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新能源汽車的高壓互鎖(HVIL)
發(fā)布時(shí)間:2023-11-03 瀏覽:[1038]次

本文轉(zhuǎn)載自線束中國,原文鏈接:https://mp.weixin.qq.com/s/NMrO6JMUAi1EfxmwguTRaw

隨著目前電動(dòng)汽車的不斷發(fā)展,越來越多的技術(shù)人員和用戶對(duì)電動(dòng)車的高壓安全問題越來越關(guān)注和重視,尤其現(xiàn)在更高平臺(tái)電壓(800V及以上)的不斷應(yīng)用。而作為確保電動(dòng)汽車高壓安全的措施之一的高壓互鎖(HVIL)功能也就越來越被重視,并在不斷提高高壓互鎖(HVIL)功能的穩(wěn)定性和響應(yīng)速度。

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高壓互鎖(High Voltage Inter-lock,簡稱HVIL),用低壓信號(hào)管理高壓回路的一種安全設(shè)計(jì)方法。在高壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,為避免由于高壓連接器在實(shí)際操作過程中帶電斷開、閉合所造成的拉弧,高壓連接器一般都應(yīng)具備“高壓互鎖”功能。

互鎖原理

1、作用 高壓互鎖通過使用低壓信號(hào)來檢查電動(dòng)汽車所有與高壓母線相連分路的完整性,包括:整個(gè)電池系統(tǒng)導(dǎo)線連接器、PDU、MCU、DC-DC、及保護(hù)蓋等。當(dāng)高壓互鎖回路斷開或完整性受到破壞時(shí),報(bào)警裝置啟動(dòng)同時(shí)斷開高壓回路,確保人員和車輛安全。

2、控制 當(dāng)高壓電系統(tǒng)接通時(shí),高壓互鎖的低壓電形成完整回路。高壓互鎖監(jiān)測器控制單元會(huì)向高壓互鎖低壓回路發(fā)送一個(gè)PWM信號(hào)(5V或12V),如果監(jiān)測不到返回來的這個(gè)PWM信號(hào),就說明高壓互鎖回路有斷開的地方,即高壓線路有裸露部分在外,高壓互鎖控制單元就會(huì)切斷整個(gè)高壓供電。高壓互鎖插頭比高壓正負(fù)插頭要短一些,在高壓線斷開之前,互鎖線就已經(jīng)斷開,這個(gè)時(shí)候就會(huì)切斷整車的高壓供電,防止帶電插拔拉弧損壞端子。

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具有高壓互鎖功能的高壓連接系統(tǒng),連接和斷開時(shí)功率和互鎖端子應(yīng)滿足以下條件:

高壓連接系統(tǒng)連接時(shí),功率端子先接通,互鎖端子后接通;高壓連接系統(tǒng)斷開時(shí),互鎖端子先斷開,功率端子后斷開。也就是說:高壓端子長于低壓互鎖端子,這樣可以確保高壓互鎖信號(hào)檢測的有效性。

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高壓互鎖常用于高壓電氣回路中,如高壓連接器、MSD、高壓配電盒等回路中。帶有高壓互鎖的連接器,在帶電情況下進(jìn)行解鎖時(shí),可通過高壓互鎖的邏輯時(shí)序來斷開,斷開的時(shí)間與高壓互鎖端子和功率端子的有效接觸長度差值大小有關(guān),與斷開時(shí)的速度有關(guān)。通常情況下,系統(tǒng)對(duì)互鎖端子回路的響應(yīng)時(shí)間在10~100ms 之間,當(dāng)連接系統(tǒng)分離(拔出)時(shí)間小于系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間時(shí),就會(huì)出現(xiàn)帶電插拔的安全風(fēng)險(xiǎn),而二次解鎖就是為了解決這個(gè)斷開時(shí)間問題,通常情況下,二次解鎖能有效地把這個(gè)斷開時(shí)間控制在1s 以上,以確保操作安全。

互鎖信號(hào)的發(fā)出、接收、判定均是通過電池管理器(或VCU)來實(shí)現(xiàn)的,若存在高壓互鎖故障時(shí),車輛不允許上高壓電,且不同車型的互鎖回路有著一定的區(qū)別(包括互鎖針腳及互鎖包含的高壓零部件有差異)。

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上圖展現(xiàn)的是硬線互鎖,用硬線將各高壓部件連接器的反饋信號(hào)串聯(lián)形成互鎖回路,當(dāng)出現(xiàn)回路中的某個(gè)高壓部件互鎖出現(xiàn)故障的時(shí)候,互鎖監(jiān)測裝置就會(huì)立即上報(bào)VCU,由VCU執(zhí)行相應(yīng)的下電策略。但是要注意,我們不能讓高速行駛的汽車突然失去動(dòng)力,因此在執(zhí)行下電策略時(shí)必須要考慮車速,所以在制定策略的時(shí)候,必須對(duì)硬線互鎖分級(jí)。

比如,將BMS、RESS(電池系統(tǒng))、OBC劃為一級(jí),將MCU、MOTOR(電動(dòng)機(jī))劃為二級(jí),將EACP(電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī))、PTC、DC/DC劃為三級(jí)。

針對(duì)不同的互鎖等級(jí),采取不同的HVIL策略。
由于高壓部件分布在整車的各處,這就導(dǎo)致互鎖硬線長度非常長,導(dǎo)致布線復(fù)雜且低壓線束的成本增大,但是硬線互鎖的方式設(shè)計(jì)靈活,邏輯簡單,非常直觀,利于開發(fā)。




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