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摘 要：互锁电路检测高压车载电气系统中断路的连接器电路.如果互锁电路中断,将导致高电压蓄电池模块中的保护开关打开,致使整个高压系统断电.互锁电路特性有：发现不导通或短路时,即隔离或切断所有高压源、互锁信号设计为双极性以区分对地短路和对电源短路、互锁电路由高压部件蓄电池管理系统提供和评估等.混合动力技术规定了许多安全预防措施,如高电压部件的所有电缆均为橙色电缆、整个高压车载电气系统配置了大量的绝缘装置等.
关键词：互锁电路；油转换器；保护开关；蓄电池管理系统；安全预防措施
引言
近几年来新能源汽车发展迅速,每年以20%-30%的速度增长,预计到2030年,全世界销量将达到1000万辆.奔驰公司也推出了几款混动汽车,并投放中国市场,收到消费者欢迎,但是也带来了很多问题.新能源汽车与内燃汽车差别很大,大部分从业人员并不具备维修保养新能源汽车得知识和技能,尤其是新能源汽车的工作电压很高,如果操作不当,会造成触电事故.因此有必要推广普及新能源汽车维修知识,本文以奔驰S400 HYBRID混动汽车为例,介绍新能源汽车维修信息.
一、关于高压“互锁电路”信息
互锁电路用于保护高压车载电气系统的操作人员.互锁电路检测高压车载电气系统中断路的连接器电路.如果互锁电路中断,则会导致高电压蓄电池模块中的保护开关断开,高压车载电气系统关闭.
互锁信号（12V/88Hz）在蓄电池管理系统控制模块中产生,并通过串联连接传送至以下部件：
DC/DC转换器控制模块
电力电子控制模块
电动机
电动制冷剂压缩机
蓄电池管理系统、驱动系统和DC/DC转换器控制模块均配备了用于评估互锁信号的电路.
互锁电路为12V电路,通过高压部件控制模块高压线插头串联连接在电路中进行开关.当分开控制模块插头连接时,将通过互锁输入单元和输出单元触点中断互锁电路.互锁电路中断将导致高电压蓄电池模块中的保护开关打开,致使整个高压系统断电,特别是切断电力电子控制模块和DC/DC变换器控制模块（N83/1）的电源.
高压网络部件“互锁电路”示意图,如图1所示.
互锁电路特性：
（1）互锁信号作为导通环跨所有高压部件及其连接点布置.发现不导通或短路时,即隔离或切断所有高压源.
（2）互锁信号设计为双极性以区分对地短路和对电源短路.
（3）两个数字互锁信号电平与车载电气系统电压相同,即0V和+Ubat.
（4）交流频率设计时采用了较低频率,旨在防止EMC干扰.
（5）互锁电路由高压部件蓄电池管理系统提供和评估,其他激活的高压源,如电源电子装置和DC/DC变换器,单独评估互锁信号.
此外,碰撞会触发两级碰撞关闭程序,从而切断高压蓄电池,并使高压车载电气系统放电：
第一级：可逆（不触发气囊〉
第二级：不可逆（电路30c通过烟灰隔离器断开,并触发气囊）
此外,气囊控制模块与发动机控制模块和蓄电池管理系统控制模块之间的附加信号线可确保发动机关闭,且保护开关断开.
二、混合动力车型高压系统IT网络原理（IT等于独立接地（分别接地））（图2）
在混合动力车辆中实施如下保护功能：
直接/间接接触高压电保护
高压线缆绝缘监测
高压线缆电隔离保护
断电保护
检查安全注意事项标签提示
高压互锁电路保护
三、民用高压电IT网络原理
高压安全措施和注意事项的基本功用可利用网络进行说明介绍（如住宅线路）（图3）.
TN等于接地零线（共用接地）
四、高压电基础知识
关于安全电压的定义有两个评判标准：
VDE标准：小于直流48V；小于交流25V
ECE标准：小于直流60V；小于交流25V
VDE指电气、电子和信息技术的联盟,是一家科技联合协会,遵守相关标准和电工技术法规.
ECE：指欧洲经济委员会.
五、应用信息
1.发动机在何种车速下关闭?
车速低于20Km/h时会启用关闭程序.
2.为什么车辆仍配备有12V发电机,而未装备启动机?
DC/DC转换器无法做到在所有行驶条件下都为12V车载电气系统供电.S级轿车中安装了大量与舒适性相关的用电设备,12V车载电气系统的功率要求电流最高可达100A,对应的输出功率为1.2KW.没有足够大的空间来安装这一容量的DC/DC转换器,因此无法实施该解决方案.车辆安装的DC/DC转换器只能为12V车载电气系统提供约0.7KW的输出功率.转换器的效率高于12V发电机.这就意味着虽然转换器的尺寸很小,但仍能降低功率需求.
3.针对混合动力技术规定了何种特殊的安全预防措施?
高电压部件的所有电缆均为橙色电缆,并带有安全性说明
整个高压车载电气系统配置了大量的绝缘装置和最新研发的专用连接器
锂离子蓄电池装在一个全新设计的高强度钢外壳中,可防止其在发动机舱受到碰撞.每个单独的电池也都存放在能够有效消弱物理冲击的专用胶体中.系统还配备了带膜片额爆裂盘的熔断接头（仅在发生多项故障时激活〉和单独的冷却回路,即使内燃机损坏,该回路仍可确保对高压蓄电池进行冷却.内部电子控制器不断监测安全性要求,并立即提示发生的任何故障.
蓄电池电极彼此分开,所有的高电压部件都有单独的线路.所有高电压部件通过导电环相互连接.发生故障时,高压车载电气系统自动关闭.
点火关闭或发生故障时,高压车载电气系统瞬时放电
发生事故时,高压车载电气系统立即完全关闭
电子系统不断监测高压车载电气系统是否短路,并在发生故障时关闭高压车载电气系统.
4.机械损坏（两车相撞）可能导致锂离子蓄电池内部短路.如何防止起火?
电池中的安全阀以及保险丝和开关等电子安全性装置可确保最大限度的防止起火.电子装置提供了防止因蓄电池过度充电而导致起火的双重保护.
5.电力电子装置发生故障将导致何种后果?
如果电子系统发生故障,则髙压车载电气系统关闭.
[参考文献]
[1]蔡兴旺 新能源汽车结构与维修 北京：机械工业出版社,2014.
[2]徐艳民 电动汽车动力电池及电源管理.北京：机械工业出版社,2015.
[3]赵振宇 新能源汽车技术 北京：人民交通出版社,2013.
（作者单位：山东科技职业学院 汽车工程系,山东 潍坊 261053）
奔驰论文参考资料：
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