本身是具有高压风险的，例如高压系统会在车辆行驶过程中突然断电，导致车辆失去其应有动力，造成该原因的问题主要是高压回路松动脱落，通过高压互锁信号可以检测到这一问题，当问题检测完毕后要上报VCU报警信号，为VCU预留相应处理时间。再一个风险点就是人为误操作行为，在没有高压互锁回路的支持情况下，在高压线路断开瞬间时高压会直接击穿空气中的两个期间两端位置，形成较为强烈的拉弧现象，这一现象发生时间虽短，但是发生温度较高，导电性与能量表现非常强，有可能对断电周围的人员及设备造成极大损伤。
基于上述两点风险，需要在高压互锁系统中设计拥有特殊功能作用的互锁结构模块，例如结构互锁模块和功能互锁模块。结构互锁模块中高压接插件中均带有互锁回路，其中某个接插件一旦带点断开，其动力坚持管理编绘检测到高压互锁回路断路问题，自动保护人员安全，同时报警要求断开朱高压回路电气连接，激活主动泄放功能。
另外是功能互锁，它的作用是在车辆充电过程中，其高压系统会主动限制整整车系统，使其无法通过自身驱动系统驱动，这是为了有效防止可能发生于车辆上的线束拖拽问题和车辆安全事故问题。
1.3 高压互锁系统的应用发展现状
当前我国新能源汽车产业发展正处于初级阶段，许多技术应用也都还在试探期，所以为了提高新能源汽车运行的安全稳定性，合理运用高压互锁系统是非常必要的，通过该系统的功能应用真正落实了新能源汽车中局部元器件的自动化、智能化应用功能，同时它也帮助高压互锁系统实现了其内部功能构造的有效完善。从另一方面讲，它有效弥补了传统新能源汽车中所存在的功能呢不全问题，真正促进了高压互锁系统与系能源汽车的相互有机关联，保证整车系统的专业性能都得到稳步提升[1]。
2 高压互锁系统故障发生成因
要首先接通新能源汽车的高压互锁回路，才能正常实现高压电处理过程，确保高压互锁系统工作运作状态正常。基于系统的日常运行研究，本文分析阐释了高压互锁系统的两点故障原因。
首先，要对高压互锁系统的回路进行分析。如果其没有达到正常接通状态，就会导致新能源汽车上电工作故障，这会为系统带来严重的破坏。正确的做法应该是提升回路故障的检测力度，同时减少不良问题成因。
第二，由于喜多新能源汽车的拥有者并没有对汽车高压互锁系统进行定期维护，因此其系统的创新力度表现不足，这也是高压互锁系统出现故障的原因之一[2]。
3 高压互锁系统的诊断与故障处理
针对高压互锁系统的诊断应该从多方面展开，下文主要结合常见故障状况分析四点，提出高压互锁系统的诊断与故障处理措施。
3.1 PTC故障问题及故障处理
针对高压互锁系统中PTC故障的诊断与判别过程主要要观察其PTC表现是否为完整状态。在绝大部分情况下，PTC内部结构表现简单，所以在测量难度上表现较低。为了有效排除这一故障问题，则需要首先检测PTC元件，发现高压互锁系统是否存在系统运行紊乱问题，再观察其消磁热敏电阻是否存在潜在故障问题。具体方法就是检查热敏电阻是否存在灼烧或阻值变大情况。另外可插入220V交流电源，即简易通电检测法进行检测，如果PTC元件慢慢变暗直到熄灭且存在微亮光则表示PTC是完好的，如果元件亮度变化不明显或者亮度不变，就说明PTC元件已坏。
3.2 线路插头虚插问题及故障处理
在高压互锁系统的故障诊断中需要对其线路插头虚插问题进行有效判别。从整个系统来看，线路插头是相当重要的部分，所以需要围绕它开展检验及分析研究过程，针对低压电池的电压展开有效检验与分析，观察该线路插头的13.8V标准是否达标。同时对高压互锁回路的线束部分进行认真检查，发现可能存在的接插不良表现状态。如果在检查中发现高压互锁系统故障，需要按照常规模式运转操作高压互锁系统，再次判别线路插头虚插情况，并作出正确判定，基于故障细节展开细化处理，保证线路插头虚插故障问题得到合理解决。
3.3 高压电控总成检测问题及故障处理
针对高压电控总成的控制过程存在相当高的检测难度，需要在故障分析过程中对高压互锁系统故障类型进行判别，排除不正确故障类型，可参考四合一故障进行判定，保证高压电控总称检测到位。在检查过程中要积极分析其中的报错信息，例如“空调无法使用”、“请检查动力系统”等等，结合报错提示进行针对性分析[3]。
3.4 动力电池包问题及故障处理
鼓励电池包是新能源汽车的重要元件，它为汽车提供动力，在这其中需要可能出现的动力电池包故障问题进行分析。由于电池包所采用的是磷酸铁锂电池，所以需要对电池包进行分析。电池包本身包含了13个电池模组，采用串联连接方式。针对电池包可采用专业检测仪器对其电压输出直流值进行检测，保证整个电池模组电压保持在633.6V左右，且对动力电池包中的内部内容进行分析。电池包中包含了4个接触器，需要针对4个接触器所关联的小电池部分进行检查。首先启动导线连接器，然后将控制器端盖拆开，装上负极连接线，并启动导线连接器进行转载操作，如此就能重新启动新能源汽车。在汽车中，还有必要明确动力电池包中可能存在的断电问题，用插接器测量端子与端子之间的电阻值，测量结果如果为0.5Ω则表示正常，由此可判断PTC到动力电池包以及电池管理系统的线路连接都是正常的。
4 总结
综上所述，针对新能源汽车中的高压互锁系统工作原理及故障原因进行分析，并结合具体问题具体分析，解决其中可能存在的各种故障问题，希望以此有效提高系统整体的安全稳定性，实现对系统的全面优化与功能创新，保证系统稳定运行，进而直接提高新能源汽车的行驶效率，表现出新能源汽车的较大性能优势。
参考文献：
[1]欧阳和平.新能源汽车高压互锁系统故障分析[J].时代汽车，2018（12）：65-66.
[2]单黎婷，胡立芳，陆敏，等.新能源汽车高压线束高压互锁原理和应用浅析[J].汽车电器，2019（2）：8-10.
[3]李志军，李伟亮.新能源汽车高压互锁系统的原理及故障诊断[J].汽车维修与保养，2017（11）：80-81.
[4]杨忠敏.河北省新能源汽车产业创新路径研究[J].价值工程，2014，33（01）：40-41. |
