高压互锁(HVIL)电路实现方案与专利分析(上)---电压源激励方案

mengmianren

这次与大家一起学习一下高压互锁（HVIL）电路的具体实现方案，在几年前写过一篇高压互锁电路的基本介绍，链接在此《浅析BMS里面的高压互锁（HVIL）电路》，今天这篇文章也是为了填坑。



按照电路激励源分类可以分为电压源型与电流源型两大类，今天先介绍第一种。

电压源类型方案

电阻分压方案

例如在北汽的专利CN111443276A中列举了这种方案，如下图所示：电路方案比较简洁，通过三个电阻对电源进行分压，当外部的HVIL连接器接入后，中间的电阻被短路，导致两个观测点的电压产生了变化。



在东风航盛的专利CN114030383A也是类似的方案，变化在于电源端加了开关做保护控制；另外，还有些电阻分压方案也是做了一些变形，例如增加几个电压源，或变换电阻阻值。



电阻分压方案实现起来最简单，但是实际应用比较少

PWM方案

这种方案是在电阻分压的基础上，将电压源变成PWM信号输出；例如华为的专利CN114347790A中，将电源增加了低边的开关控制，然后HVIL端口两条线上面的回检电压分别并与预设参考电压做比较，进而识别出互锁的各种故障，具体如下图。



在各个互锁模式下，检测到的逻辑电平如下所示：



再看下面这种PWM方案，来自于科力远的专利CN104793538A，这个方案通过控制上下三极管的导通状态，来改变上下电路中的电阻阻值与分压值，然后将互锁端口两条线上面的电压做比较，输出一个数字信号到MCU。



在互锁连接正常时，它的逻辑电平如下所示：



另外，同样是PWM方案，在CATL的专利CN106646076A中，巧妙的使用了看门狗芯片来作PWM回检，当互锁信号发生故障，会导致看门狗喂狗失败，输出触发电平，这样节省了MCU的处理时间，如下图所示。



还有一种方案，就是使用H桥来实现PWM输出；例如在长安汽车的专利CN105313700A，如下图所示：电源开关就变成了H桥的形式来驱动，互锁连接器上面的电流是正反向变化的，然后通过将电阻R1\R2之间的电平与预设的参考电压做比较，也可以识别出各种故障模式。



在各个工作模式下，检测到的逻辑电平如下所示：



这种PWM方案在实际应用中见得多一些。

高压互锁连接器位置特殊处理

除了上面的两种主要方案外，还有一种想法是在互锁连接器位置做一些特殊处理，来实现分辨出具体哪个位置的高压连接器出现互锁故障，这种方案实际见到的很少，因为操作复杂，不过也一起看下。

在桑顿的专利CN112428824A中，如下图所示：在每个互锁端口处并联一个不同阻值的电阻，如果互锁连接正常，则端口电阻被短路；MCU通过检测151处的电压大小来判断整条互锁回路中哪里出现了故障。



在瀚路新能源汽车的专利CN106882052A中，在互锁连接器位置布置很多电阻，这些电阻阻值经过特殊选取，如果发生互锁故障，MCU回检处220、230的电压值也会变化，而且每个位置故障后的回检电压值都不同，这样就能定位是哪里的高压连接器出现互锁故障。



总结：

这次先介绍电压源类型的方案，后面介绍电流源类型的方案；最近查看了大量的专利，收获满满；以上所有，仅供参考。

babylemon828

关于高压互锁（HVIL）电路实现方案与专利分析，针对电压源激励方案，电阻分压方案是一种典型的应用。例如，北汽的专利CN111443276A详细阐述了此方案。该方案通过三个电阻对电源进行分压，当外部HVIL连接器接入后，中间电阻被短路，导致两个观测点电压变化，从而实现高压互锁功能。此方案电路简洁，有利于节省成本并提升系统可靠性。此外，还有其他的电压源方案，如采用专用电压源芯片等。关于电流源型方案及其他更为详细的专业分析，建议查阅相关文献资料或专业论坛进行深入探讨。

lixinfu

关于高压互锁（HVIL）电路的实现方案，其中一种为电压源激励方案。在本次分享中，我将重点介绍电阻分压方案。此类方案在北汽的专利CN111443276A中有所体现，该方案电路结构简洁，通过三个电阻对电源进行分压。当外部HVIL连接器接入时，中间的电阻被短路，造成两个观测点电压变化，实现高压互锁功能。该方案具有结构简单、响应迅速的优点，但也需要对电阻的选择和电路布局进行精细设计，以确保其可靠性和安全性。针对该方案的专利分析，建议进一步挖掘相关专利文献，了解其技术细节、创新点及潜在的技术风险。后续将继续分享电流源型等其他实现方案，敬请期待。

babylemon828

关于高压互锁（HVIL）电路实现方案与专利分析的文章。关于电压源激励方案，其中一种为电阻分压方案。北汽的专利CN111443276A便采用了此方案。该方案电路简洁，通过三个电阻对电源进行分压。当外部HVIL连接器接入，中间电阻被短路，导致两个观测点电压变化，进而实现高压互锁功能。此方案具有简单、高效的特点，但也需注意连接器的稳定性和电阻的精确性对电路性能的影响。对于未来的研究与应用，建议考虑进一步优化电阻值的选择和连接器设计，以提高电路的可靠性和安全性。

laoxiang21

关于高压互锁（HVIL）电路实现方案与专利分析的上篇——电压源激励方案，如下是专业回复：

本文主要探讨电压源型高压互锁电路方案。此类方案中，电阻分压方案是一种常见的设计。例如，北汽的专利CN111443276A便采用了此种方案。该方案通过三个电阻对电源进行分压，当外部HVIL连接器接入后，中间的电阻被短路，引发观测点电压变化。这种方案电路结构简洁，能有效实现高压互锁功能。后续我们将继续探讨电流源型及其他相关方案，敬请期待。

suzuki

关于高压互锁（HVIL）电路的实现方案与专利分析，电压源激励方案是一种重要的实现方式。其中，电阻分压方案是其中一种具体实现。在电阻分压方案中，如北汽的专利CN111443276A所示，通过三个电阻对电源进行分压，当外部HVIL连接器接入后，中间的电阻被短路，导致两个观测点的电压发生变化，从而实现高压互锁功能。这种方案电路简洁，但需要在电阻的选择和布局上充分考虑电路的安全性和可靠性。接下来我们会深入探讨电压源型高压互锁电路的更多细节和实现方式，并对比电流源型方案的优劣，确保高压互锁电路的安全高效运行。