一文学懂新能源汽车高压互锁(HVIL)

mengmianren

新能源汽车的高压互锁，又被称为危险电压互锁回路，简称为HVIL。这一系统通过利用车辆的低电压回路来监测车辆高压器件、电气线路、连接器以及护盖的电气完整性，确保被拔掉的高压连接器在被拔掉后不再带电，进而避免可能接触电动汽车高压部件的人员触电的风险。目前几乎所有的高压连接器都有互锁端子。

一.高压互锁结构机理

高压互锁装置采用低压导线作为信号号线，与高压电源线并联在高压线束护套管内，并将所有高压部件串联起来形成回路。由于高压互锁插头中高压电源的正、负极端子与中间互锁端子的物理长度不同，所以当连接高压插头时，高压插头的电源端子会先于中间互锁端子完成连接。

断开高压插头时，中间互锁端子则先于高压电源的正、负极端子脱开，从而避免了高压环境下拉弧的产生。同时，高压互锁装置内还配备了用于监测高压部件盖板是否可靠关闭的行程开关，以及车辆碰撞和翻转信号监测装置，用于触发断电信号，确保能在瞬间断开高压回路。


二.高压互锁维修原理

动力蓄电池总成内部有高压互锁检测回路，通过主板输出信号经互锁回路再接收信号对高压连接进行检测，如果某一高压接插件未接插好或某一段线束开路，则会导致互锁检测不通过，报出高压互锁故障。

为了确认高压插接件的连接可靠性，整车高压系统中的插接件基本都连接有检测电路。当检测电路断开的时候，整车控制器或BMS 即认定高高压插接件松脱，此时为了保证整车安全，不许上高压电。(电动汽车高压动力系统的控制是通过低压系统进行的，一旦低压电气系统出现故障，电动汽车高压动力系统将无法上电)



动力电池维修开关在检测时串联在电池高压互 锁检测回路中。高压互锁回路设置为三个回路，即驱动回路、动力电池回路、充电回路。

三.高压互锁作用

1.结构互锁：高压互锁是纯电动汽车上一种利用低压信号监测高压回路完整性的安全设计措施，其作用在于高压互锁回路接通或断开的同时，电源控制器接收反馈信号，进而控制高压电路的通断。只有所有高压部件的接插件均插接到位后才允许高压系统上电。在整车上高压电之前，确保整个高压回路连接完整，提高安全性。

高压互锁相关节点有:整车控制器、电池管理理器、车载充电机、后电机控制器、前电机控制器、压缩机、PTC、高压能量分配单元(PDU)        高压线束等。

2.功能互锁：电动汽车在连接外部充电设备时，为避免发生安全事故，不允许车辆依靠自身驱动系统移动，这也是充电的优先原则。

四.高压互锁检测：

高压互锁的检测方案有多种，比如采用占空比检测、采用电阻方式或者采用电压检测等。


五.高压互锁系统的控制策略

1、故障报警：

在电动汽车处于任何状态下，一旦高压互锁系统检测到危险情况，车辆应该立即对此进行故障报警。

通过仪表盘或指示器以声音或光的形式提醒驾驶员，使其注意到车辆的异常状况。这样的即时警示有助于驾驶员及时采取行动，避免潜在的安全事故。

2、切断高压源：

当电动汽车处于停止状态时，如果高压互锁系统识别到严重危险情况，除了进行故障报警外，还应通过通知系统控制器的方式完全切断高压源。这个措施旨在避免潜在的高压危险，确保车辆的财产和乘员的人身安全。

3、限功率运行：

在电动汽车高速行驶过程中，如果高压互锁系统检测到危险情况，不应立即切断高压源。相反，它应先通过报警提示驾驶员，然后让控制系统降低电机的运行功率。

这使得车辆速度减缓，同时保持整车高压系统在较小负载下运行，最大程度地减小高压危险发生的可能性。此外，这也给驾驶员提供了足够的时间将车辆安全停到合适的地方。这一策略在保障安全的同时兼顾了车辆的平稳停车。

六.高压互锁的主要目标：

1、确保高压系统完整性：

通过在整车高压上电之前检测高压系统的完整性，实现将高压系统置于封闭的工作环境中，从而提高整个高压系统的安全性。这一步骤旨在防止可能的电气故障或漏电现象，确保高压系统在操作时处于可靠的状态。

2、应对异常情况的高压安全防护：

在车辆运行过程中，如果出现异常情况，如高压系统回路断开或完整性受到破坏，高压互锁系统将启动车辆高压安全防护机制。这旨在防止触电、漏电、短路等危险事故的发生。通过及时切断高压电源，系统迅速应对异常情况，保障车辆及乘员的安全。

3、防止带电插拔高压连接器的潜在危险：

通过高压互锁系统，有效防止在带电状态下插拔高压连接器的可能性，以避免高压端子产生拉弧损坏。这一措施旨在最小化在连接或断开高压设备时的风险，确保这一过程的安全性和可靠性。