在當(dāng)今新能源汽車蓬勃發(fā)展的時代，純電動汽車的高壓上電流程及故障診斷顯得尤為重要。本文以某型純電動汽車為例，深入探討其高壓上電流程、控制策略以及故障診斷方法。

高壓上電流程

新能源汽車高壓上電，是指動力電池輸出高壓電，為車輛的高壓用電設(shè)備，如高壓控制盒、電機(jī)控制器、驅(qū)動電機(jī)等提供電力支持。在整個高壓上電系統(tǒng)中，MSD（手動維修開關(guān)）起著關(guān)鍵作用。V1 用于監(jiān)測 MSD 的連接是否良好以及動力電池串聯(lián)回路是否完整；V2 監(jiān)測預(yù)充電阻后的電壓；V3 監(jiān)測對負(fù)載的預(yù)充電壓。通過對比 V1、V2、V3 的電壓值，能夠精準(zhǔn)判斷各接觸器的連接狀態(tài)。此外，PTC 加熱元件可對動力電池系統(tǒng)進(jìn)行保溫，確保其在適宜的溫度環(huán)境下工作。

在行車模式下，高壓上電過程有著嚴(yán)格的步驟。首先，VCU（整車控制器）控制負(fù)極接觸器閉合，隨后 BMS（電池管理系統(tǒng)）控制預(yù)充電接觸器。當(dāng)檢測到預(yù)充電壓達(dá)到目標(biāo)電壓值時，判定預(yù)

充電成功，此時閉合正極接觸器，并斷開預(yù)充接觸器，從而完成行車模式的高壓上電過程。通過采集正常上電過程中 V1、V2、V3 的電壓值并繪制曲線圖，可以更直觀地了解上電過程。例如，在 t1 時刻，動力電池系統(tǒng) MSD 正常連接，模組之間串聯(lián)良好，V1 電壓值為動力電池的額定電壓 500V；t2 時刻，負(fù)極接觸器閉合，由于 V2 與預(yù)充電阻串聯(lián)，其電壓低于 V1；t3 時刻，預(yù)充接觸器閉合，動力電池系統(tǒng)開始對外部高壓電器預(yù)充電，V2 與 V3 并聯(lián)，V2 電壓被拉低，隨后 V2 與 V3 電壓同時升高；t4 時刻預(yù)充電完成，V2 = V3 ≥ 90% V1，此時閉合正極接觸器；t5 時刻預(yù)充接觸器斷開，上電完成。

                    

控制策略

當(dāng)鑰匙置于 ON 擋后，VCU 被喚醒。在 VCU 自檢完成后，會向 CAN 線發(fā)送第 1 幀報文，請求閉合高壓互鎖回路使能，同時喚醒 MCU（電機(jī)控制器）以及 BMS。BMS 自檢正常后，會對互鎖回路信號進(jìn)行監(jiān)控，檢測高壓回路的絕緣狀況，檢查動力電池的 SOC（荷電狀態(tài)）、內(nèi)部單體電壓以及電池溫度，以此判斷整車當(dāng)前處于充電還是行車模式。若符合高壓上電條件，則執(zhí)行上電程序。同時，系統(tǒng)會實(shí)時監(jiān)控駕駛員的鑰匙請求，當(dāng) keyon = 0 時，進(jìn)入低壓電 / 高壓電的下電流程。

在高壓回路的絕緣狀況檢測方面，將動力電池高壓電源作為檢測電源，在動力電池的正負(fù)極以及車輛底盤之間建立橋式阻抗網(wǎng)絡(luò)。通過控制電子開關(guān)管 T1、T2 的通斷，改變 A、B 之間的等效電阻，BMS 通過計(jì)算得到絕緣阻值，并進(jìn)行絕緣性能的判定。此外，整車在高壓上電前必須確保高壓回路的完整性，使高壓處于封閉的環(huán)境下運(yùn)行。通常情況下，BMS 會發(fā)出并監(jiān)測 12V 低壓電氣信號，以此檢測高壓部件、高壓接插件、護(hù)蓋等的連接完整性。

故障診斷

新能源汽車在高壓上電過程中，無法上高壓、READY 燈點(diǎn)亮失敗等故障時有發(fā)生，且不同品牌和車型都可能出現(xiàn)類似情況，故障原因也多種多樣?？偨Y(jié)來看，主要分為以下幾類：

• 初始化階段故障：各控制器未完成自檢，動力電池 SOC 太低，單體壓差過大，動力電池過溫或過冷等。
• 絕緣與互鎖故障：絕緣阻值過低，絕緣監(jiān)測報故障；互鎖回路不完整，無法監(jiān)測到低壓電氣信號，報互鎖故障。
• 執(zhí)行高壓上電階段故障：接觸器的非正常通斷造成預(yù)充電的失敗或超時。

通過具體案例分析，如在負(fù)極接觸器閉合后的 t2 時刻，若檢測到 V2 電壓小于 V1 電壓的 50%，且未到 t3 時刻，預(yù)充接觸器還未閉合，但 V3 電壓已逐漸升高，開始了預(yù)充電過程。此時設(shè)置判定條件：負(fù)極接觸器閉合 V2 ≤ 50% V1，且 120 - 150ms 后，V2 電壓達(dá)到 V1 電壓的 80%，則判定為預(yù)充接觸器粘連故障。又如在 t4 時刻，預(yù)充完成后閉合正極接觸器，若正極接觸器未能正常閉合，100ms 后斷開預(yù)充接觸器，預(yù)充電容通過放電電阻釋放電能，V3 電壓降低。此時判定條件為：閉合正極繼電器，斷開預(yù)充繼電器后，V3 電壓沒有達(dá)到 V1 電壓的 95% 以上，則判定正極繼電器斷路。對于動力電池執(zhí)行上高壓階段出現(xiàn)的其他上電失敗案例，可通過采集分析 V1、V2、V3 的電壓數(shù)據(jù)，判斷在設(shè)定的上電時刻是否執(zhí)行了相應(yīng)的指令，從而推斷出故障點(diǎn)的位置，如 MSD 的未連接或熔斷器燒壞，負(fù)極接觸器粘連、預(yù)充接觸器粘連、預(yù)充電阻燒壞、正極接觸器粘連等。

結(jié)論

針對新能源汽車上電故障問題，結(jié)合上述分析，提出以下建議：

1. 控制器自檢問題：當(dāng)各控制器自檢未完成時，檢查各控制器的 “ON”、“CHG” 或 “WAKEUP” 信號以及相互間 CAN 通信狀況。
2. 絕緣故障：檢查高壓線束是否破損，高壓插接器有無泥沙雜物進(jìn)入，分別檢查高壓部件、高壓線束正負(fù)極對車身搭鐵的絕緣阻值。
3. 高壓互鎖故障：依據(jù)車型手冊找出互鎖回路連接狀況，檢查互鎖回路的導(dǎo)通情況以及電氣信號。
4. 動力電池上高壓階段故障：通過采集分析 V1、V2、V3 的電壓數(shù)據(jù)，判斷在設(shè)定的上電時刻是否執(zhí)行了相應(yīng)的指令，從而推斷出故障點(diǎn)的位置。