电动汽车高压互锁回路设计 | 一览众车

高压互锁（HVIL），是高压互锁回路（Hazardous Voltage InterlockLoop）的简称。也叫危险电压互锁回路（US7586722 High Voltage Interlock System and Control Strategy）。

高压互锁是指通过使用低压信号来检查电动汽车上所有与高压母线相连的各分路，包括整个电池系统、导线、连接器、DCDC、电机控制器、高压盒及保护盖等系统回路的电气连接完整性（连续性）。

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。

高压互锁的目的是，用来确认整个高压系统的完整性的，当高压系统回路断开或者完整性受到破坏的时候，就需要启动安全措施了。

一、高压互锁原理

高压回路内以动力电池包作为电源，低压回路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。一旦低压信号中断，说明某一个高压连接器有松动或者脱落。高压互锁原理图如下。在下面图片体现的高压互锁信号回路基础上，按照整体策略，设计监测点或者监测回路，负责将高压互锁信号回路的状态传递给VCU或者BMS。

图表1  高压互锁原理图

二、高压互锁回路设计原则

由于电动车动力系统是由多个子系统组成的，他们两两之间都是靠高压连接器相互连接，同时运行的环境十分恶劣，大多数工况处在振动与冲击条件下，因此高压互锁设计是确保人员安全和车辆设备安全运行的关键。

总体来看，电动汽车高压互锁回路设计须遵循以下原则：

1）HVIL回路必须能够有效、实时、连续地监测整个高压回路的通/断情况；

2）所有高压连接器应具备机械互锁装置，并且只有HVIL回路先行断开以后才能接通连接器；

3）所有高压连接器在非人为的情况下，不能被接通或断开；

4）HVIL回路应具备在某种特殊情况下，可以直接通过BMS检测HVIL回路，直接断开高压回路；

5）无论电动汽车在任何状态，HVIL在识别到危险时，车辆必须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。

三、高压互锁回路结构

1、纯电动汽车（EV）高压互锁回路

与传统车相比，EV车辆新增电机、电机控制器、DC/DC、高压动力电池、高压压缩机等高压用电或供电装置。

GB/T 18384.1-2015,GB/T18384.2-2015, GB/T18384.3-2015《电动汽车安全要求》等相应的法规要求:纯电动车高压系统中的电器元件应具绝缘防护性，可以通过绝缘、遮拦、外壳和金属网板等一些防护装置来防止直接接触。防护装置应牢固可靠，并耐机械冲击。防护装置只能通过专业工具或维修钥匙打开或去掉而进行相应的维修、维护。而高压连接器非人为自行断开都不应导致车辆产生危险。

图表2  某款纯电动汽车（EV）高压回路结构

2、插电混合动力汽车（PHEV）高压互锁回路

1）互锁线束应从各高压零部件低压接口引出且与高压线束分开布置；

2）高压互锁回路中各高压器件的串联顺序应按下图所示进行。

图表3  插电混合动力汽车（PHEV）高压回路结构

3、混合动力汽车（HEV）高压互锁回路

按照GB/T 19751《混合动力电动汽车安全要求》、GB/T 18384.1《电动汽车安全要求第1部分:车载储能装置》、GB/T 18384.2《电动汽车安全要求第2部分:功能安全和故障防护》、GB/T18384.3《电动汽车安全要求第3部分:人员触电防护》法规要求，HEV动力电路系统的带电部件，应通过绝缘或使用盖、防护栏、金属网板等来防止直接接触。这些防护装置应牢固可靠，并耐机械冲击。在不使用工具或无意识的情况下，它们不能被打开、分离或移开。而且电气联接件任何不期望的断开都不应导致车辆产生危险。

图表4  某款混合动力汽车（HEV）高压回路结构