浅析BMS里面的高压互锁（HVIL）电路

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高压互锁（High Voltage Interlock Loop）功能也是BMS上面的一个重要功能，其他高压控制器上面也会有这个功能，例如VCU等；它的作用是用来检测高压回路中高压连接器的连接状态，识别高压连接器未连接或意外断开的故障；如下图（图片来源于特斯拉诊断手册），图中红线的环路就是高压互锁环路，它把系统中的相关高压连接器全部串联起来，同时检测它们的连接状态。



HVIL的实现首先依靠连接器自身的结构。高压连接器在内部集成了HVIL接口。如下图所示（图片来源于网络），高压连接器除了自身的高压大电流接口外，还集成了一个HVIL接口；原理很简单，HVIL接口有两个PIN脚，当高压连接器插合后，两个PIN成短路状态；当高压连接器断开后，这两个PIN脚成开路状态。HVIL功能就是通过检测这两个PIN脚的通断来实现。



同样的，高压维修开关（MSD）也集成了HVIL接口，如下图（图片来源于网络）。



高压连接器中的HVIL接口与高压大电流接口在插入或拔出时，有个时间差，如下图所示；当连接器插入时，高压端子先接触，HVIL端子后接触，时间差为Δt1；当连接器拔出时，HVIL端子先断开，高压端子后断开，时间差为Δt2；这样的话HVIL端子就能确保高压端子已经可靠连接或提前预判其意外断开。



上面的两个时间差一般与插入或者拔出的速度有关，之前有大概测试过，Δt1大概有1s左右，而Δt2大概有100ms左右，时间不是很精确，但量级差不多。

接下来简单介绍HVIL检测电路，一般分为两种，直流源方案与PWM方案。如下图，左图为直流源方案简图，右图为PWM方案简图。在左图中，外部施加一个直流源在整个HVIL环路上面，通过检测V1\V2处的电压，来诊断高压连接器状态；同理，在右图中，引入了一个可控的开关，同样还是检测V1\V2处的电压，不过通过控制开关，可以得到两组值，用来识别出更多的状态；



实际的HVIL检测电路更复杂，首先要定好需要检测的故障类型，然后根据故障类型设计检测电路；故障类型有断路、短路到地、短路到电源、回路阻抗变大等。这一块可以去搜索专利，能搜到很多方案实现电路。

高压互锁诊断是作为一项重要的安全机制落在BMS的安全目标中的，一旦诊断出故障后，BMS要进入安全状态。这其中又要对整车场景进行细分，不同场景下、安全状态是完全不同的；例如充电场景、行车场景、启动场景，大家也可以去搜一下相关信息，介绍的很详细。

总结：

本文一如既往地作为前置挖坑文，简单介绍了HVIL的概念，后面有机会再深入地分析HVIL检测电路。大部分情况下，HVIL电路是一个系统电路，它遍历所有主要的高压接口，由主机厂来定义检测范围，HVIL功能难点在于发现故障后的处理策略，也是核心。以上所有，仅供参考。