在電動汽車高壓迴路中,高壓互鎖系統中的主要電器元件高壓連接器,而手動維修開關(MSD)則是作為電路接通/斷開的電氣接口的人力操作元件。
高壓互鎖一方面在高壓系統迴路斷開或者完整性受到破壞的時候,啟動安全斷開高壓電的保護措施;另一方面用來確認整個高壓系統的完整性。
什麼是高壓互鎖系統?
高壓互鎖系統(High Voltage Inter-lock, 簡稱HVIL),也叫高壓互鎖迴路系統(Hazardous Voltage InterlockLoop)。
其中高壓互鎖是指,用低壓信號監視高壓迴路完整性的一種安全設計方法。通過使用低壓信號來檢查電動汽車上所有與高壓線束相連的各組件,檢測各個高壓系統迴路的電氣連接完整性及連續性。
就理論上而言,低壓監測迴路要比高壓先接通、後斷開,且間隔一定的時長(比如150ms)。具體的高壓互鎖實現形式,不同項目有不同設計。
目前多採用集成在高壓線束接插件上的形式。即在高壓線束接插件上,額外多一組低壓迴路用於檢測HVIL的迴路完整性。
另一種高壓互鎖插接件形式設計較為複雜。高壓互鎖結構獨立於內塑殼或有一個單獨的小連接器連接,通過2個連接器的先後安裝關係保證。
高壓互鎖的作用
作用一:檢測高壓迴路鬆動(會導致高壓斷電,整車失去動力,影響乘車安全)並在高壓斷電之前給整車控制器提供報警信息,預留整車系統採取應對措施的時間。
作用二:在車輛上電之前,若檢測到電路不完整,則系統無法上電,避免因為虛接等問題造成事故;
作用三:防止人為誤操作引發的安全事故。在高壓系統工作過程中,如果沒有高壓互鎖設計的存在,則手動斷開高壓連接點時。在斷開的瞬間,整個迴路電壓將會全部加在斷點兩端,電壓擊穿空氣在兩個器件之間拉弧,時間雖短,但能量很高,可能對斷點周圍的人員和設備造成傷害。
系統組成
具備高壓互鎖功能的高壓連接器,由殼體、高壓導電件、低壓信號導電件和監測器及監測線路共同組成。
高壓互鎖結構的一般實現方式是,在對插的一對公頭和母頭上,分別固定著一對高壓接插件和一對低壓接插件。
通過互鎖端子和主迴路(高壓) 端子的長度和位置差異,實現連接時,先連接高壓端子,再連接低壓端子;斷開時,先斷開低壓端子,再斷開高壓端子。
工作原理
高壓互鎖系統主要從以下兩方面進行檢測和動作:
1.由低壓系統檢測高壓系統中連接位置的連接狀態;
全部高壓連接器對接位置,都配合有高壓互鎖信號迴路,但迴路形式與高壓迴路不具有必然的聯繫。
也就是說,高壓上,電氣A和電氣B構成一個完整迴路。但高壓互鎖,可能給A設置一個單獨的互鎖信號迴路,給B單獨設置一個互鎖信號迴路;也可能把A和B的互鎖信號串聯在一個迴路中。
2.低壓檢測迴路的信息傳遞動作必須領先於高壓迴路斷開的動作。
高壓迴路內以動力電池包作為電源,低壓迴路也需要一個檢測用電源,讓低壓信號沿著閉合的低壓迴路傳遞。
一旦低壓信號中斷,說明某一個高壓連接器有鬆動或者脫落。在上圖中體現的高壓互鎖信號迴路的基礎上,按照整體策略,由監測點或監測迴路,負責將高壓互鎖信號迴路的狀態傳遞給VCU或者BMS,完成整車的下電操作。
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