电动汽车高压互锁研究
新能源汽车高压线束高压互锁原理和应用浅析
新能源汽车高压线束高压互锁原理和应用浅析摘要：随着我国大力提倡节能减排、环保交通，新能源的发展已成为我国能源技术领域的重要课题。
而新能源汽车的崛起，也是一个很大的市场。
高压电力是新能源汽车的主要动力系统，而其中的高压线束是该系统的核心部件，其技术和实际应用是本文的重点。
本文将对高压线束互锁的工作原理及该技术的应用进行深入地探讨。
关键词：新能源汽车；高压电线；连锁理论；引言：新能源汽车行业的崛起，促进了新能源技术的研发，而电动车则是新能源汽车发展的重要方向。
在电动车的大量生产中，其安全性、技术成熟和技术开发应用的水平是判断其安全性的重要因素。
其中，高压系统的安全性能是决定整个电动车安全性能的关键因素，与过去的车辆电压约为16伏特，而采用220V 的高压电动车则有较大的危险。
为了极大地提高电动车的安全性能，对高压线路进行了研究，对高压线路的连锁机理和应用进行了深入的研究。
一、高压互锁的概念和功能新能源汽车高压系统的元件安装标准，按照国际标准，新能源汽车的高压系统部件应该有一个高压互锁。
高压互锁的作用是对高压线路进行检测，避免出现断路、短路等问题。
高压互锁设备采用低电压输入高压系统，对高压线路进行整体试验，以保证高压系统各部分和高压电线的完整性，如果系统发生故障，必须进行维修，以保证高压系统的安全。
高压互锁设备在发现高压系统存在短路、断路等故障时，通过对其安全性评价，通过对其当前状态进行分析，并提出相应的解决方案。
（一）过流的探测与排除在高压系统运行良好的情况下，为了保证高压系统的安全，不能使用过电流来破坏系统的元件，而对高压系统进行过电流的检测，可以有效地判定高压系统的线路故障。
一旦发现有过流现象，则会立刻进行故障处理，切断线路，并开启报警装置，从而提高电动车的安全性。
（二）高压电源的断开与故障处理在高压系统出现带你路故障的情况下，应及时切断高压电源，从而降低电力供应，从而阻止电动车辆向前行驶。
新能源电动车在低电量下，会使高压线路中的压力不足，使其在低压下工作，从而损坏高压系统的部分，从而避免因电力不足而引起的低电压损失，维护电力供应系统，并在一定时间内供应电力。
5模块案例5-高压互锁案例分析
四单元案例五电动汽车高压互锁的故障案例分析一、车型故障资料一辆北汽新能源EV200电动汽车，行驶一万公里，在做完正常的例行保养后，插上启动钥匙，驱动电机不上电，车辆无法行驶，中央仪表板显示区显示“高压互锁”，连接充电器线束插头亦显示充电系统未工作。
二、电动汽车高压部件简介前面介绍过电动汽车充电系统主要由车载充电机、高压部件、充电接口和线束组成，而本故障案例显示“高压互锁”，则直接与高压部件有关。
下面就重点介绍“高压部件”。
1.高压部件的组成电动汽车高压部件主要由DC/DC转换器、高压线束、高压控制盒以及附件（空调）组成。
2. DC/DC转换器DC众所周知是直流的意思，DC/DC转换器就是指直流电之间的转换设备，在移动电话、笔计本电脑、摄影机等产品中得到广泛应用，都需将低压直流电压变成高压直流电压，或者将高压直流电压转换成低压直流电压，于是这些设备就需要用到DC/DC转换器。
电动汽车上的DC/DC转换器就是将动力蓄电池的高压直流电（320V）转换成低压直流电（12V），供灯光、喇叭、音响等其他用电器使用。
DC/DC转换器的工作条件和工作情况判断如下表所示：3.高压线束整车共分为 5 段高压线束，分别是：（1）动力电池高压电缆：连接动力电池到高压盒之间的线缆（2）电机控制器电缆：连接高压盒到电机控制器之间的线缆（3）快充线束：连接快充口到高压盒之间的线束（4）慢充线束：连接慢充口到车载充电机之间的线束（5）高压附件线束（高压线束总成）：连接高压盒到 DC/DC、车载充电机、空调压缩机、空调 PTC 之间的线束整车高压线束布置位置如下图所示：图整车高压线束布置图1）动力电池高压电缆：连接动力电池到高压盒之间的线缆。
端子和定义如下图：接高压盒端接动力电池端B 脚位：电源正极 1 脚：电源负极A 脚位：电源负极 2 脚：电源正极C 脚位：互锁线短接中间互锁端子D 脚位：互锁线短接2）电机控制器电缆：连接高压盒到电机控制器之间的线缆接高压盒端。
新能源汽车高压互锁精准定位技术研究
AUTO TIME119NEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车新能源汽车高压互锁精准定位技术研究房伟萍山东交通职业学院 车辆工程学院 山东省潍坊市 261206摘 要： 高压互锁是新能源汽车上的一种高压安全设计。
目前新能源汽车上的高压互锁只能检测高压回路是否完整，不能精确定位断点位置。
针对这一问题，提出一种新能源汽车高压互锁检测设计电路，在高压接连接器出现松脱时，不仅能够检测高压回路的完整性，同时能够准确定位出现连接故障的高压连接器，从而提高新能源汽车的高压安全系数，减少新能源汽车高压电路故障带来的安全风险，同时减少故障诊断工作量。
关键词：高压互锁 新能源汽车 精准定位 安全1 引言近年来，随着新能源汽车的迅猛发展，新能源汽车的高压安全越来越引起人们的关注，高压互锁是新能源汽车的一种安全控制技术，主要有3个作用：一是用来检测高压回路松动（会导致高压断电，整车失去动力，影响乘车安全）并在高压断电之前给整车控制器提供报警信息，预留整车系统采取应对措施的时间。
二是在车辆上电行车之前发挥作用，检测到电路不完整，则系统无法上电，避免因为虚接等问题造成事故。
三是防止人为误操作引发的安全事故。
在高压系统工作过程中，如果没有高压互锁设计存在，手动断开高压连接点，在断开的瞬间，整个回路电压加在断点两端，电压击穿空气在两个器件之间拉弧，时间虽短，但能量很高，可能对断点周围的人员和设备造成伤害。
目前，当高压互锁出现故障时，诊断仪仅能提供“VCU 高压互锁断开、紧急下电请求”信息，不能提供准确故障位置，这使新能源汽车在使用和维修过程中，增加了新能源汽车高压安全风险，同时增加了互锁故障诊断工作量。
针对这一问题，提出一种新能源汽车高压互锁检测电路，在高压接连接器出现松脱时，VCU 不仅能够检测高压回路的完整性，而且能够准确定位出现断路的高压连接器，提高新能源汽车高压安全系数，减少新能源汽车高压电路故障带来的安全风险，同时减少故障诊断工作量。
PHEV车型高压互锁方案设计及分析
PHEV车型高压互锁方案设计及分析PHEV车型高压互锁方案设计及分析随着新能源汽车的推广，PHEV车型也越来越受到人们的关注。
PHEV（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）车型需要有一个高压互锁保护系统，以保证人身安全和车辆性能稳定。
本文将介绍一种高压互锁方案的设计及其分析。
1. 方案设计该高压互锁方案的设计是在车辆高压电系统的电池组、充电机和电机控制系统之间，安装一个高压互锁开关。
这个高压互锁开关将在车辆高压电系统的电压超过一定值时自动打开，并在电压降至安全值以下时关闭。
该高压互锁开关可以通过车辆中央控制单元（ECU）来控制。
在车辆启动时，ECU将检测高压互锁开关的状态。
如果高压互锁开关关闭，车辆将可以正常运行。
但如果高压互锁开关打开，ECU将禁用车辆的高压电系统。
这样做可以防止电流在电路中流动，保障人员和车辆安全。
2. 方案分析该方案旨在保护车辆高压电系统，确保人员和车辆安全。
该高压互锁开关能够自动检测电压值，并在电压超过安全值时打开，从而防止电流在电路中流动。
与此同时，在电压降至安全值以下时，高压互锁开关将关闭，使电流可以继续流动，以保证车辆正常运营。
与其他保护方案相比，该方案具有下列优点：（1）可靠性高。
该方案使用一个高压互锁开关来限制电路中的电流，从而保证人员和车辆的安全。
互锁开关的自动检测功能可以及时地发现电路中存在的问题，有效的防止电压超过安全值。
（2）成本低。
该方案采用了单一传感器和高压互锁开关，比其他方案的成本更低。
(3)易于维护。
该高压互锁开关可以与车辆中央控制单元进行通信，便于对系统进行维护和故障排除。
需要注意的是，该方案在实际应用过程中，应考虑电路的复杂性和电压的波动范围。
在设计和安装过程中，需要遵循相应的规范和安全标准，以确保高压互锁方案的有效性和安全性。
总之，PHEV车型高压互锁方案是一个关键的保护措施，用于确保车辆和人员的安全。
该方案采用了可靠的基础结构，成本低，易于维护，值得在新能源汽车的发展中得到更广泛的应用。
分析研究电动汽车高压互锁
分析研究电动汽车高压互锁相对于传统汽车而言，电动汽车的一个重要特点就是车内装有能保证足够动力性能的高压系统，包括了充电系统、配电箱、储能系统（动力电池）、动力系统（即驱动电机）等高压部件，如图1所示。
由此而存在的高压电伤害隐患完全有别于传统汽车，其高达300 V以上的电压以及可能达到数十、甚至数百安培的电流随时考验着车载高压用电器的使用安全。
因此，随着电动汽车行业的不断向前发展，对电动汽车电安全的研究刻不容缓。
电动汽车高压电安全措施有以下几点。
1）在用户正常操作时，通过绝缘防护、等电势（搭铁电阻）、外壳IP防护、泄漏电流等措施提供电气防护。
2）环境条件和可能发生的意外事件都可能使得这种保护的强度降低。
因此，高压系统配置了绝缘监测功能，一般采用漏电传感器对高压系统进行绝缘监控。
3）在车辆维修保养时，采用紧急维修开关进行安全防护。
4）在异常使用时（例如碰撞、非正常操作断开高压连接器等），采用高压互锁、高压泄放（主动放电、被动放电）保障使用安全。
5）在电路设计时，应能满足电气间隙、爬电距离等要求，并具备各类过压、过流、短路防护功能。
以上为电动汽车高压电安全设计的保护措施，本文主要对高压互锁进行介绍。
1高压互锁的定义在ISO国际标准《ISO 6469-3: 2001电动汽车安全技术规范第3部分：人员电气伤害防护》中，规定车上的高压部件应具有高压互锁装置，但并没有详细地定义高压互锁系统。
高压互锁，也指危险电压互锁回路（HVIL Hazardous Voltage InterlockLoop）：通过使用电气小信号，来检查整个高压产品、导线、连接器及护盖的电气完整性（连续性），识别回路异常断开时，及时断开高压电。
高压互锁回路如图2所示。
当整车发生碰撞时，碰撞传感器发出碰撞信号，触发HVIL断电信号，整车高压源会在毫秒级时间内自动断开，以保障用户的安全，如图3所示。
2高压互锁的组成2.1互锁信号回路高压互锁信号回路包括两部分，如图2中黑线和虚线所示。
新能源汽车高压互锁原理及故障诊断技术探究——以吉利帝豪EV300_为例
122AUTO TIMENEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车新能源汽车高压互锁原理及故障诊断技术探究——以吉利帝豪EV300为例柯裕伟南宁职业技术学院 广西南宁市 530008摘 要： 随着新能源汽车技术的快速发展，新能源汽车品质和市场认可度全面提升，受到市场的高度欢迎。
和传统汽车相比较，新能源汽车具有高压系统，对高压部件安全运行、维护和修理带来了严峻考验。
为确保新能源汽车高压系统的安全性和稳定性，高压互锁技术被广泛应用。
本文对高压互锁系统的结构、原理进行概述，并以吉利帝豪EV300电动汽车为例，进一步说明了高压互锁的故障诊断思路和具体解决办法。
关键词：新能源汽车 高压互锁 原理 故障诊断技术1 引言新能源汽车与传统汽车相比结构上增加了高压系统，高压零部件包括动力电池、驱动电机、高压配电箱（PDU）、电动压缩机、车载充电机（OBC）、PTC 加热器等，互相之间通过高压线束连接，组成了整车的高压系统。
高压系统动辄300V 以上的工作电压和上百安的工作电流对用电设备的安全运行及维修提出了更高的要求。
为保障新能源汽车的安全稳定运行，降低故障发生几率，高压互锁系统作为新能源汽车电气保护的一项重要措施，得到广泛应用。
2 高压互锁系统概述2.1 高压互锁的定义 高压互锁（HVIL），是高压互锁回路（Hazardous Voltage InterlockLoop）的简称，也叫做危险电压互锁回路（High Voltage Interlock System and Control Strategy）。
高压互锁是指使用低压信号监视高压回路完整性的一种安全设计方法。
对新能源汽车高压系统直接监测比较困难，所以通常是用低压信号来检测确认整车高压系统回路电气完整性，确保整车所有的高压部件和线束插接件都安装到位，无短路或断路的情况；能够识别回路的异常断开，并及时断开高压，避免出现安全事故。
2.2 高压互锁设计的目的高压互锁设计的目的是，指使用低压信号来检测确认整个高压系统电气的完整性，当回路断开或者完整性受到破坏，就启动安全措施。
新能源汽车高压互锁系统的原理及故障诊断技术研究
NEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车时代汽车 新能源汽车高压互锁系统的原理及故障诊断技术研究沈同春无锡南洋职业技术学院 江苏省无锡市 225600摘 要： 随着社会的不断发展，使得新能源汽车在汽车行业得到了迅速的发展。
和传统的汽车相比较，新能源汽车具有高压系统，其产生的电流对汽车的互锁系统和安全使用提出了更多的要求。
因此，应当按照新能源汽车的实际要求，保证高压互锁系统的性能，并且及时的解决存在的故障问题，提供系统的稳定性。
本文主要对新能源汽车高压互锁系统的应用发展现状及原理进行概述，进一步说明了高压互锁系统的故障问题和相应的处理方法，从而保证新能源汽车的高压部件接触安全。
关键词：新能源汽车 高压互锁系统 原理 故障诊断技术新能源汽车不仅具有较好的节能环保技术，而且在其他的诸多方面都进行了相应的改革与创新，其中，高压互锁系统就是新能源汽车的一个重要组成部分。
高压互锁系统、全面的考虑到了汽车的安全性能、使用寿命、使用方式等因素，因此，确保高压互锁系统的使用性能和未来发展是极为重要的问题。
但是，新能源汽车的高压互锁系统也存在着一些技术故障问题，需要利用有效的诊断技术进行判断，并解决相关的问题。
由此可见，对新能源汽车高压互锁系统的原理及故障诊断技术进行研究具有重要的意义。
1 新能源汽车高压互锁系统的应用发展现状现阶段，我国的新能源汽车产业正处于发展的初级阶段，相关的处理技术也有待完善和创新，因此，为了强化新能源汽车使用的安全性能，科学的使用高压互锁系统极为重要。
通过对高压互锁系统的合理应用，能够将新能源汽车中具有的自动化、智能化等优势充分的体现出来，而且也有利于开发和完善高压互锁系统的内部功能及结构。
除此之外，高压互锁系统还在一定程度上解决了新能源汽车当中存在的功能不全面等问题，极大的推动了新能源汽车和高压互锁系统之间的融合应用，使得新能源汽车系统的整体性能得到了有效的改善。
对于新能源汽车而言，使用过程中也存在着一定的风险，比如，高压系统会使得汽车在使用过程中发生断电等问题，从而失去前进的动力。
新能源汽车EV300高压互锁原理与检修
车辆高压互锁结构原理与检修
-----以吉利帝豪EV300为例
实例情境：小王开着吉利EV300在高速上高速行式，突然仪表盘 提示报警，同时车辆速度逐渐降低下来，小王为了安全期间，逐 将车辆停在应急车道；待新能源汽车技师赶来，对车辆进行诊断 发现整车高压互锁出现故障。
目录
Contents
一 高压互锁的简介 二 高压互锁的组成 三 高压互锁的控制策略 四 EV300高压互锁的线路介绍 五 常见的高压互锁问题及诊断
一 高压互锁的简介
电动汽车高压互锁，也指危险电压互锁回路，简称HVIL。通过使 用电气小信号，来检查车辆高压器件、线路、连接器及护盖的电气完 整性，若识别出回路异常断开时，则会毫秒级时间内断开高压电，保 障用户安全。
四 吉利EV300互锁线路的介绍
用示波器检测器正常波形如图所示，即发送和接收的都是50%占空比的 PWM 信号，最高电 压约为 10V 左右，使用万用表直流档检测工作电压约为 5V。
PWM 型高压互锁检测波形
五 吉利EV300常见的互锁问题及诊断
互锁故障的原因主要有 VCU 自身和互锁线路两个方面，互锁线路方面又分断路、短路 、虚接等多种情况。比如下面一些故障例子
（2）切断高压源
当电动汽车在停止状态时，高压互锁系统在 识别严重危险情况时，除了进行故障报警，还应 通知系统控制器断开自动断路器，使高压源被彻 底切断，避免可能发生的高压危险，确保财产和 人身安全。
仪表盘显示故障灯 电动车停止状态
三 高压互锁的控制策略
（3）降功率运行
电动汽车在高速行车过程中，高压互锁系统 在识别到危险情况时，不能马上切断高压源，应 首先通过报警提示驾驶员，然后让控制系统降低 电机的运行功率，使车辆速度降下来，以使整车 高压系统在负荷较小的情况下运行，尽量降低发 生高压危险的可能性，同时也允许驾驶员能够将 车辆停到安全地方。
高压环路互锁系统原理分析及故障诊断
高压环路互锁系统原理分析及故障诊断摘要：随着我国汽车保有量持续攀升，不仅带来能源危机，同时也给环境带来巨大伤害。
纯电动汽车和混合动力汽车作为新能源汽车的两大主流，已经成为我国实现碳中和的重要路径。
与传统汽车相比，电动汽车的高压电系统是特有的技术。
其中高压环路互锁系统是电动汽车高压电气安全保护的一个重要组成系统。
本文针对高压环路互锁系统涉及高压部件多且分布广，排查困难的特点。
介绍各高压部件的作用与功能，分析高压环路互锁系统的工作原理，并结合现场维修实例梳理故障诊断方法。
关键词：电动汽车高压环路互锁原理分析故障诊断引言：高压环路互锁系统，是指通过低压检测信号形成回路，用来实时监测高压模块，导线，连接器所组成的高压网路的完整性及连续性。
当互锁回路出现故障时，系统将做出故障报警，切断高压电（车辆停驶时），限制功率运行（车辆行驶时）等措施，保证车辆和人员的安全。
高压环路互锁系统是确保人员安全和车辆安全运行的关键。
现行的国家标准《ＧＢ／Ｔ３７１３３－２０１８：电动汽车高压大电流线束和连接器技术要求》中，明确要求“高压系统连接时，功率端子先接通，信号／控制端子后接通。
高压系统断开时，信号／控制端子先断开，功率端子后断开。
”一、电动汽车高压系统基础结构及各高压部件的功能介绍１、高压系统基础结构。
目前，大部分电动汽车是在传统汽车基础上进行延伸形成，结构上与传统汽车最大的区别在于高压动力系统。
电动汽车上，整车带有高压电的部件有动力电池、电机控制器、驱动电机、电动压缩机、高压线束等，组成了整车高压系统。
其中动力电池，驱动电机，高压控制系统为电动汽车的三大核心部件。
瑞虎８ＰＬＵＳ鲲鹏ｅ＋高压部件基础结构如图１所示图1高压结构图2、高压部件的功能简介2.1 整车控制器：一般安装于主副驾驶座椅下方，是整个电动汽车的控制中心，能够识别驾驶员的驾驶意图，实现前进、倒退、再生制动及停车。
动力模式（ＥＶ／ＨＥＶ）及驾驶模式（Ｎｏｒｍａｌ／Ｓｐｏｒｔ）的控制与切换。
刍议新能源汽车高压互锁系统的原理及故障
刍议新能源汽车高压互锁系统的原理及故障摘要：随着时代的发展以及科学技术的进步，我国的经济发展与工业生产逐渐步入了新能源时代，而新能源汽车就是立足于新能源运用所发展起来的新型交通工具。
相比较传统的汽车而言，新能源汽车有更加方便快捷的交通性能，也更加绿色环保和安全。
高压互锁系统就是新能源汽车当中最具有代表性的研发特色。
文章将对新能源汽车高压互锁系统的原理与故障进行一个简单的研究与探析。
关键词：新能源；高压互锁；原理及故障引言：新能源汽车当中有较多的组成环节与部分，而高压互锁系统是当中较为重要的组成部分与系统，它能够提升新能源汽车的使用性能，也能够延长新能源汽车的使用年限，但是就目前而言，新能源汽车高压互锁系统的使用仍然存在着一些问题，倘若不对这些问题进行改进，那么新能源汽车的高压互锁系统也就无法有进步和提升。
1.高压互锁系统的原理分析所谓的高压互锁系统，其实就是新能源汽车在运行过程中，为了保护汽车在遭遇突发状况不会造成安全事故的防护系统。
一旦汽车处于运行状态，那么电气小信号就会对整个汽车的高压运行系统进行实时的监测，倘若整个汽车的高压运行系统出现了故障，那么整个高压互锁系统就能够及时的监察到，并且及时发动指令，断开整个汽车的高压部分，阻止危险故障问题的发生。
1.发生故障的原因分析现阶段的新能源汽车的高压互锁系统是很有可能会发生故障的，故而有关技术人员一定要及时对可能触发的故障进行分析与研究。
新能源汽车的高压互锁系统可能触发故障的原因有两个，第一个是高压互锁系统本身没有达到正常接通的状态，因此无法正常的工作，这是会给整个新能源汽车的日常运作系统带来不可避免的损伤的。
因此在进行新能源汽车的使用时，一定要首先对新能源汽车的高压互锁系统是否已经接通进行仔细的检查。
第二个原因是高压互锁系统的日常维护没有得到确切的贯彻与落实。
很多用户在进行新能源汽车的运用时，都会忽略掉高压互锁系统的日常使用，认为高压互锁系统的开启是没有必要的，因此也就会缺乏需要定期对高压互锁系统进行检查的意识，但如果不对高压互锁系统进行正常的维护与检查，那么高压互锁系统是很可能会出现故障的。
纯电动汽车高压互锁故障的诊断与分析--以比亚迪5AEB乘用车为例
纯电动汽车高压互锁故障的诊断与分析--以比亚迪5AEB乘用车为例摘要：高压互锁系统是纯电动汽车的重要安全装置，它在保证车辆安全运行方面起着关键的作用。
本报告介绍了2017款比亚迪5AEB乘用车中可能出现的高压互锁故障，并提出了相应的检修和排除故障的技术方案。
关键词：比亚迪e5；比亚迪5AEB;乘用车;高压互锁;故障检修1引言新能源汽车的高压互锁系统用于控制和管理整车高压用电设备及动力电池系统的运行，确保在需要时能够及时切断高压电源，以确保车辆和乘客的安全。
文章以2017款比亚迪5AEB为例，介绍新能源纯电动汽车高压互锁故障现象、故障分析、故障诊断技术路线等，并提出相应的故障排除方法。
2 高压互锁概述新能源汽车高压互锁是一种安全保护措施，旨在防止高压电池系统在特定条件下发生意外通电导致触电事故。
这种互锁机制可以防止电池系统在维护、检修或事故情况下产生危险。
2.1动力电池系统：新能源汽车使用高压动力电池来储存能量，供电给驱动电机、电动压缩机、DC/DC转换器、PTC加热器等高压部件；如图1所示，通常具有很高的电压和能量储存能力。
图1-高压架构原理图2.2高压互锁功能：高压互锁是一种电气或机械装置，用于在某些情况下切断或隔离高压电池系统的电源。
它可以通过控制电源开关、断路器或隔离器来实现。
2.3互锁触发条件：高压互锁通常在以下情况下触发：当车辆需要进行电池系统的维护或检修时，高压互锁可以切断电源，确保技术人员的安全；如果车辆发生事故或碰撞，高压互锁可以自动切断电源，避免电池系统的进一步损坏或电击风险。
2.4互锁装置：高压互锁简称HVIL，是用低压信号检测高压回路完整性及连续性的一种安全设计方法。
能识别高压回路异常断开、虚接或破损，从而及时断开高压电。
高压互锁装置可以是电子控制单元（VCU、BMS等）、传感器、继电器或其他设备。
这些装置可以监测车辆状态、电池系统电压、碰撞或车辆倾斜等参数，并触发互锁机制。
基于“安全策略”的电动汽车高压互锁系统研究
汽车维修2020.2基于“安全策略”的电动汽车高压互锁系统研究黄义勇李德贵申慧君随着纯电动汽车市场保有量的不断增加，纯电动汽车在使用维护中的痛点也逐渐显现，特别是续航和安全问题。
相对于传统汽车，纯电动汽车增加了高压系统，高压系统内几百伏的电压和上百安培的电流都对汽车运维安全提出了更高要求，这就要求作业人员应具备安全操作的知识和能力。
本文就纯电动汽车高压系统安全保护策略及其故障诊断进行相关阐述。
一、高压系统的组成及电气原理高压系统在整车中主要完成电能供给和安全管理，保证高压用电设备的可靠运行，从整体上可看成三个部分：电源部分、驱动部分和电动设备。
高压系统主要由MSD 开关、DC/DC 转换器、车载充电机OBC 、高压配电箱PDU 、动力电池及管理系统等组成；驱动部分，主要由电机控制器和电机本体共同组成；电动设备部分，主要由转向助力系统、制动系统、电动压缩机和电加热器PTC 等组成，如图1所示。
高压系统各元器件的电气连接原理图如图2所示。
二、高压电安全管理策略高压电安全管理系统的目标：一是确保电动汽车在静止、运行及充电等过程的用电安全；二是实时监测高压系统，当有故障发生时做出判断，自动采取有效的保护措施和记录上报管理系统。
因此高压安全管理系统需要完成的功能主要包括：绝缘监测、高压互锁监测、断开/过流监测、预充电和主动放电安全监测、继电器状态监测、碰撞监测等。
本文就高压互锁的问题做一些探讨。
三、高压互锁的控制原理（一）高压互锁的定义高压互锁（HVIL ）又叫“危险电压互锁回路”，利用低压信号来全面检测整个高压系统每个连接位置的连接状态，包括MSD 开关、DC/DC 转换器、车载充电机OBC 、高压配电箱PDU 、动力电池及保护盖等高压系统回路的电气连接完整性。
在连接高压插头时，高压触点先于低压触点接通，断开连接高压插头时，低压触点先于高压触点接通，其中图3、图4为连接分开示意图。
当高压安全管理系统检测到电气连接没有完成时，通过整车诊断系统识别并及时采取报警、限功率直至切断高压措施，直到该故障完全排除。
纯电动汽车高压互锁及失效问题分析
Internal Combustion Engine &Parts0引言从纯电动车高压系统功能安全的角度出发，每个可能存在的风险，都需要有相应的安全措施进行监测，以降低故障发生的概率。
所以高压互锁设计作为电动汽车高压系统的一个监测手段在汽车电路设计中进行使用。
电动汽车高压系统工作过程中，最大的一类风险是车辆突然断电，失去动力。
造成车辆动力丢失的原因有很多种，其中之一就是高压回路连接位置松脱断开。
高压互锁设计可以监测到回路的连续性，并在高压断电之前给VCU 发送报警信号，使VCU 对整车系统采取应对措施。
电动汽车的另外一类风险点，是在系统工作过程中人为误操作，手动断开高压连接器。
在断开的瞬间，整个回路电压加在连接器端点两端，而高压连接器自身不具备分断能力，电压击穿空气在两个器件之间产生很强的拉弧，可能对断点周围的人员和设备造成伤害。
高压互锁设计的存在，则可以在连接器断开的时候，同时断开动力电池的输出，避免触电。
1高压互锁分析1.1高压互锁定义高压互锁（High Voltage Inter-lock ，简称HVIL ），是用低压信号监视高压回路完整性及连续性的一种安全设计方法。
高压互锁设计能识别高压回路异常断开或破损时，及时断开高压电。
理论上，低压监测回路比高压先接通，后断开，中间保持必要的提前量，时间长短可以根据车型具体策略确定。
1.2高压互锁原理整车所有高压连接器连接位置，都需高压互锁信号回路，但互锁回路与高压回路不具有必然的联系。
整车上高压，电器A 和电器B 构成一个完整回路。
但高压互锁设计，可能对A 电器设置一个单独的互锁信号回路，同时给B 电器也单独设置一个互锁信号回路；也可能把A 和B 的互锁信号串联在一个回路中。
即互锁回路可设计成并联模式，也可设计成串联模式。
整车高压系统以动力电池作为电源，低压回路同时也需要一个检测用电源，让低压信号沿着闭合的低压回路传递。
当低压信号中断，说明某一个高压连接器有松动或者脱落。
分析研讨电动汽车高压互锁
分析研究电动汽车高压互锁相对于传统汽车而言，电动汽车的一个重要特点就是车内装有能保证足够动力性能的高压系统，包括了充电系统、配电箱、储能系统（动力电池）、动力系统（即驱动电机）等高压部件，如图1所示。
由此而存在的高压电伤害隐患完全有别于传统汽车，其高达300 V以上的电压以及可能达到数十、甚至数百安培的电流随时考验着车载高压用电器的使用安全。
因此，随着电动汽车行业的不断向前发展，对电动汽车电安全的研究刻不容缓。
电动汽车高压电安全措施有以下几点。
1）在用户正常操作时，通过绝缘防护、等电势（搭铁电阻）、外壳IP防护、泄漏电流等措施提供电气防护。
2）环境条件和可能发生的意外事件都可能使得这种保护的强度降低。
因此，高压系统配置了绝缘监测功能，一般采用漏电传感器对高压系统进行绝缘监控。
3）在车辆维修保养时，采用紧急维修开关进行安全防护。
4）在异常使用时（例如碰撞、非正常操作断开高压连接器等），采用高压互锁、高压泄放（主动放电、被动放电）保障使用安全。
5）在电路设计时，应能满足电气间隙、爬电距离等要求，并具备各类过压、过流、短路防护功能。
以上为电动汽车高压电安全设计的保护措施，本文主要对高压互锁进行介绍。
1高压互锁的定义在ISO国际标准《ISO 6469-3: 2001电动汽车安全技术规范第3部分：人员电气伤害防护》中，规定车上的高压部件应具有高压互锁装置，但并没有详细地定义高压互锁系统。
高压互锁，也指危险电压互锁回路（HVIL Hazardous Voltage InterlockLoop）：通过使用电气小信号，来检查整个高压产品、导线、连接器及护盖的电气完整性（连续性），识别回路异常断开时，及时断开高压电。
高压互锁回路如图2所示。
当整车发生碰撞时，碰撞传感器发出碰撞信号，触发HVIL断电信号，整车高压源会在毫秒级时间内自动断开，以保障用户的安全，如图3所示。
2高压互锁的组成2.1互锁信号回路高压互锁信号回路包括两部分，如图2中黑线和虚线所示。
电动汽车高压互锁构造的应用解析
电动汽车高压互锁构造的应用解析1 什么是电动汽车上的高压互锁？高压互锁（High Voltage Inter-lock，简称HVIL），用低压信号监视高压回路完整性的一种安全设计方法。
理论上，低压监测回路比高压先接通，后断开，中间保持必要的提前量，时间长短可以根据项目具体情形确定，比如150ms，大体在这个量级。
具体的高压互锁实现形式，不同项目可能有不同设计。
监测目标是高压连接器这类要求人力操作实现电路接通还是断开的电气接口元件。
在电动汽车高压回路中，要求具备HVIL功能的电气元件主要是高压连接器，手动维修开关（MSD）。
2 电动汽车为什么需要高压互锁？从系统功能安全的角度出发，每个可能存在的风险，都需要配置相应的安全技术手段予以监测，以降低风险发生的概率。
从这个层面出发，高压互锁，作为电动汽车高压系统安全的一个安全措施，在电路设计中使用。
电动汽车高压系统的风险点之一，是突然断电，汽车失去动力。
可能造成汽车失去动力的原因有几种，其中之一就是高压回路自动松脱。
高压互锁可以监测到这种迹象，并在高压断电之前给整车控制器提供报警信息，预留整车系统采取应对措施的时间。
电动汽车的另外一个风险点，是人为误操作，在系统工作过程中，手动断开高压连接点。
如果没有高压互锁设计存在，在断开的瞬间，整个回路电压加在断点两端，对于高压连接器这类本身不具备分断能力的器件来说，是非常危险的。
电压击穿空气在两个器件之间拉弧，时间虽短，但能很高，可能对断点周围的人员和设备造成伤害。
关于高压互锁的具体目的，还有几个不同的说法。
有的观点认为，高压互锁主要在车辆上电行车之前发挥作用，检测到电路不完整，则系统无法上电，避免因为虚接等问题造成事故；也有人认为，高压互锁主要在碰撞断电过程中发挥作用，碰撞信号通过触发高压互锁信号，执行系统下电。
只是，处于碰撞后比较危急的情况中，执行断电的步骤应该是越少越好，碰撞信号直接传递给VCU，逻辑上比较合理一些。
电动汽车高压互锁故障检修
电动汽车在行驶过程中，由于受到颠簸、振动等因素的影响，很容易造成高压互锁回路松动、脱落，进而发生高压互锁故障，高压互锁是防止发生高压触电及其他安全隐患的重要保护措施。
本文以比亚迪e5车为例，总结了电动汽车高压互锁故障检修方法，为快速定位及排除故障提供借鉴。
1 高压互锁1.1 高压互锁原理高压互锁（High Voltage Interlock，简称HVIL）的工作原理是利用低压信号来监测电动汽车整个高压系统（主要涉及高压线路、连接器、防护盖及高压部件）的完整性。
高压互锁回路原理框图如图1所示，电动汽车的高压互锁是用一个低压回路将所有涉及的高压部件串联起来，根据串联电路的性质，有一处发生故障，整个回路就无法正常工作。
车辆起动时，高压互锁控制器发出一个低压信号，低压信号沿着高压互锁回路经所有监测器再回到高压互锁控制器，由此判断高压系统是否正常。
当检测到高压互锁回路信号正常时，相关接触器吸合，允许车辆上电；当检测到高压互锁回路异常时，系统认为高压系统存在开路情况，车辆无法上电。
1.2 高压互锁功能（1）故障报警。
无论电动汽车处于何种状态，当系统识别到高压互锁存在异常时，会及时在仪表板上给出报警信号，提醒驾驶人注意，以便及时处理，避免发生安全事故。
（2）切断高压电。
当电动汽车在停止状态识别到高压互锁存在异常时，除了进行故障报警，还会断开相关接触器，彻底切断高压电，避免发生高压触电事故，确保财产和人身安全。
（3）降功率运行。
电动汽车在高速行驶过程中识别到高压互锁存在异常时，不能立刻切断高压电，首先通过报警提示驾驶人，然后降低驱动电机的运行功率使车辆速度降下来，以使整车高压系统在负荷较小的情况下运行，待安全停靠后断开高压电。
1.3 高压互锁结构高压互锁一般有环形结构和星形结构2种。
环形结构是将所有高压部件串联在一起形成闭环，是现在主流的高压互锁结构；星形结构以主控模块为中心，呈辐射状，所有高压部件直接与主控模块相连。
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电动汽车高压互锁研究
设计●研究
李高林， 黄舞浩， 邹圣星， 范 学 （比亚迪汽车工业有限公司， 广东 深圳 518118）
摘要： 对电动汽车高压安全领域中的高压互锁系统进行研究， 并对高压互锁的组成和控制策略进行详细介绍， 为电动汽车的高压安全设计提供借鉴。
关键词： 电动汽车； 高压安全； 互锁回路 中图分类号： U469.72 文献标识码： A 文章编号： 1003－8639（2013）05－0001－03
参考文献：
［1］ ISO 6469-3： 2001 电 动 汽 车 安 全 技 术 规 范 第3部 分 ：
人 员 电 气 伤 害 防 护 ［S］.
（编辑 杨 景）
《汽车电器》２０１３ 年第 ５ 期 3
图9 自动断路器
1） 自动断路器需要尽可能地接近电池包 （高 压源）， 以减少在断电时候继续蓄能的电路。
2） 自动断路器的初始状态应该是常开的状态， 需要控制器给予安全信号方能闭合， 以避免高压线 路误接通。
3） 复位自动断路器应要求操作者施加额外的信 号， 需其确认当前为已消除高压危险的情况方能复位。
3） 在车辆维修保养时， 采用紧急维修开关进 行安全防护。
4） 在异常使用时 （例如碰撞、 非正常操作断 开高压连接器等）， 采用高压互锁、 高压泄放 （主 动放电、 被动放电） 保障使用安全。
5） 在电路设计时， 应能满足电气间隙、 爬电距 离等要求， 并具备各类过压、 过流、 短路防护功能。
以上为电动汽车高压电安全设计的保护措施， 本文主要对高压互锁进行介绍。
On the Hazardous Voltage Interlock Loop for EV
LI Gao-lin， HUANG Wu-hao， ZOU Sheng-xing， FAN Xue （BYD Auto Industry Co.， Ltd.， Shenzhen 518118， China） Abstract： Based on research of hazardous voltage interlock loop （HVIL）， its composition and control policy of HVIL is introduced to provide references to the design for high voltage safety. Key words： electrical vehicle （EV）； high voltage safety； interlock loop
部件包括： ①驱动电机控制器； ②DC-DC变换器；
③高压配电箱； ④车载充电器； ⑤空调驱动器； ⑥
电池管理器。
2 《汽车电器》２０１３ 年第 ５ 期
Design●Research
设计●研究
图8 某高压部件开盖监测器
2.3 自动断路器 自动断路器 （也称正极、 负极接触器） 为互锁
系统切断高压源的执行部件， 形式类似于继电器， 如图9所示。 在高压互锁系统识别到危险情况时， 能否正确断开高压源是非常关键的， 所以自动断路 器对高压互锁的作用影响相当大， 其如何设置需参 照以下原则。
《汽车电器》２０１３ 年第 ５ 期 1
设计●研究
图2 高压互锁回路示意图
Design●Research
2） 虚线部分用来监测所有高压部件保护盖是 否非法开启， 利用信号线将所有高压器件上的监测 器全部串联起来， 组成另外一条监测信号回路。 2.2 互锁监测器
监测器分为两类， 一种用于监测高压连接器连 接是否完好， 另外一种用于监测高压部件的保护盖 是否开启。
图7 某车型动力电池动力 母线互锁监测器
会随之断开， HVIL高压互锁回路就会触发高压断电
信号， 保障用户的操作安全。
2） 高压部件开盖监测器如图8所示， 结构类似
于连接器， 一端安装于高压部件保护盖上， 另外一
端安装于高压部件主体内部， 当保护盖开启时连接
器也断开， HVIL信号中断。 通常需要设置监测器的
1） 高压连接器监测器如图6所示， 图6a为将监 测器设置在连接器上的一体式的设计， 图6b为通用 的最新专利设计。
图3 碰撞时HVIL断开高压电
2 高压互锁的组成 2.1 互锁信号回路
高压互锁信号回路包括两部分， 如图2中黑线 和虚线所示。
1） 黑线部分用于监测高压供电回路的完整性， 可以分为两种形式： 一种是与高压电源线并联， 并 在所有高压连接器端与连接器监测器连接， 将所有 的连接串接起来组成一个完整的回路 （图4）， 可以 利用高压线上的屏蔽线组成信号回路的一部分， 以 使整个系统变得更简单和可靠； 另外一种形式为各 个高压部件控制器负责监测各自的HVIL信号， 只有 当全部的控制器收到HVIL接通信号时， 才允许接通 高压源， 如图5所示。
高压互锁回路如图2所示。 当整车发生碰撞时， 碰撞传感器发出碰撞信号， 触发HVIL断电信号， 整 车高压源会在毫秒级时间内自动断开， 以保障用户 的安全， 如图3所示。
收稿日期： 2013-01-22 作者简介： 李高林 （1960-）， 男， 高级工程师， 主要从事汽车整车及零部件检测技术的研究和开发 。
4） 自动断路器应具有自诊断的能力， 将其内 部的故障检测出来并予以显示， 如果不能正常工 作， 则整车需要特殊处理 （停车或报警）。
5） 自动断路器即使是在出现供电电压过低的 情况下也应能操作。
6） 自动断路器需要提供一个输出信号， 提前 通知其他用电负载， 使之能在断电之前有提前响应 的时间。
7） 行驶过程中等特殊情况不能强行断开。 图10为DC-DC供电原理图， 其中自动断路器建 议设计在最靠近动力电池包处， 由此可以减少断电 时蓄能的电路， 而且使用的是双极同时断开， 可以 使高压互锁起作用时高压源彻底和各高压部件隔 离， 能够很好地保护使用者。 断路器也可以设置在 电池包的正中央位置， 通过切断高压源内部的连 接， 起到整车彻底断电的目的。
2） 切断高压源。 当电动汽车在停止状态 时 ， 高压互锁系统在识别严重危险情况时， 除了进行故 障报警， 还应通知系统控制器断开自动断路器， 使 高压源被彻底切断， 避免可能发生的高压危险， 确 保财产和人身安全。
3） 降功率运行。 电动汽车在高速行车过程中， 高压互锁系统在识别到危险情况时， 不能马上切断 高压源， 应首先通过报警提示驾驶员， 然后让控制 系统降低电机的运行功率， 使车辆速度降下来， 以 使整车高压系统在负荷较小的情况下运行， 尽量降 低发生高压危险的可能性， 同时也允许驾驶员能够 将车辆停到安全地方。
图1 电动汽车高压系统示意图
1） 在用户正常操作时， 通过绝缘防护、 等电 势 （搭铁电阻）、 外壳IP防 护 、 泄 漏 电 流 等 措 施 提 供电气防护。
2） 环境条件和可能发生的意外事件都可能使 得这种保护的强度降低。 因此， 高压系统配置了绝 缘监测功能， 一般采用漏电传感器对高压系统进行 绝缘监控。
随着经济的发展， 能源与环保问题日益突出， 世界各国都逐渐将目光投向了环保和节能的电动汽 车。 时至今日， 电动汽车已成为各大车企争先夺取 的高地， 我司也成功推出了多款电动汽车产品， 并 在国内甚至世界保持领先水平。
相对于传统汽车而言， 电动汽车的一个重要特 点就是车内装有能保证足够动力性能的高压系统， 包括了充电系统、 配电箱、 储能系统 （动力电池）、 动力系统 （即驱动电机） 等高压部件， 如图1所示。 由此而存在的高压电伤害隐患完全有别于传统汽 车 ， 其 高 达300 V 以 上 的 电 压 以 及 可 能 达 到 数 十 、 甚至数百安培的电流随时考验着车载高压用电器的 使用安全。 因此， 随着电动汽车行业的不断向前发 展， 对电动汽车电安全的研究刻不容缓。 电动汽车 高压电安全措施有以下几点。
1 高压互锁的定义 在ISO国际标准 《ISO 6469-3： 2001 电动汽车
安全技术规范 第3部分： 人员电气伤害防护》 中， 规定车上的高压部件应具有高压互锁装置， 但并没 有详细地定义高压互锁系统。 高压互锁， 也指危险 电 压 互 锁 回 路 （ HVIL -Hazardous Voltage Interlock Loop）： 通过使用 电 气 小 信 号 ， 来 检 查 整 个 高 压 产 品、 导线、 连接器及护盖的电气完整性 （连续性）， 识别回路异常断开时， 及时断开高压电。
图10 DC到危险时， 整个控制器应
根据危险时的行车状态及故障危险程度运用合理的 安全策略， 这些策略包括以下几点。
1） 故障报警。 无论电动汽车在何种状态， 高 压互锁系统在识别到危险时， 车辆应该对危险情况 做出报警提示， 需要仪表或指示器以声或光报警的 形式提醒驾驶员， 让驾驶员注意车辆的异常情况， 以便及时处理， 避免发生安全事故。
图4 高压供电监测回路1
图5 高压供电监测回路2
图6 高压连接器监测器
通用监测器的设计是利用压接方法在连接器自
锁结构上增加电气连接
作为自锁回路短接信
号， 这种设计既保证了
连接器防水等级又能不
增加冗余的空间， 非常
巧妙。 图7中白色方框
区为某车型动力电池动 力母线互锁监测器， 在 动力母线拔出时， 其也