高壓互鎖系統(tǒng)在電動(dòng)汽車(chē)上的應(yīng)用研究

【摘" 要】電動(dòng)汽車(chē)的高壓用電安全是通過(guò)高壓互鎖系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)防范。文章闡述電動(dòng)汽車(chē)高壓互鎖系統(tǒng)的工作原理和技術(shù)防范方法，分析吉利帝豪EV300電動(dòng)汽車(chē)的高壓互鎖系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)途徑，并就案例分析高壓互鎖系統(tǒng)的自身故障對(duì)車(chē)輛的正常使用的影響，對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的高壓互鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和使用維修等方面具有一定的改進(jìn)和借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】高壓互鎖（HVIL）；電動(dòng)汽車(chē)；吉利帝豪EV300

中圖分類(lèi)號(hào)：U469.72" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " 文章編號(hào)：1003-8639（2025）03-0025-03

Application Research of High Voltage Interlock System in Electric Vehicle

【Abstract】The high voltage electrical safety of electric vehicles is realized through the high voltage interlock system. This paper describes the working principle and technical prevention method of the high voltage interlock system of electric vehicles，analyzes the technical realization way of the high voltage interlock system of Geely Emgrand EV300 electric vehicles，and analyzes the impact of the failure of the high voltage interlock system on the normal use of vehicles. It has certain improvement and reference significance for the design，use and maintenance of the high voltage interlock system of electric vehicles.

【Key words】high voltage interlock （HVIL）；electric vehicles；Geely Emgrand EV300

1" 高壓互鎖系統(tǒng)概述

電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車(chē)的能源儲(chǔ)存部件，其使用電壓較高，因此電動(dòng)汽車(chē)的高壓安全用電成為必須研究的課題。在ISO 6469-3：2001《電動(dòng)汽車(chē)安全技術(shù)規(guī)范第3部分：人員電氣傷害防護(hù)》中，規(guī)定車(chē)上的高壓部件應(yīng)具有高壓互鎖裝置，但并沒(méi)有詳細(xì)定義高壓互鎖系統(tǒng)。高壓互鎖，也指危險(xiǎn)電壓互鎖回路（Hazardous Voltage Interlock Loop，HVIL），通過(guò)使用電氣信號(hào)來(lái)檢查整個(gè)高壓部件、導(dǎo)線、連接器及護(hù)蓋等電氣完整性（連續(xù)性），其主要功能是識(shí)別回路異常斷開(kāi)時(shí)，及時(shí)斷開(kāi)高壓電，起到安全用電和保護(hù)作用。

高壓互鎖回路是用于監(jiān)測(cè)整個(gè)高壓驅(qū)動(dòng)電路高壓部件、高壓線束和連接器等連接完整性（連續(xù)性）的低壓監(jiān)測(cè)電路。如圖1所示，將高壓互鎖監(jiān)測(cè)器和電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、動(dòng)力電池和驅(qū)動(dòng)電機(jī)等高壓部件通過(guò)低壓電路串接成一完整的回路，高壓互鎖監(jiān)測(cè)器通過(guò)發(fā)送電壓信號(hào)的方式來(lái)檢測(cè)高壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)部件的連接完整性。高壓互鎖回路的低壓監(jiān)測(cè)電路與圖1高壓電路設(shè)計(jì)加工在與部件連接的同一連接器中，因此，當(dāng)車(chē)輛的高壓連接電路出現(xiàn)松動(dòng)、脫開(kāi)等影響高壓電路連接完整性的情況出現(xiàn)時(shí)，高壓互鎖的低壓監(jiān)測(cè)回路也將受到影響，高壓互鎖監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)到不完整連接信號(hào)后，向控制器發(fā)送信號(hào)，斷開(kāi)高壓電路起到安全用電和保護(hù)作用。

圖2所示的高壓互鎖監(jiān)測(cè)回路的連接與圖1的連接原理基本相同，所不同的是動(dòng)力電池作為一高壓部件，其高壓互鎖信號(hào)實(shí)現(xiàn)自檢并通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)與整車(chē)控制器之間實(shí)現(xiàn)信號(hào)交互。

以圖2為例，高壓互鎖回路監(jiān)測(cè)過(guò)程如下。設(shè)計(jì)在整車(chē)控制器內(nèi)的高壓互鎖監(jiān)測(cè)器向?qū)⒏邏号潆姾小④?chē)載充電機(jī)、電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)等串接起來(lái)的高壓互鎖回路發(fā)送信號(hào)（如電平、PWM信號(hào)），高壓互鎖監(jiān)測(cè)器通過(guò)測(cè)試回輸信號(hào)判斷電路連接的完整性；同理，設(shè)計(jì)在動(dòng)力電池管理系統(tǒng)內(nèi)的高壓互鎖監(jiān)測(cè)器向動(dòng)力電池包內(nèi)的高壓連接部件發(fā)送檢測(cè)信號(hào)來(lái)判斷電路連接的完整性。動(dòng)力電池和整車(chē)控制器之間通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)實(shí)施信號(hào)的交互。

當(dāng)高壓互鎖信號(hào)監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)到高壓連接存在故障時(shí)，整車(chē)控制器向動(dòng)力電池管理系統(tǒng)發(fā)送檢測(cè)失效信號(hào)，并通過(guò)動(dòng)力電池管理系統(tǒng)向高壓繼電器發(fā)送信號(hào)將動(dòng)力電池的高壓電源切斷。

2" 高壓互鎖系統(tǒng)應(yīng)用分析

以吉利帝豪EV300電動(dòng)汽車(chē)為例對(duì)高壓互鎖系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行分析。吉利帝豪EV300電動(dòng)汽車(chē)高壓互鎖系統(tǒng)原理如圖3所示，其整車(chē)高壓互鎖系統(tǒng)由3部分組成，其一，高壓互鎖系統(tǒng)由整車(chē)控制器（VCU）進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)加工在VCU內(nèi)的高壓互鎖監(jiān)測(cè)器向電機(jī)控制器（PEU）、電動(dòng)空調(diào)（A/C）和加熱器（PTC）等串接起來(lái)的高壓互鎖回路發(fā)送信號(hào)，高壓互鎖監(jiān)測(cè)器通過(guò)測(cè)試回輸信號(hào)判斷電路連接的完整性；其二，高壓互鎖系統(tǒng)由動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（BMS）進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)在BMS內(nèi)的高壓互鎖監(jiān)測(cè)器向動(dòng)力電池內(nèi)的高壓連接部件（包括直流快充系統(tǒng)）發(fā)送檢測(cè)信號(hào)來(lái)判斷電路連接的完整性；其三，高壓互鎖系統(tǒng)由車(chē)載充電機(jī)（OBC）進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)在OBC內(nèi)的高壓互鎖監(jiān)測(cè)器向車(chē)載充電其他的高壓連接部件發(fā)送檢測(cè)信號(hào)來(lái)判斷電路連接的完整性。

BMS、OBC和VCU之間通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)實(shí)施信號(hào)的交互，當(dāng)BMS接收到任一高壓連接不完整信號(hào)時(shí)，BMS斷開(kāi)動(dòng)力電池的主正繼電器和主負(fù)繼電器，將動(dòng)力電池與車(chē)輛的外部高壓電路的連接斷開(kāi)，起到安全用電和保護(hù)作用。

3" 高壓互鎖系統(tǒng)故障案例分析

當(dāng)高壓互鎖回路自身出現(xiàn)松動(dòng)、短路或斷路等故障時(shí)，高壓互鎖監(jiān)測(cè)器也認(rèn)定為高壓連接電路的連接完整性（連續(xù)性）出現(xiàn)故障。高壓互鎖回路的故障主要有短路（包含對(duì)電源、對(duì)地短路）或斷路。另外，在實(shí)際使用中要考慮連接器電阻及線束回路電阻的影響，避免由于信號(hào)壓降造成高壓互鎖檢測(cè)失效。

某輛EV300汽車(chē)啟動(dòng)（高壓上電）時(shí)，發(fā)現(xiàn)車(chē)輛無(wú)法正常啟動(dòng)。查驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，儀表顯示正常，但故障燈點(diǎn)亮，Ready燈不亮，高壓無(wú)法上電。用解碼器連接車(chē)載電腦，讀取故障碼等操作，發(fā)現(xiàn)POAOA11等故障碼。對(duì)POAOA11故障碼進(jìn)行查閱，為高壓互鎖系統(tǒng)故障。

通過(guò)使用維修手冊(cè)和電路圖，對(duì)圖4中的VCU連接電路圖、VCU安裝位置和VCU的CA55連接器的針腳布置圖等基本信息的查閱，總結(jié)出圖5所示的吉利帝豪EV300電動(dòng)汽車(chē)VCU控制的高壓互鎖系統(tǒng)電路連線圖。

針對(duì)圖5所示的吉利帝豪EV300電動(dòng)汽車(chē)VCU控制的高壓互鎖系統(tǒng)電路連線圖進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如圖6所示，斷開(kāi)EP01和CA70的連接，檢測(cè)EP01的1和14之間的連接電阻為OL（無(wú)窮大），判斷為高壓互鎖的監(jiān)測(cè)回路斷開(kāi)所至。再通過(guò)縮小范圍進(jìn)行檢測(cè)，在檢測(cè)PEU的1和4針腳之間的電阻時(shí)，發(fā)現(xiàn)為OL。打開(kāi)PEU的蓋子，發(fā)現(xiàn)因振動(dòng)等原因，PEU的內(nèi)部高壓互鎖的監(jiān)測(cè)回路斷開(kāi)。對(duì)其進(jìn)行修復(fù)后，車(chē)輛無(wú)法上電故障排除，車(chē)輛恢復(fù)正常。

4" 結(jié)語(yǔ)

高壓互鎖系統(tǒng)通過(guò)使用低壓電氣信號(hào)來(lái)檢測(cè)整個(gè)高壓部件、導(dǎo)線、連接器及護(hù)蓋等電氣完整性（連續(xù)性），當(dāng)其自身出現(xiàn)故障時(shí)，車(chē)輛的高壓互鎖控制器也認(rèn)定為車(chē)輛的高壓連接出現(xiàn)故障，導(dǎo)致車(chē)輛出現(xiàn)無(wú)法上電等故障。

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