互锁结构在我们日常生活中很常见,比如,洗衣机就采用了典型的互锁结构,当洗衣机正常工作时,互锁结构让我们不能正常打开洗衣机门;如果我们打开了洗衣机门,其互锁结构就立即动作,立即执行下电和电机刹车的策略,进而避免使用者触碰其中高速的危险旋转部件。同样在我们新能源汽车的高压部件中,也是为了避免使用者或者维护者触碰里面的高压带电体,也采用了互锁结构。
1.高压互锁原理
高压互锁是通过低压回路的通断来判定高压回路的线路及接插件是否有开路现象,互锁信号的发出、接收、判定均是通过电池管理器(或VCU)来实现的,若存在高压互锁故障时,车辆不允许上高压电,且不同车型的互锁回路有着一定的区别(包括互锁针脚及互锁包含的高压零部件有差异)。
上图展现的是硬线互锁,用硬线将各高压部件连接器的反馈信号串联形成互锁回路,当出现回路中的某个高压部件互锁出现故障的时候,互锁监测装置就会立即上报VCU,由VCU执行相应的下电策略。但是要注意,我们不能让高速行驶的汽车突然失去动力,因此在执行下电策略时必须要考虑车速,所以在制定策略的时候,必须对硬线互锁分级。
比如,将BMS、RESS(电池系统)、OBC划为一级,将MCU、MOTOR(电动机)划为二级,将EACP(电动空调压缩机)、PTC、DC/DC划为三级。
针对不同的互锁等级,采取不同的HVIL策略。
由于高压部件分布在整车的各处,这就导致互锁硬线长度非常长,导致布线复杂且低压线束的成本增大,但是硬线互锁的方式设计灵活,逻辑简单,非常直观,利于开发。
2.高压互锁类型
高压互锁主要结构互锁、功能互锁和软件互锁三种,开盖检测属于结构互锁。
1)结构互锁控制
电动汽车的主要高压接插件一般带有互锁回路,当其中某个接插件被带电断开时,动力电池管理便会检测到高压互锁回路存在断路,为保护人员安全,将立即进行报警并断开主高压回路电气连接,同时激活主动泄放,在5s内将高压电降低到60V以下。