【HVIL】详解电动汽车/动力电池包高压互锁控制原理

1、什么是高压互锁？

新能源汽车的电压互锁，一般称为危险电压互锁回路，简称HVIL；

高压互锁（HVIL）是一种安全功能，它旨在使用低压回路来监控高压回路的完整性，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。

通俗来讲，就是通过低压来检测高压，即通过低压回路来监测V车辆高压器件、电气线路、连接器以及护盖的电气完整性。

当高压动力插件松脱或者插接不到位的时候，可以快速检测到低压侧的通断，从而判断高压动力接插件连接是否可靠；一旦检测出高压回路中的异常断开，就可以通过BMS反馈信号，并传送故障至整车来切断高压；

以上对于高压，尤其是目前大规模受到欢迎的800V 平台来说尤其重要；

对于新能源车的使用者、从业人员、售后人员等带来了安全保障；

能够高效快捷地检测出高压回路中的异常断开，并传送故障至整车及时切断高压，以保证人员安全。

因此，高压互锁单元必不可少，也尤其重要；

高压环路互锁检测原理

常用的检测方法有两种：

一、总电压判断法

这是最简单的一种方法，通过检测后端总电压有没有异常，判断高压回路是否断开。

判断逻辑：电池单体电压的累加和Vsum减去电池后端或负载端采集到的总电压Vout大于一定值，判断高压回路存在断开或者松动，触发环路互锁故障。

二、低压环路互锁信号检测法

这种方法的实现首先需要高压连接器支持。在高压线束连接器和高压维修开关(MSD)上需要集成环路互锁检测（HVIL）接口。

组成高压系统时，将所有HVIL接口通过低压线束连到一起，并连到控制器，由控制器进行检测（通常为BMS或VCU）。

大致原理如下图所示，控制器判断输出电压V1减去输入电压V2大于一定值，判断为高压回路存在断开或者松动，触发环路互锁故障。

常见高压接插件，由高压插入和低压插入两部分组成。

当系统检测到高压回路出现异常断开时，它将在毫秒级的极短时间内切断高压电源，从而确保用户的安全。

高压互锁系统的控制策略一般就是老一套的三步走，即报警、限功率、断高压：

1、故障报警：

即监测到高压断开或有问题时，有故障信号传出，通过仪表、声音等进行故障报警；

2、限功率运行：

显而易见的限功率运行也是必要的，甚至断开高压；

3、切断高压源：

由BMS上报电池故障信号给到VCU整车控制器，实施断高压操作；

高压互锁主要目标有三个方面：

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。

这三个目标共同构成了高压互锁系统的重要功能，通过这些措施，确保了整车高压系统在各种情况下的安全运行。

高压互锁的工作原理：

高压互锁的工作原理涉及两个主要检测回路，其任务分别是检测高压供电回路的完整性和监测所有高压部件的保护盖是否开启。高压互锁检测线将所有的互锁接口串接起来，形成一个闭合回路。

低压插头实际上是短接导通的（插头的正中心位置），高压插入是高于低压插入部分的，也就是说插头插入插座时，高压插座先一步被插入，直到低压插头也完全插入后，连通低压插座。

如果高压回路的某一部分未正确连接或者高压部件的保护盖打开，互锁信号将传送至整车控制器。

高压互锁的监测原理：

在高压互锁检测中，可以根据信号类型和形式的不同将其分为不同类型。根据信号类型，高压互锁检测可分为恒压检测、PWM占空比检测和模块单独检测。

图来源-电车兔

而根据检测形式的不同，高压互锁检测可分为高压接口断开检测和高压部件开盖检测等多种形式。

常见的恒压方式高压互锁检测（图来源-电车兔）

对于一辆新能源电动汽车来说。高压互锁回路可以根据控制的需要分成两到三个回路：动力电池、高压配电盒、车载充电机和空调则各自构成独立的检测回路，分段设计方式更灵活，稳定性更高。

高压环路互锁故障如何初步排查？

1、高压保险是否熔断？

2、高压线束连接器或者高压维修开关是否安装？是否松动？

3、环路互锁检测（HVIL）接口是否断路、退针或松动？

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