新能源电动汽车高压互锁HVIL介绍

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新能源电动汽车高压互锁HVIL介绍

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CSDN

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随着新能源汽车市场的快速发展，越来越多的人开始关注电动汽车的安全性能。其中，高压互锁系统（HVIL）作为保障电动汽车使用安全的重要技术手段，其原理和应用备受关注。本文将详细介绍新能源电动汽车高压互锁HVIL的原理、诊断功能要求、典型应用、常见互锁结构以及MSD的讨论。

一、高压互锁HVIL的原理

高压互锁HVIL（Hazardous Voltage Interlock Loop）通过使用电气小信号来确认整个高压产品、导线、连接器及护盖的电气完整性（连续性）。具体来说，需要确保所有高压部件和线束接插件必须安装到位，无短路或开路情况；同时具备开盖检测、碰撞检测、MSD松动检测等功能。

一般电动车使用的高压部件包括：电池包、OBC、DCDC、电驱动装置、加热装置（PTC）、空调压缩机等用电器。高压互锁回路需要形成一个完整的闭环，才能认为车辆的高压部件状态是正常的，此时方可允许接入高压电源。

从ISO 26262功能安全等级方面要求HVIL模块，应达到ASIL C。HVIL应包含一个信号源和2个信号检测装置，必须能够连续、实时监测整个回路的通/断。当控制器检测到HVIL回路断开或是完整性受到破坏时，需启动必要的安全措施。

HVIL的信号源电压一般为5V，HVIL与12V电源短路，信号源不能失效，且具备反向保护功能。12V铅酸电池电压降低时，要保证HVIL信号源稳定输出。

二、高压互锁HVIL的诊断功能要求及其控制策略

HVIL相关控制器应诊断出以下故障：

回路断开
对地短路
对12V电源短路
回路短路
回路阻抗变大

当HVIL发生故障的时候，要确保高压系统以合适的方式进行安全断电，在故障排除之前高压系统不能上高压电，同时触发相应的DTC。常见的安全策略包括：

故障报警：无论车辆是否处于行驶状态，检测到HVIL故障，通过仪表警告灯亮起或发出警告鸣声等形式提醒驾驶员注意车辆情况。同时可以根据故障类型，分为几个等级，“紧急”状态，需要立即靠边；一般故障，驶出公路或进维修站。
切断高压：当车辆处于停驶状态，检测到HVIL故障，通过整车控制可以采取切断高压（如果在车辆行驶状态，是不能立即断开高压连接的，避免车辆失去动力，最大限度地保障乘客安全。）。
限功率运行：行驶过程中识别到危险时，不能马上断开高压，首先发出提示或警报让驾驶员知道异常发生，然后限功率或阶梯降功率，降低电机的运行功率，降低车速，让高压系统工作在较小负荷，为驾驶员提供一定的时间靠边停车。

三、高压互锁HVIL的典型应用

HVIL设计一般有两种形式，一种是环行互锁，一种是星型互锁。环行互锁指所有高压件互锁检测串到一起，在同一个回路，由BMS或其它控制器检测整个回路完整性。星型互锁（又叫分布式互锁）指由多个设备检测其负责的高压件互锁回路完整性，再统一发给BMS或者VCU做综合处理。

分布式互锁可以很方便排查到出现问题的高压件，但相应的高压件要增加互锁检测回路，可能会增加成本；环行互锁只能一个个排查，排查问题相对麻烦。

四、常见互锁结构的介绍

4.1 高压接插件的互锁结构

高压接插件的互锁结构集成在接插件的内部，通过互锁端子和主回路（高压）的长度和位置差异，实现接插件插头和插座连接时，先连接高压端子，再连接低压互锁端子（此时HVIL两根线短接）；接插件插头和插座分离时，先断开低压互锁端子（此时HVIL两根线开路），再断开高压端子。

利用插入和拔出的时间差（这个时间差与插拔的速度有关），提前预判以外的断开。HVIL功能实质是检测互锁端子两个PIN脚通断来实现。

同样高压维修开关（MSD）也集成了HVIL接口。

4.2 附件环路互锁结构

在多个高压部件的低压接插件的上定义两个“HVIL_In”和“HVIL_Out”针脚，一进一出，各部件的“HVIL_In”和“HVIL_Out”首尾相连串在一起，形成环路。常见应用有：高压配电盒的开盖检测（内部的微动开关与“HVIL_In”和“HVIL_Out”相连）；电机控制器的开盖检测；检测低压接插件是否连接或松动。