比亚迪e5 车高压电控总成的原理与检修（一）

深圳技师学院 李清明

1 比亚迪e5车高压电控总成的组成

2015年至2018年产的比亚迪e5车采用第2代e平台，高压电控总成安装在车辆的前舱，如图1所示。

图1 高压电控总成的安装位置

1.1 高压电控总成的组成

高压电控总成是将纯电动汽车的双向交流逆变式电机控制器（VTOG）、车载充电器（OBC）、高压配电箱和DC-DC转换器这4个高压电控装置合为一体，又称“高压四合一”。

（1）VTOG控制器。该控制器为电压型逆变器，利用IGBT将直流电转化成交流电，其主要功能是通过收集挡位信号、加速踏板信号、制动踏板信号等来控制电机，根据不同工况控制电机的正反转、功率、扭矩、转速等，即控制电机的前进、倒退、维持车辆的正常运转。此外，还具备充电控制功能，能进行交直流转换，双向充放电控制。该控制器总成分为上、中、下3个单元，上、下层为电机控制单元和充电控制单元，中间层为水道冷却单元。

（2）车载充电器。车载充电器是指固定安装在纯电动汽车上的充电器，根据高压电池管理系统（BMS）提供的数据，能动态调节充电电流或电压参数，执行相应的动作，完成充电过程。

（3）高压配电箱。高压配电箱的功能主要是将高压电池的高压直流电供给整车高压电器，接收车载充电器或非车载充电器的直流电，给高压电池充电，同时还具有电流检测、漏电监测等其他辅助检测功能。

（4）DC-DC转换器。DC-DC转换器是电动汽车动力系统中很重要的组成部分，通过DC-DC转换器给低压电池充电，与低压电池一起为低压电器系统供电。

1.2 高压电控总成的功能

（1）高压电控总成的外部接口。高压电控总成外部接口分为高压接口和低压接口两部分。高压接口有电池包高压直流输入接口（直流母线正极接口、直流母线负极接口）、电机三相（三相交流输出）接口、交流充电（输入交流）N与L1相接口、交流充电（输入交流）L2与L3相接口、直流充电输入接口、空调电动压缩机接口、加热器PTC接口。低压接口有DC-DC输出接口、VTOG控制器低压接口、高压配电箱低压控制接口。

（2）高压电控总成的内部模块布局。高压电控总成内部模块布局如图2所示。主要部件有VTOG控制器（控制板、IGBT驱动板、IGBT）、电容（660 μF母线电容总成、70 μF、25 μF）、接触器、霍尔电流传感器、车载充电器总成、电感及电感温度传感器、继电器电路板模块等。

（3）高压配电箱。高压配电箱主要由接触器、霍尔电流传感器、预充电阻、高压电池包正负极输入接口组成，如图3所示。接触器由BMS控制充放电。

（4）漏电传感器。本车采用直流漏电传感器，如图4所示。当高压系统漏电时，漏电传感器发送信号给BMS，BMS接收到漏电信号后根据漏电情况马上报警或断开高压系统，以防止对人或物品造成伤害和损失。

图2 高压电控总成内部模块布局

图3 高压配电箱组成

（5）VTOG控制器。VTOG控制器由上、下两块电路板组成，上方为控制板（图5），下方为IGBT驱动板（图6）。IGBT驱动芯片采用1ED020I12FA2芯片。IGBT总成固定于IGBT驱动板上，其控制极G、控制极E通过弹簧与电路板上的电路连接，该总成上还有用于检测其工作温度的温度传感器（热敏电阻）。

此车VTOG控制器预留有车辆对放电排插供电功能（VTOL）及车辆对车辆放电功能（VTOV），可通过转向盘上的按键进行设置。

图4 漏电传感器

图5 VTOG控制器上控制板

图6 IGBT驱动板

VTOG控制器主要有驱动控制与充电控制两大功能。驱动控制（放电）是采集加速踏板、制动踏板、挡位、旋变等信号，实现前进、倒车、减速或制动时正反转发电功能；具有高压输出电压和电流控制功能；具有电压跌落、过流、过温、IPM过温、IGBT过温保护、功率限制、扭矩控制限制等功能；具有电控系统防盗、能量回馈控制、主动泄放、被动泄放控制等功能。充电控制具有交直流转换，双向充放电控制功能；具有自动识别单相、三相相序并根据充电电流控制充电方式，根据充电设备识别充电功率控制充电方式，根据车辆或其他设备请求信号控制车辆对外放电的功能；具有断电重启功能，即在电网断电后又供电时，可继续充电的功能；原版的高压四合一车型在直流充电时，具有直流充电升压功能，从而可使用一些输出电压低于比亚迪e5车的通用直流充电柜进行充电。VTOG控制器还包括CAN通讯、故障处理记录、在线CAN烧写及自检等功能。显然，进行驱动控制时电机的三相接触器处于接通状态，而充电控制时电机的三相接触器处于切断状态。

（6）DC-DC转换器。DC-DC转换器及DC低压输出端子如图7所示。DC低压输出端通过正极熔丝盒给低压起动铁电池充电并给整车低压电器系统供电。

图7 DC-DC转换器及低压输出端子

（7）车载充电器。它用于功率不高于3.3 kW的单相交流充电设备充电的场合，适用的充电设备包括便携式充电器、3.3 kW壁挂式充电盒。使用功率大于3.3 kW的单相或三相交流充电设备充电则要经过VTOG控制器进行。拆下上盖的车载充电器如图8所示，可以看出其有两块电路板，需拆下车载充电器内部的上部电路板后，再拆下变压器与下部电路板，车载充电器壳体及下部电路板如图9所示。

（8）电容。该车高压电路中使用的电容为薄膜电容，如图10所示。薄膜电容的耐压可以达到1 000 V DC以上，改善了电容的防潮性和抗温度冲击能力，工作环境温度可达105 ℃～125 ℃。主要由母线电容总成、直流充电升压器的70 μF电容及3个25 μF电容总成等组成。

图8 拆下上盖的车载充电器

图9 车载充电器壳体及下部电路板

图10 薄膜电容

（9）霍尔电流传感器（图11）。高压电控总成中采用了霍尔电流传感器来检测电流。为检测电流方向，有的采用了正、负电源供电。一般需要在线检测霍尔电流传感器的性能好坏，先检查其是否有“+15 V”“-15 V”的电源，若电源正常，则测试霍尔信号（“1 V”对应100 A）并与电源管理器的当前电流进行对比，从而判断霍尔电流的正常与否。

（10）复合母排。高压电控总成中采用了复合母排技术（图12），具有电气安全性高、电磁辐射小、传导发热小、集成度高等优点。

图11 霍尔电流传感器

图12 复合母排