1.动力电池对外高压上下电过程控制

图4-33所示为动力电池上下电过程原理图。动力电池对外部负载上电的指令如下。

驾驶人起动车辆，变速杆置ON位，动力电池负极继电器闭合，全车高压系统各个控制器初始化、自检，完成后通过CAN线通报。动力电池对内部电芯电压和温度检查合格、母线绝缘检测合格，动力电池主控盒接通预充继电器（预充继电器与预充电阻串联，然后与正极继电器并联）。动力电池为外部负载所有电容器充电，当充电电压与动力电池电压差值小于5V时认为预充结束，控制闭合主正继电器，对外负载上电。主正继电器闭合10ms后，预充继电器断开，仪表屏幕显示READY，上电结束。当变速杆置OFF位，动力电池主控盒控制主正继电器和主负继电器断开，全车高压下电。在高压上电后如果发生重要故障，主控盒也会断开主正和主负继电器。

2.动力电池高压回路关键控制点的电压检测

在动力电池对外高压上下电过程中，有几个重要时间节点必须检测高压回路的关键控制点。图4-33电压表中V₁检测的是动力电池串连后的总电压U₁，当维修开关MSD插入良好，或者没有配置维修开关时，V₁可以测出总电压。也就是说，电压值U₁可以判断动力电池串联回路的连接是否完好。

电压表V₂检测的是预充电阻之后的电压U₂，预充继电器闭合后高压回路接通，电压U₂随着电容器充电迅速上升。当U₂与U₁差值小于5V时，判定为预充电结束，闭合主正继电器。当预充电时间超过设定时间，系统判断并记录预充电超时故障。正极母线继电器和预充电继电器闭合时间会重叠10ms，保证对外供电流畅。如果电压U₂与U₁相等，预充电继电器判定已经断开，或因故障没有按要求闭合。

负极继电器闭合后，主正继电器和预充电继电器都没有闭合，电压表V₃测得的电压U₃为0V；当预充电继电器闭合，主正继电器断开，电压U₃等于电压U₂；当主正继电器闭合后，电压U₃等于电压U₁。由电压U₁、U₂、U₃的比较，就可以判断各个继电器触点是否按要求正确开闭。

电压U₁、U₂、U₃检测点位置设置在继电器主触点处，通常用螺栓把检测线的线端固定在主触点座上，检测线连接到高压检测盒。图4-34所示是某款车高压回路绝缘检测与继电器开闭状态检测控制盒。

图4-33 动力电池上下电过程原理图

图4-34 高压回路绝缘检测与继电器开闭状态检测控制盒

3.高压回路绝缘状况检测

高压回路绝缘状况检测点设置在正极母线和负极母线接触器主触点处，动力电池金属底壳与车身搭铁良好。通过检测高圧回路正负母线对车辆底盘的绝缘电阻，来判定高压电气系统的绝缘性能。

为检测绝缘电阻，将动力电池高压电源作为检测电源，在电源正极、负极和车辆底盘之间建立桥式阻抗网络，如图4-35a所示。其中绝缘检测电路A点与电源正极相连，B点与电源负极相连，O点与车辆底盘相连。U₀为高压电源的输出电压，I为绝缘检测电路内部电流。R_g1、R_g2分别为高压正、负极引线对底盘的绝缘电阻（可以想象成一个实体电阻），其阻值根据正负母线对搭铁（电池包壳体对车身搭铁）绝缘状况变化而变化。母线对车身的绝缘良好，R_g阻值无穷大；母线绝缘层损坏，R_g阻值会变小。限流电阻R有两个，阻值非常大，有的电动汽车中R的阻值达到20kΩ。(www.daowen.com)

T₁、T₂为电子控制开关管，由高压盒内部控制器通过控制其导通与关断，改变点A和点B之间的等效电阻和电源的输出电流I。根据U₀、I和等效电阻之间的关系，可以计算出R_g1和R_g2。相对电压U₀而言，开关管T₁和T₂的导通电压很小，可以忽略不计。在电动汽车运行过程中，电压U₀随着电量变化而变化，其数值要和电流I同时采集。

图4-35 变阻抗网络电路

如图4-35b所示，当T₁导通、T₂关断时，桥式阻抗网络的等效形式为R_g1与R并联后与R_g2串联。这时，电源电压为U_o1，电流为I₁。

U_o1=I₁（R_g2+R_g1R/（R_g1+R）） （4-3）

如图4-35c所示，当T₂导通、T₁关断时，桥式阻抗网络的等效形式为R_g2与R并联后与R_g1串联，这时，电源电压为U_o2、电流为I₂。

U_o2=I₂（R_g1+R_g2R/（R_g2+R）） （4-4）

当高压电源正、负极引线对底盘绝缘性能较好，满足R_g1>10R以及R_g2>10R时，可以做以下近似处理：

R_g1R/（R_g1+R）≈R （4-5）

R_g2R/（R_g2+R）≈R （4-6）

由式（4-3）～式（4-6）可得：

R_g1=U_o2/I₂-R （4-7）

R_g2=U_o1/I₁-R （4-8）

如果T₁和T₂同时关断时，电流I大于2mA，说明绝缘电阻R_g1和R_g2之和小于250kΩ，电源的正、负极引线电缆对底盘的绝缘性能都不好，检测系统不再单独检测R_g1和R_g2，并立即发出报警信号。绝缘电阻是反映电池用电安全的重要参数，根据人体所能承受的电压范围，当监测到绝缘电阻小于500Ω/V时，电池管理系统即对驾乘人员做出安全警告或做出切断高压继电器动作。