電動(dòng)汽車高壓互鎖(HVIL)原理介紹

隨著目前電動(dòng)汽車的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的技術(shù)人員和用戶對(duì)電動(dòng)車的高壓安全問(wèn)題越來(lái)越關(guān)注和重視，尤其現(xiàn)在更高平臺(tái)電壓（800V及以上）的不斷應(yīng)用。而作為確保電動(dòng)汽車高壓安全的措施之一的高壓互鎖（HVIL）功能也就越來(lái)越被重視，并在不斷提高高壓互鎖（HVIL）功能的穩(wěn)定性和響應(yīng)速度。

高壓互鎖（High Voltage Inter-lock，簡(jiǎn)稱HVIL），用低壓信號(hào)管理高壓回路的一種安全設(shè)計(jì)方法。在高壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為避免由于高壓連接器在實(shí)際操作過(guò)程中帶電斷開(kāi)、閉合所造成的拉弧，高壓連接器一般都應(yīng)具備“高壓互鎖”功能。

具有高壓互鎖功能的高壓連接系統(tǒng)，連接和斷開(kāi)時(shí)功率和互鎖端子應(yīng)滿足以下條件：

高壓連接系統(tǒng)連接時(shí)，功率端子先接通，互鎖端子后接通；高壓連接系統(tǒng)斷開(kāi)時(shí)，互鎖端子先斷開(kāi)，功率端子后斷開(kāi)。也就是說(shuō)：高壓端子長(zhǎng)于低壓互鎖端子，這樣可以確保高壓互鎖信號(hào)檢測(cè)的有效性。

高壓互鎖常用于高壓電氣回路中，如高壓連接器、MSD、高壓配電盒等回路中。帶有高壓互鎖的連接器，在帶電情況下進(jìn)行解鎖時(shí)，可通過(guò)高壓互鎖的邏輯時(shí)序來(lái)斷開(kāi)，斷開(kāi)的時(shí)間與高壓互鎖端子和功率端子的有效接觸長(zhǎng)度差值大小有關(guān)，與斷開(kāi)時(shí)的速度有關(guān)。通常情況下，系統(tǒng)對(duì)互鎖端子回路的響應(yīng)時(shí)間在10~100ms 之間，當(dāng)連接系統(tǒng)分離（拔出）時(shí)間小于系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)帶電插拔的安全風(fēng)險(xiǎn)，而二次解鎖就是為了解決這個(gè)斷開(kāi)時(shí)間問(wèn)題，通常情況下，二次解鎖能有效地把這個(gè)斷開(kāi)時(shí)間控制在1s 以上，以確保操作安全。

互鎖信號(hào)的發(fā)出、接收、判定均是通過(guò)電池管理器（或VCU）來(lái)實(shí)現(xiàn)的，若存在高壓互鎖故障時(shí)，車輛不允許上高壓電，且不同車型的互鎖回路有著一定的區(qū)別（包括互鎖針腳及互鎖包含的高壓零部件有差異）。

上圖展現(xiàn)的是硬線互鎖，用硬線將各高壓部件連接器的反饋信號(hào)串聯(lián)形成互鎖回路，當(dāng)出現(xiàn)回路中的某個(gè)高壓部件互鎖出現(xiàn)故障的時(shí)候，互鎖監(jiān)測(cè)裝置就會(huì)立即上報(bào)VCU，由VCU執(zhí)行相應(yīng)的下電策略。但是要注意，我們不能讓高速行駛的汽車突然失去動(dòng)力，因此在執(zhí)行下電策略時(shí)必須要考慮車速，所以在制定策略的時(shí)候，必須對(duì)硬線互鎖分級(jí)。

比如，將BMS、RESS（電池系統(tǒng)）、OBC劃為一級(jí)，將MCU、MOTOR（電動(dòng)機(jī)）劃為二級(jí)，將EACP（電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)）、PTC、DC/DC劃為三級(jí)。

針對(duì)不同的互鎖等級(jí)，采取不同的HVIL策略。

由于高壓部件分布在整車的各處，這就導(dǎo)致互鎖硬線長(zhǎng)度非常長(zhǎng)，導(dǎo)致布線復(fù)雜且低壓線束的成本增大，但是硬線互鎖的方式設(shè)計(jì)靈活，邏輯簡(jiǎn)單，非常直觀，利于開(kāi)發(fā)。

來(lái)源：東芝證券研究所

審核編輯：湯梓紅