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新能源汽车的高压互锁(HVIL)
发布时间:2023-11-03 浏览:[222]次

本文转载自线束中国,原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/NMrO6JMUAi1EfxmwguTRaw

随着目前电动汽车的不断发展,越来越多的技术人员和用户对电动车的高压安全问题越来越关注和重视,尤其现在更高平台电压(800V及以上)的不断应用。而作为确保电动汽车高压安全的措施之一的高压互锁(HVIL)功能也就越来越被重视,并在不断提高高压互锁(HVIL)功能的稳定性和响应速度。

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高压互锁(High Voltage Inter-lock,简称HVIL),用低压信号管理高压回路的一种安全设计方法。在高压系统设计中,为避免由于高压连接器在实际操作过程中带电断开、闭合所造成的拉弧,高压连接器一般都应具备“高压互锁”功能。

互锁原理

1、作用 高压互锁通过使用低压信号来检查电动汽车所有与高压母线相连分路的完整性,包括:整个电池系统导线连接器、PDU、MCU、DC-DC、及保护盖等。当高压互锁回路断开或完整性受到破坏时,报警装置启动同时断开高压回路,确保人员和车辆安全。

2、控制 当高压电系统接通时,高压互锁的低压电形成完整回路。高压互锁监测器控制单元会向高压互锁低压回路发送一个PWM信号(5V或12V),如果监测不到返回来的这个PWM信号,就说明高压互锁回路有断开的地方,即高压线路有裸露部分在外,高压互锁控制单元就会切断整个高压供电。高压互锁插头比高压正负插头要短一些,在高压线断开之前,互锁线就已经断开,这个时候就会切断整车的高压供电,防止带电插拔拉弧损坏端子。

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具有高压互锁功能的高压连接系统,连接和断开时功率和互锁端子应满足以下条件:

高压连接系统连接时,功率端子先接通,互锁端子后接通;高压连接系统断开时,互锁端子先断开,功率端子后断开。也就是说:高压端子长于低压互锁端子,这样可以确保高压互锁信号检测的有效性。

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高压互锁常用于高压电气回路中,如高压连接器、MSD、高压配电盒等回路中。带有高压互锁的连接器,在带电情况下进行解锁时,可通过高压互锁的逻辑时序来断开,断开的时间与高压互锁端子和功率端子的有效接触长度差值大小有关,与断开时的速度有关。通常情况下,系统对互锁端子回路的响应时间在10~100ms 之间,当连接系统分离(拔出)时间小于系统响应时间时,就会出现带电插拔的安全风险,而二次解锁就是为了解决这个断开时间问题,通常情况下,二次解锁能有效地把这个断开时间控制在1s 以上,以确保操作安全。

互锁信号的发出、接收、判定均是通过电池管理器(或VCU)来实现的,若存在高压互锁故障时,车辆不允许上高压电,且不同车型的互锁回路有着一定的区别(包括互锁针脚及互锁包含的高压零部件有差异)。

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上图展现的是硬线互锁,用硬线将各高压部件连接器的反馈信号串联形成互锁回路,当出现回路中的某个高压部件互锁出现故障的时候,互锁监测装置就会立即上报VCU,由VCU执行相应的下电策略。但是要注意,我们不能让高速行驶的汽车突然失去动力,因此在执行下电策略时必须要考虑车速,所以在制定策略的时候,必须对硬线互锁分级。

比如,将BMS、RESS(电池系统)、OBC划为一级,将MCU、MOTOR(电动机)划为二级,将EACP(电动空调压缩机)、PTC、DC/DC划为三级。

针对不同的互锁等级,采取不同的HVIL策略。
由于高压部件分布在整车的各处,这就导致互锁硬线长度非常长,导致布线复杂且低压线束的成本增大,但是硬线互锁的方式设计灵活,逻辑简单,非常直观,利于开发。




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