高压互锁

huangguang

互锁结构在我们日常生活中很常见，比如，洗衣机就采用了典型的互锁结构，当洗衣机正常工作时，互锁结构让我们不能正常打开洗衣机门；如果我们打开了洗衣机门，其互锁结构就立即动作，立即执行下电和电机刹车的策略，进而避免使用者触碰其中高速的危险旋转部件。同样在我们新能源汽车的高压部件中，也是为了避免使用者或者维护者触碰里面的高压带电体，也采用了互锁结构。

从高压系统安全考虑主要有3方面：
1、把高压互锁作为断路器使用，当高压系统在运行过程中，如果出现高压连接器松动，脱离、损坏等情况，通过高压互锁功能可以快速把整车的高压给断掉；

2、当工作人员或售后维修人员在未下高压的情况下，去拔高压连接器，这时候就可能存在拉弧，多次带电插拔可能会影响接插件的寿命；同时如果工作人员不小心触摸到了被拔掉的带电的接插件，就会有触电的风险。

3、通过高压互锁来监控高压接插件是否插到了位，避免未插到位引起的车辆运行过程中异常掉高压的情况，进而影响行车安全。

1.高压互锁原理

高压互锁是通过低压回路的通断来判定高压回路的线路及接插件是否有开路现象，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）。





高压互锁电路
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。

2.高压互锁类型

高压互锁主要结构互锁、功能互锁和软件互锁三种，开盖检测属于结构互锁。

1）结构互锁控制

电动汽车的主要高压接插件一般带有互锁回路，当其中某个接插件被带电断开时，动力电池管理便会检测到高压互锁回路存在断路，为保护人员安全，将立即进行报警并断开主高压回路电气连接，同时激活主动泄放，在5s内将高压电降低到60V以下。



高压互锁结构




2）功能互锁控制

当车辆在进行充电或插上充电枪时，新能源汽车的高压电控系统会限制整车不能通过自身驱动系统驱动，以防止可能发生的线束拖拽或安全事故。

3）软件互锁控制

正常高压上电后，如果PTC或电动压缩机检测到高压侧电压异常，空调系统会将高压异常通过CAN发给BMS或VCU，报出高压互锁故障，BMS或VCU收到高压互锁故障信号后，将限制或中断PTC或电动压缩机功能。

“CAN”互锁，各高压部件独立形成一个高压互锁环，以BMS和VCU为中央节点，由CAN网络将外围的高压互锁环路节点连接起来，将整车形成一个星型结构的高压互锁系统。

“CAN”互锁，具有节点容易扩展和可迅速精确定位故障源等优点，且BMS和VCU可以单独对外围节点采取点对点通信，而不妨碍其他节点正常工作；但是由于CAN通讯监测对系统的匹配和功能安全要求很高，同时对电子部件的可靠性要求比较高。



现在有趋势，高压零部件在使用高压电池包的能量时，只要连接到高压正负极，则自己检测高压插接件状态，并通过CAN报文反馈给VCU或BMS。



子件自检
3.高压互锁的检查

引起高压互锁故障的原因通常为某个高压插件未插或未插到位造成的，如PTC、DC/DC、高压盒、车载充电机、空调压缩机高低压插件未插。



高压互锁检查