01
新能源汽车高压上电步骤
新能源汽车启动后，首先是低压系统的唤醒与自检。当确定系统无故障后才允许高压上电。（如图1所示）
①高压上电第一步，电池管理系统BMS控制负极接触器（K-）和预充接触器（Kp）闭合，对电机控制器内的母线电容C进行预充电。当母线电容内电压VC与动力电池电压VB差值达到规定值时，预充完成。
②BMS检测到预充完成后，控制正极接触器（K+）闭合，正式对外部负载输出高压电，然后控制预充接触器（Kp）断开。此时，仪表显示OK灯或READY灯点亮，高压上电完成。
在此期间，BMS会实时监测系统状况，如发生绝缘、高压互锁等严重故障时，控制K+和K-断开，停止上高压电。
02
预充控制分析
新能源汽车高压上电时，都要先进行预充，对电机控制内的母线电容预充电。因为母线电容在高压回路中与动力电池并联，当动力电池输出高压电时，必然会对电容进行充电，而电容在被充电的瞬间，电阻几乎为零，相当于导通。
如果高压上电时，直接闭合负极接触器（K-）和正极接触器（K+），相当于直接将动力电池正负极接通，此时动力电池等同于短路，回路中产生瞬时大电流将损坏高压回路及高压部件。
因此高压上电时，先闭合负极接触器（K-）和预充接触器（Kp），高压电经过预充回路后再对母线电容充电。由于预充回路中串联有预充电阻（R），根据欧姆定律I=U/R,预充过程中的电流减小到高压回路可以承受的范围，利用预充电阻的限流作用，保护高压回路及高压部件。当母线电容电压VB升高的到与动力电池电压VB之差（ΔV）足够小，达到设定值时（如图2所示，有的车型设定为ΔV≤50V，有的车型设定为ΔV≤VB×10%），BMS判定预充完成，并控制正极接触器（K+）闭合，然后控制预充接触器（Kp）断开，车辆正常上高压。
03
母线电容分析
通过上述分析可知，新能源汽车高压上电时的预充主要是针对电机控制器内的母线电容，通过预充保护高压回路及高压部件。电机控制器里为什么设置母线电容呢？
新能源汽车高压回路上有很多高压用电设备，其中电机驱动系统是最主要的用电系统，电机控制器将高压直流电转换为三相交流电控制驱动电机运转。而电机控制器对驱动电机的控制需要根据车辆的实际行驶需求实时调整，因此不同的行驶工况下，电机控制器消耗的电能是不同的，随时都在变化。
这就会导致动力电池母线电压出现较大的波动，影响各高压用电设备的工作稳定性，进而影响新能源汽车工作状态和驾乘体验。因此在电机控制器中设置母线电容，最主要的作用就是平衡母线电压波动。当用电量激增时，电容对外放电辅助供电；当用电量减少时，吸收母线电压储备电能。
但是有了母线电容也会带来另一个问题：当车辆下电后，BMS控制正极接触器（K+）和负极接触器（K-）断开，停止对外输出高压电，但母线电容内仍然存在与动力电池几乎相同的高压电。这就会对新能源汽车的维修带来安全隐患，一般会采用高压系统余电放电回路（如图3所示）在车辆下电后迅速释放掉母线电容里的高压电，保证高压安全。这个过程也叫做主动泄放，若主动泄放回路故障则通过被动泄放回路来放电。
因此，车辆再次上电时，母线电容内是没有电的，为保护高压回路及高压部件免受大电流损坏，就需要先进行预充。
04
接触器结构原理分析
新能源汽车上的接触器本质上是一种带有保护性质的电路控制开关，用于控制动力电池充放电回路的通断，是新能源汽车动力系统的核心元件。如图4所示为接触器结构示意图，为避免高压电路在通断时产生的电弧烧蚀触点，一般为全密封结构，并在内腔充注隋性气体。
接触器的的工作原理与普通继电器基本一致。如图5所示，初始状态下高压触点常开，高压回路断开；线圈通电后产生磁场吸合连接片，触点连通，高压回路接通。这样即可通过线圈内12V低压电控制高压触电回路中的高压电。
接触器控制方式一般有两种，即搭铁控制和拉低控制。比如在长安CS15纯电动汽车上，BMS给接触器线圈一端提供12V工作电源，通过控制另一端搭铁来控制线圈电流的通断，进而控制接触器的通断。而在比亚迪E5纯电动汽车上，BMS同时给接触器线圈的电源端和控制端提供12V电压，此时线圈两端电压相等，无电流流过，触点断开；当需要该接触器工作时，BMS将线圈控制端电压拉低至1V以下，此时线圈内电流从电源端流到控制端，产生磁场吸合连接片，触点连通。
05
总结
新能源汽车高压系统中，由于电机控制器内母线电容的存在，高压上电时为避免瞬间大电流损坏高压回路及高压部件，专门设计了预充控制。即：先闭合预充接触器（Kp），利用预充电阻的限流作用，在完成对母线电容的预充电后再闭合正极接触器，对外输出高压电。两个环节存在逻辑先后关系，如果预充没有完成或预充失败，BMS将不会闭合正极接触器（K+），新能源汽车不能上高压电，仪表OK灯或READY灯将不会点亮。
因此在新能源汽车不能正常上高压电的故障诊断中，要特别关注预充状态动态数据流，若数据显示“未预充”或是“预充失败”，则需要对预充接触器线圈的供电电源、控制信号等进行相应检测，最终确认并排除故障。
文章来源：电控知识搬运工
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