新能源汽车维修专题-11

如果你干过汽车电工，肯定对电路插头很熟悉，所有的电气元件，无论是传感器还是执行器，都要通过这些插头和线束连接，插头检查起来也很简单，看它通断是否正常就可以了。

新能源汽车高压系统的元器件，也要通过插接件来连接，但是这些插接件比较特殊，通常都会采用所谓的“高压互锁”设计。这节课，我们就来学习一下，什么是“高压互锁”？

新能源汽车线束

高压互锁（High Voltage Inter-lock）， 简称HVIL，也叫危险电压互锁回路。按照ISO 6469这个国际标准，也就是针对电动汽车的电气安全标准，新能源汽车的高压部件（及其接插件）都要求配备高压互锁装置，目的就是为了提升电动汽车在使用和维修过程当中的安全性。

可以这么说，这个高压互锁就相当于电动汽车的“生命锁”，它是一项应用于新能源汽车高压系统的核心安全保护技术。我们要干好新能源汽车维修，就必须了解这项技术。

高压互锁的设计初衷，就是为了“灭弧”

具体来看看，这个高压互锁设计，到底是什么样子的？其实它的奥妙，就在于高压系统的那些插接件上。

通过前面的课程，大家应该都很清楚，新能源汽车的高压系统，走的都是高压直流电。正因为电压很高，动辄几百伏，所以插接件需要要有特殊的设计，不能“带电插拔”！因为如果在插拔的过程当中，线路还存在高压电，在连接或断开的瞬间，端子两端的高压电就会击穿空气拉出电弧，对周围的人员和设备造成伤害。

那么怎么才能避免“带电插拔”，防止产生电弧呢？聪明的工程师用一个简单的设计，就实现了这一功能。具体方法就是，在插接件的内部，额外增加一组低压线路，它就像是一套"神经系统"，通过这个低压信号的回路，来监控所有高压部件的连接状态。而且在断开和连接这个插接件的时候，这个低压回路比它所控制的高压回路更早断开、更晚接通，这个原理其实有点像咱们修传统燃油车经常碰到的继电器，它的基本原理，就是用低压来控制高压，用小电流来控制大电流。

新能源汽车有众多高压部件

大家来看一下这个插接件的详细结构图，就知道怎么回事了？在这插接件里面，高压端子都比低压端子长，所以，在插入连接时，先连接高压端子，再连接互锁端子；而当断开连接时，先断开互锁端子，再断开高压端子。从而保证低压监测回路要比高压电路后接通、先断开，且间隔一定的时长。

高压互锁

当我们连接高压插头的时候，虽然高压回路率先接通，但是因为之前高压回路是断开的，高压系统实际处于“下电”状态，高压线路都是没有电的，所以不用担心会产生电弧。当插头几乎完全插到底之后，低压回路才会被接通，也只有控制模块（BMS电池管理系统或者VCU整车控制器）接收到低压回路已接通的信号之后，才会允许高压系统“上电”。这样一来，在后续“上电”的过程当中，由于高压回路已经连接得很稳固了，自然也就不会产生任何电弧。

反过来，当我们拔下高压插头的时候，最先被切断的则是低压回路，一旦控制模块（BCU、VCU）监测到低压回路已断开，就会瞬间快速切断高压电（也就是“下电”），所以这样也能在高压端子断开的时候，有效避免电弧的产生。当然，我们在对新能源汽车进行维修的时候，按照安全操作规范，还会有一个主动“下电”的操作过程，比如断开维修开关、断开启动电瓶，这样可以让车辆提前“下电”，算是双保险吧。

顺便说一下，除了新能源汽车的高压系统插接件会采用高压互锁设计，为了提升安全性，某些高压部件的盖板也会有高压互锁装置，如果盖板没安装到位，低压回路不接通，也会锁定高压不让“上电”。

高压线束示意

通过串联方式，还能监测整个高压系统回路

这个高压互锁的设计初衷，当然主要就是为了保护我们的维修人员。除此以外，它还能起到其他更多的安全保护作用。

比如，它能通过低压回路来监测整个高压系统，看这个闭环回路是否连接良好，有没有哪个插接件出现了松动、接触不良的状况，如果控制模块识别到有这种故障征兆，就会采取合理的措施来应对。

如果车辆是在行驶过程当中出现高压系统连接不良的状况，这时候直接切断高压电源，可能会导致严重的交通事故。这种情况下，除了会有警告灯和警告音提醒驾驶员外，车辆控制系统会强制降低驱动电机的输出功率，使车速降低，迫使车辆处于低速运行状态，让整车高压系统在较小的负荷下运行，尽量减低高压危险的发生，同时也给驾驶员足够的时间和机会寻找合适的地点减速停车。

但是如果是在车辆启动过程中发现异常，系统干脆就停止上电，这样就能避免车辆带病行驶危及驾驶安全。

仪表显示高压系统故障

前面我们详细讲解过新能源汽车的高压系统，大家有机会可以看一下实车，类似电池管理器、电机控制器、车载充电机等等这些核心高压部件，它们那些连接高压电缆的橙红色插接件，都会采用高压互锁设计，插接件的内部，除了较粗的高压端子，都有一组又短又细的低压端子。

通常这些高压系统插接件的低压回路，会通过串联的方式来形成闭环回路，只要其中某一个部件的插接件出现虚接或者断路，整条线路就无法形成回路，一旦出现这种异常状况，就会被控制模块（BMS或VCU）检测到，车辆就会报高压互锁故障。当然，这些高压部件的低压检测回路会有不同的组合方式，需要根据车辆的线路图来进行检修。

提醒大家注意的是，不同的车，低压回路的具体检测方式以及高压互锁故障的触发机制也会有所不同。比如，有的车直接通过12V供电形成回路，通过监测接入控制模块的信号线电压是否正确，以此判断是否存在插接虚接或断路状况。针对这类车，我们用一个电压表就能进行检测。

有的车监测方式更加复杂，它是通过给低压回路输出方波信号（占空比信号）来进行脉冲计数，如果控制模块接收到的信号连续丢失N个脉冲，就会触发高压互锁故障。这种情况下，我们可能就要用到示波器来观测脉冲波形。

车在控制系统自动监测

常见故障原因及检查方法

前面说了，车辆的控制单元一旦发现高压系统回路出现虚接、断路，就会报高压互锁故障，车辆就无法正常启动或行驶，这时候仪表通常会有相应的故障提示（有的会亮高压互锁故障灯LOCK），我们连接诊断仪读取故障内存，还会读到有高压互锁相关的故障码（常见如P0A0A11、P1A6000等）。

高压互锁故障通常是源于导致低压监测回路信号中断的物理或电气问题。最常见的故障点是：高压连接器（插头）因振动、磕碰导致‌松动、虚接或脱落‌；连接器内部互锁针脚‌弯曲、退针或接触不良‌‌。当然，‌‌也有可能是‌部件内部故障‌，比如高压部件（如电机控制器、电池包内部）的互锁线路或开关本身‌损坏‌。极少数情况是因为‌软件或信号问题‌，比如控制系统（VCU/BMS）程序误判或受到电磁干扰。

新能源汽车检修

所以，高压互锁故障检修起来不算复杂，说到底就是个线路通断的问题，将车辆安全下电之后，参照线路图的走向进行测量排查，只要你足够细心，应该都能找到真正的故障点，有经验的电工，对于复杂串联回路，会采用“二分法”进行分段检查，这样能提高检查效率。‌‌重点要检查所有高压部件（电池包、电机控制器、充电口等）的‌插接件是否有明显松动、破损或进水痕迹，如果插接件都没有问题，再检查高压部件的内部检测回路‌。

总之，只要搞懂原理、理清思路，就能轻松搞定高压互锁故障。

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