高壓互鎖(High Voltage Interlock Loop)功能也是BMS上面的一個(gè)重要功能,其他高壓控制器上面也會(huì)有這個(gè)功能,例如VCU等;它的作用是用來檢測(cè)高壓回路中高壓連接器的連接狀態(tài),識(shí)別高壓連接器未連接或意外斷開的故障;如下圖(圖片來源于特斯拉診斷手冊(cè)),圖中紅線的環(huán)路就是高壓互鎖環(huán)路,它把系統(tǒng)中的相關(guān)高壓連接器全部串聯(lián)起來,同時(shí)檢測(cè)它們的連接狀態(tài)。
HVIL的實(shí)現(xiàn)首先依靠連接器自身的結(jié)構(gòu)。高壓連接器在內(nèi)部集成了HVIL接口。如下圖所示(圖片來源于網(wǎng)絡(luò)),高壓連接器除了自身的高壓大電流接口外,還集成了一個(gè)HVIL接口;原理很簡(jiǎn)單,HVIL接口有兩個(gè)PIN腳,當(dāng)高壓連接器插合后,兩個(gè)PIN成短路狀態(tài);當(dāng)高壓連接器斷開后,這兩個(gè)PIN腳成開路狀態(tài)。HVIL功能就是通過檢測(cè)這兩個(gè)PIN腳的通斷來實(shí)現(xiàn)。
同樣的,高壓維修開關(guān)(MSD)也集成了HVIL接口,如下圖(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))。
高壓連接器中的HVIL接口與高壓大電流接口在插入或拔出時(shí),有個(gè)時(shí)間差,如下圖所示;當(dāng)連接器插入時(shí),高壓端子先接觸,HVIL端子后接觸,時(shí)間差為Δt1;當(dāng)連接器拔出時(shí),HVIL端子先斷開,高壓端子后斷開,時(shí)間差為Δt2;這樣的話HVIL端子就能確保高壓端子已經(jīng)可靠連接或提前預(yù)判其意外斷開。
上面的兩個(gè)時(shí)間差一般與插入或者拔出的速度有關(guān),之前有大概測(cè)試過,Δt1大概有1s左右,而Δt2大概有100ms左右,時(shí)間不是很精確,但量級(jí)差不多。
接下來簡(jiǎn)單介紹HVIL檢測(cè)電路,一般分為兩種,直流源方案與PWM方案。如下圖,左圖為直流源方案簡(jiǎn)圖,右圖為PWM方案簡(jiǎn)圖。在左圖中,外部施加一個(gè)直流源在整個(gè)HVIL環(huán)路上面,通過檢測(cè)V1V2處的電壓,來診斷高壓連接器狀態(tài);同理,在右圖中,引入了一個(gè)可控的開關(guān),同樣還是檢測(cè)V1V2處的電壓,不過通過控制開關(guān),可以得到兩組值,用來識(shí)別出更多的狀態(tài);
實(shí)際的HVIL檢測(cè)電路更復(fù)雜,首先要定好需要檢測(cè)的故障類型,然后根據(jù)故障類型設(shè)計(jì)檢測(cè)電路;故障類型有斷路、短路到地、短路到電源、回路阻抗變大等。這一塊可以去搜索專利,能搜到很多方案實(shí)現(xiàn)電路。
高壓互鎖診斷是作為一項(xiàng)重要的安全機(jī)制落在BMS的安全目標(biāo)中的,一旦診斷出故障后,BMS要進(jìn)入安全狀態(tài)。這其中又要對(duì)整車場(chǎng)景進(jìn)行細(xì)分,不同場(chǎng)景下、安全狀態(tài)是完全不同的;例如充電場(chǎng)景、行車場(chǎng)景、啟動(dòng)場(chǎng)景,大家也可以去搜一下相關(guān)信息,介紹的很詳細(xì)。
總結(jié):
本文一如既往地作為前置挖坑文,簡(jiǎn)單介紹了HVIL的概念,后面有機(jī)會(huì)再深入地分析HVIL檢測(cè)電路。大部分情況下,HVIL電路是一個(gè)系統(tǒng)電路,它遍歷所有主要的高壓接口,由主機(jī)廠來定義檢測(cè)范圍,HVIL功能難點(diǎn)在于發(fā)現(xiàn)故障后的處理策略,也是核心。以上所有,僅供參考。