高壓互鎖系統(tǒng)在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用研究

【摘" 要】電動(dòng)汽車的高壓用電安全是通過高壓互鎖系統(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)的自身故障對車輛的正常使用的影響，對電動(dòng)汽車的高壓互鎖系統(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；吉利帝豪EV300

中圖分類號：U469.72" " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " 文章編號：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)汽車的動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車的能源儲(chǔ)存部件，其使用電壓較高，因此電動(dòng)汽車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)定車上的高壓部件應(yīng)具有高壓互鎖裝置，但并沒有詳細(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），通過使用電氣信號來檢查整個(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），其主要功能是識別回路異常斷開時(shí)，及時(shí)斷開高壓電，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)測電路。如圖1所示，將高壓互鎖監(jiān)測器和電動(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)等高壓部件通過低壓電路串接成一完整的回路，高壓互鎖監(jiān)測器通過發(fā)送電壓信號的方式來檢測高壓驅(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)車輛的高壓連接電路出現(xiàn)松動(dòng)、脫開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)測回路也將受到影響，高壓互鎖監(jiān)測器監(jiān)測到不完整連接信號后，向控制器發(fā)送信號，斷開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，其高壓互鎖信號實(shí)現(xiàn)自檢并通過CAN網(wǎng)絡(luò)與整車控制器之間實(shí)現(xiàn)信號交互。

以圖2為例，高壓互鎖回路監(jiān)測過程如下。設(shè)計(jì)在整車控制器內(nèi)的高壓互鎖監(jiān)測器向?qū)⒏邏号潆姾小④囕d充電機(jī)、電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)等串接起來的高壓互鎖回路發(fā)送信號（如電平、PWM信號），高壓互鎖監(jiān)測器通過測試回輸信號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)測器向動(dòng)力電池包內(nèi)的高壓連接部件發(fā)送檢測信號來判斷電路連接的完整性。動(dòng)力電池和整車控制器之間通過CAN網(wǎng)絡(luò)實(shí)施信號的交互。

當(dāng)高壓互鎖信號監(jiān)測器監(jiān)測到高壓連接存在故障時(shí)，整車控制器向動(dòng)力電池管理系統(tǒng)發(fā)送檢測失效信號，并通過動(dòng)力電池管理系統(tǒng)向高壓繼電器發(fā)送信號將動(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)汽車為例對高壓互鎖系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行分析。吉利帝豪EV300電動(dòng)汽車高壓互鎖系統(tǒng)原理如圖3所示，其整車高壓互鎖系統(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）等串接起來的高壓互鎖回路發(fā)送信號，高壓互鎖監(jiān)測器通過測試回輸信號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)送檢測信號來判斷電路連接的完整性；其三，高壓互鎖系統(tǒng)由車載充電機(jī)（OBC）進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)在OBC內(nèi)的高壓互鎖監(jiān)測器向車載充電其他的高壓連接部件發(fā)送檢測信號來判斷電路連接的完整性。

BMS、OBC和VCU之間通過CAN網(wǎng)絡(luò)實(shí)施信號的交互，當(dāng)BMS接收到任一高壓連接不完整信號時(shí)，BMS斷開動(dòng)力電池的主正繼電器和主負(fù)繼電器，將動(dòng)力電池與車輛的外部高壓電路的連接斷開，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（包含對電源、對地短路）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，避免由于信號壓降造成高壓互鎖檢測失效。

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

通過使用維修手冊和電路圖，對圖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VCU控制的高壓互鎖系統(tǒng)電路連線圖。

針對圖5所示的吉利帝豪EV300電動(dòng)汽車VCU控制的高壓互鎖系統(tǒng)電路連線圖進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如圖6所示，斷開EP01和CA70的連接，檢測EP01的1和14之間的連接電阻為OL（無窮大），判斷為高壓互鎖的監(jiān)測回路斷開所至。再通過縮小范圍進(jìn)行檢測，在檢測PEU的1和4針腳之間的電阻時(shí)，發(fā)現(xiàn)為OL。打開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)測回路斷開。對其進(jìn)行修復(fù)后，車輛無法上電故障排除，車輛恢復(fù)正常。

4" 結(jié)語

高壓互鎖系統(tǒng)通過使用低壓電氣信號來檢測整個(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)，車輛的高壓互鎖控制器也認(rèn)定為車輛的高壓連接出現(xiàn)故障，導(dǎo)致車輛出現(xiàn)無法上電等故障。

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