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隨著目前電動汽車的不斷發(fā)展,越來越多的技術人員和用戶對電動車的高壓安全問題越來越關注和重視,尤其現(xiàn)在更高平臺電壓(800V及以上)的不斷應用。而作為確保電動汽車高壓安全的措施之一的高壓互鎖(HVIL)功能也就越來越被重視,并在不斷提高高壓互鎖(HVIL)功能的穩(wěn)定性和響應速度。
高壓互鎖(High Voltage Inter-lock,簡稱HVIL),用低壓信號管理高壓回路的一種安全設計方法。在高壓系統(tǒng)設計中,為避免由于高壓連接器在實際操作過程中帶電斷開、閉合所造成的拉弧,高壓連接器一般都應具備“高壓互鎖”功能。
互鎖原理
1、作用 高壓互鎖通過使用低壓信號來檢查電動汽車所有與高壓母線相連分路的完整性,包括:整個電池系統(tǒng)導線連接器、PDU、MCU、DC-DC、及保護蓋等。當高壓互鎖回路斷開或完整性受到破壞時,報警裝置啟動同時斷開高壓回路,確保人員和車輛安全。
2、控制 當高壓電系統(tǒng)接通時,高壓互鎖的低壓電形成完整回路。高壓互鎖監(jiān)測器控制單元會向高壓互鎖低壓回路發(fā)送一個PWM信號(5V或12V),如果監(jiān)測不到返回來的這個PWM信號,就說明高壓互鎖回路有斷開的地方,即高壓線路有裸露部分在外,高壓互鎖控制單元就會切斷整個高壓供電。高壓互鎖插頭比高壓正負插頭要短一些,在高壓線斷開之前,互鎖線就已經(jīng)斷開,這個時候就會切斷整車的高壓供電,防止帶電插拔拉弧損壞端子。
具有高壓互鎖功能的高壓連接系統(tǒng),連接和斷開時功率和互鎖端子應滿足以下條件:
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,在帶電情況下進行解鎖時,可通過高壓互鎖的邏輯時序來斷開,斷開的時間與高壓互鎖端子和功率端子的有效接觸長度差值大小有關,與斷開時的速度有關。通常情況下,系統(tǒng)對互鎖端子回路的響應時間在10~100ms 之間,當連接系統(tǒng)分離(拔出)時間小于系統(tǒng)響應時間時,就會出現(xiàn)帶電插拔的安全風險,而二次解鎖就是為了解決這個斷開時間問題,通常情況下,二次解鎖能有效地把這個斷開時間控制在1s 以上,以確保操作安全。
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串聯(lián)形成互鎖回路,當出現(xiàn)回路中的某個高壓部件互鎖出現(xiàn)故障的時候,互鎖監(jiān)測裝置就會立即上報VCU,由VCU執(zhí)行相應的下電策略。但是要注意,我們不能讓高速行駛的汽車突然失去動力,因此在執(zhí)行下電策略時必須要考慮車速,所以在制定策略的時候,必須對硬線互鎖分級。 比如,將BMS、RESS(電池系統(tǒng))、OBC劃為一級,將MCU、MOTOR(電動機)劃為二級,將EACP(電動空調(diào)壓縮機)、PTC、DC/DC劃為三級。
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