电动汽车高压部件及其断电检修——以奥迪e-tron为例

奥迪e-tron的高压系统中可产生高达约450V的直流电压。需要注意的是，即使车辆已停止工作了，高压系统也可能是带电的，比如给动力蓄电池充电、使用驻车空调以及动力蓄电池在给12V蓄电池充电等情况。高压部件在车上的分布如图1所示。

图1　奥迪e-tron高压部件在车上的分布

对车辆高压部件的检修，只能在不带电状况下进行。为此检修前必须先给高压系统停电，随后要验电（就是确认系统不带电）。停电的操作方式按照电工学的五点安全规程执行。五点安全规程包括停电、严防设备重新合闸、验电、接地和短路以及遮盖住或者用拦道木拦住附近带电的部件。

如图2～4所示，车上设置有警示标签，用于提示供电方面的危险。用户、维修和服务站人员以及技术救援和医疗救援人员必须注意这些警示内容。

图2　发动机舱内的警示标签

图3　带有“Danger”字样的警示标签

图4　动力蓄电池专用警示标签

1. 动力蓄电池

（1）动力蓄电池的结构　动力蓄电池的结构如图5所示，动力蓄电池1 AX2用螺栓固定在车辆中间，用于支承车身。36个蓄电池模组分为两层，蓄电池壳体通过一根等电位线与车身相连。

图5　动力蓄电池的结构

如果车辆长时间停放不用，那么动力蓄电池的充电状态也会下降，因为它总是会自动地给12V蓄电池补充电能。如果动力蓄电池的充电状态降至低于10%时，那么就不再给12V蓄电池补充电能。如果温度低于-30℃，驱动系统就无法激活。如果温度高于60℃，接触器就会脱开（若是在点火开关接通时，则接触器不会接合）。温度在-8～56℃时，动力蓄电池可以把全部蓄电池功率用于交流驱动装置。

（2）蓄电池冷却系统　蓄电池冷却是在冷却液循环系统中来实施的。蓄电池模块通过导热体将热量传至蓄电池壳体。蓄电池壳体上有用导热胶粘接的散热器，冷却液就流经该散热器。动力蓄电池冷却液温度传感器G898和动力蓄电池冷却液温度传感器2 G899用于侦测动力蓄电池上游和下游的冷却液温度。动力蓄电池内部的冷却液靠动力蓄电池冷却液泵V590来实现循环。在温度低时，动力蓄电池在充电中可通过高压加热器（PTC）来加热。

2. 动力蓄电池充电器

两个充电器（图6）安装在车辆前部电机的上方。充电器2是选装的，充电功率为22kW。三个整流器将操纵单元或充电桩上的交流电压转成直流电压，给动力蓄电池1 AX2充电。每个整流器的最大工作能力为16A。充电电流分配取决于实际的充电电流。传输是通过线圈感应（电流隔离）实现的。因此，交流网与车上高压系统之间，是没有导电连接的。充电器连接在动力蓄电池开关盒SX6上。充电电流是通过开关盒内的一个熔丝输送到动力蓄电池的。充电器通过一根等电位线与车身相连，中间电路电容器会被动放电。

图6　动力蓄电池充电器1和2的外观

集成的动力蓄电池充电器控制单元J1050和动力蓄电池充电器控制单元2 J1239连接在混合动力CAN总线上。动力蓄电池充电器控制单元J1050是主控制器，动力蓄电池充电器控制单元2 J1239是从控制器。与奥迪e-tron充电系统或者充电桩的通信是通过CP和PE接口用PWM信号或者动力线通信来进行。

在通过CHAdeMO或者China-DC-充电插座用直流电来充电时，是采用CAN总线来与充电桩通信的。在直流充电时，整流器就不工作了。充电和空调的时间设置存储在高压充电器控制单元J1050内。

3. 电动空调压缩机V470

电动空调压缩机V470安装在车辆前部（图7）。电动空调压缩机属于温度管理系统部件，能够对车内空间进行制冷，对车辆高压部件进行冷却，驻车空调功能以及热泵功能。通过动力蓄电池开关盒SX6内一个熔断器来供应高压，集成的空调压缩机控制单元J842通过LIN总线来与温度管理控制单元J1024相连。充电和空调时间设置存储在高压充电器控制单元J1050内。

图7　电动空调压缩机V470

4. 高压加热器（PTC）

高压加热器（PTC）（图8）属于温度管理系统部件，能对车内空间的空气进行加热，对动力蓄电池的冷却循环管路进行加热以及用于驻车加热。高压加热器安装在车辆前部，通过动力蓄电池开关盒SX6内的一个熔断器来供应高压电。高压加热器Z115集成有控制单元J848，高压加热器2 Z190集成有控制单元J1238，控制单元J848和J1238通过LIN总线连接温度管理控制单元J1024。

图8　高压加热器（PTC）Z115和高压加热器2（PTC）Z190

5. DC/DC变换器A19

DC/DC变换器A19（图9）， 安装在车辆的右前部， 采用冷却液循环来冷却。DC/DC变换器A19为独立部件，其作用是将397V的高压转换成12V车载电压，其功率高达3kW。传输是通过线圈感应（电流隔离）实现的。因此，高压系统与12V车载供电网之间，是没有导线连接的。DC/DC变换器A19通过开关盒SX6内的一个熔断器连接在动力蓄电池上。如果车辆长期停放不用且动力蓄电池有足够的电的话，那么会给12V蓄电池充电。

图9　DC/DC变换器A19

充电过程会自动起动，这时高压系统处于激活状态，高压部件全部带电。DC/DC变换器A19通过一根等电位线与车身相连。中间电路电容器会主动或被动放电。DC/DC变换器A19的控制单元连接混合动力CAN，诊断地址码为8104，通过开关盒SX6内的一个熔丝连接在动力蓄电池上。

6. 安全线

如图10所示，安全线分为4部分：安全线1穿过蓄电池调节控制单元J840、电动空调压缩机V470、高压加热器2（PTC）Z190、高压加热器（PTC）Z115、保养插头TW和动力蓄电池开关盒SX6 ；安全线2在DC/DC变换器A19内；安全线3在动力蓄电池充电器1 AX4内；安全线4在动力蓄电池充电器2 AX5内。

图10　安全线的结构

车上的这些安全线是12V环形线， 穿过高压部件。蓄电池调节控制单元J840、DC/DC变换器A19、动力蓄电池充电器1 AX4和动力蓄电池充电器2 AX5会把状态报告给数据总线诊断接口J533。如果某个安全线中断，比如拔下插头，那么诊断接口J533就会从相关的控制单元处获得信息，并通过组合仪表CAN总线让组合仪表控制单元J285把信息显示给驾驶人。关闭端子15是可以继续行驶的，但无法再次激活驱动系统。

7. 等电位线

等电位线连接高压部件外壳与车身搭铁，每个高压部件都至少有1根等电位线（动力蓄电池通常2根）。等电位线的所有的接触面应洁净且无油脂（图11），导线截面不可因线缆断裂而减小，等电位线接触电阻增大或在出现故障时，无等电位保护。

注意：等电位线连接螺栓有拧紧力矩要求！

图11　等电位线的接触面要求

8. 保养插头TW和供电熔丝

（1）保养插头TW　保养插头TW位于车辆左前部（图12、图13），它是动力蓄电池接触器的12V控制电路的电气连接，也是安全线的构件。如果保养插头脱开，那么安全线也即断开，接触器的12V控制电路也断开。

图12　保养插头TW的安装位置

图13　保养插头TW上的提示标签

（2）供电熔丝　如图14、图15所示，接触器控制电流的供电熔丝位于行李舱内左侧的熔丝支架上，带有提示标签。

图14　供电熔丝的安装位置

图15　供电熔丝的提示标签

9. 动力蓄电池充电

动力蓄电池充电示意图如图16所示，可用交流（AC）或者直流（DC）来给动力蓄电池充电。充电插座上的直流接口（DC）连接在开关盒上，直流电就直接输入到动力蓄电池内。充电插座上的交流接口（AC）连接在动力蓄电池充电器上。在充电器内，交流转换为直流，并通过开关盒输入到动力蓄电池内。

注意：在充电过程中，高压系统就处于激活状态了，高压部件也都带电了。

图16　动力蓄电池充电示意图

1. 保养接头的断开

如图17所示，保养接头位于前舱中，在开始保养作业之前必须拔下其插头，以使高压系统断电。绿色的接头是4引脚接头，可将控制电路与电源接触器断开，并可以用挂锁固定。因此，保养接头用于断电。

保养接头TW作为车辆断电认证的一部分，由高压技师断开。在紧急情况下由紧急服务或急救人员断开，以关闭高压系统。

图17　高压部件在前舱中的分布

2. 熔丝架中的紧急切断连接

如图18所示，标有黄色标志的熔丝用于关闭高压系统。如果拆下此熔丝，蓄电池调节控制单元J840的电源（端子30）将中断，高压系统将停用。黄色标志有助于急救人员在发生事故时迅速找到熔丝。

图18　熔丝架中的紧急切断连接

3. 行李舱中的紧急切断连接

行李舱中安装了一个用于紧急服务的紧急切断连接，其作用与熔丝作用相同，切断这根线缆也会使系统断电。

4. 安全电路

操纵管路现在仅通向保养接头TW，这是因为所有高压接头的接触保护都已得到改进。仍由蓄电池调节控制单元J840进行评估。如果安全电路断开，高压系统将立即停用，高压触点（电源接触器）将断开。驾驶人可通过仪表板嵌入件显示屏上的红色e-tron符号得到通知。

以上内容摘自《汽车电工入门（彩色图解+视频）》。

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文章制作：李崇康

责任编辑：谢　元

审核人：张   萍

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