高压互锁（HVIL）

简介

高压互锁(High voltage Inter-lock，简称HVIL)，又称高压互锁回路系统。

高压互锁是混合动力和全电动汽车的安全功能，利用低压电路来监测高压元件、导线和连接器的状态，识别高压电路的异常断开，从而切断系统的高压电，保护人员安全。

高压互锁的作用

1. 车辆上电前，检测电路完整性，如果检测到电路不完整，系统无法上电，避免因虚接等问题造成事故；
2. 检测高压电路松动（会导致高压断电、车辆动力丧失、影响乘车安全），并在高压断电前向车辆控制器提供报警信息，预留车辆系统采取对策的时间。
3. 在维修整车高压电路时，可通过MSD(手动维修开关)手动断开高压，高压互锁先断开，然后再断开高压互锁回路，防止误操作导致高压上电，威胁维修人员安全。

高压互锁原理

高压互锁连接器实物图：

高压互锁功能实质是检测互锁端子两个PIN脚通断来实现。

如下图所示：
实现高压互锁结构的一般方法是将一对低压连接器和一对高压连接器固定在一对公端和母端上。

通过互锁端子与主电路(高压)端子的长度和位置差异，接口在插入或拔出时有时间先后；

• 在插入时，高压端子比低压端子（互锁端子）较长，所以高压端子连接；即：检测到低压端子连接时，高压端子一定连接；
• 在拨出时，低压端子断开时，高压端子可能断开也可能未断开（接触不良），但是此时是不安全的，所以当检测到低压端子断开时，就断开高压。

原理概述：

高压互锁检测电路设计

高压连接器的HVIL检测电路有直流源与PWM两种方案

动作说明：

• IC对外输出恒定电流，并采集输出端电压（HVILn_OUT_AD）；
• 接收端检测从外部流回的电流，并采集该电流在电阻上产生电压（HVILn_IN_AD）。
• MCU通过AD采集到的电压判断输出状态。

直流源

• 检测高压互锁回路完整性，可以通过在BMS一端输出直流电流，在另一端输入形成回路，检测输出和输入点的电压，判断是否在一个阈值内，从而判断高压互锁回路是否开路或松动
  

• 开路故障
  开路前： R1 R2 和 R3 R4 并联
  开路后：恒流源只通过 R1 R2，
  电流是恒定的， HVIL_OUT_AD采集的电压要比正常连通时要高
  HVIL_IN_AD采集电压接近 0
  

• 短电源故障
  前提条件：Power 大于或等于 VIN-C1
  由于前提条件可得，二极管无法导通，所以对于HVIL_OUT_AD采集的电压和开路时相同
  而HVIL_IN_AD采集电压根据 Power 计算分担电压
  

• 短地故障
  短地导致R1 R2基本没有电流经过，，所以对于HVIL_OUT_AD采集的电压较低或接近 0
  而HVIL_IN_AD采集电压 接近 0
  

PWM

BMS发出PWM波，经过各个高压互锁连接器，最后再回到BMS；BMS检测接收到的信号，比如PWM波信号的占空比来判断高压互锁回路的完整性

直流源和PWM比较

如果高压互锁回路出现 对地 / 电源短路

1. 如果使用直流源方式会导致该功能失效（如果同时检测输出输入点电压则可以解决此问题）
2. 如果使用PWM方式则不会影响该功能
   

高压互锁常见故障

1. 线束错误导致开路
2. 互锁开关失效导致开路
3. 端子退针导致开路
4. 对地 / 电源短路
5. 动力电池内部故障

MSD

MSD被称为手动维修保护开关，其内置高压保险丝，具有高压互锁功能，一般安装在主正回路上；MSD的主要功能是为了保护在高压环境下从事电动汽车维修人员的安全。

例如车辆外部高压线路出现短路情况时，MSD会立即断开内部保险丝，快速分离高压电路的连接。手动断开高压时，MSD高压互锁先断开，然后再断开高压回路，保证维修工作及人员出于一种较为安全的状态。