cookieOptions = {...}; .淺析 BMS 裡面的高壓互鎖(HVIL)電路 - 3S Market「全球智慧科技應用」市場資訊網

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2019年5月22日 星期三

Disconnecting High Voltage Systems in Vehicles

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新能源BMS


高壓互鎖(High Voltage Interlock Loop)功能也是BMS上面的一個重要功能,其他高壓控制器上面也會有這個功能,例如VCU等;它的作用是用來檢測高壓迴路中,高壓連接器的連接狀態,辨識高壓連接器未連接或意外斷開的故障;如下圖(圖片來源於特斯拉診斷手冊),圖中紅線的環路就是高壓互鎖環路,它把系統中的相關,高壓連接器全部串聯起來,同時檢測它們的連接狀態。


HVIL的實現首先依靠連接器自身的結構。高壓連接器在內部整合了HVIL接口。如下圖所示(圖片來源於網路),高壓連接器除了自身的高壓大電流接口外,還整合了一個HVIL接口;原理很簡單,HVIL接口有兩個PIN腳,當高壓連接器插合後,兩個PIN成短路狀態;當高壓連接器斷開後,這兩個PIN腳成開路狀態。HVIL功能就是透過檢測這兩個PIN腳的通斷來實現。


同樣的,高壓維修開關(MSD)也整合了HVIL接口,如下圖(圖片來源於網路)。


高壓連接器中的HVIL接口,與高壓大電流接口,在插入或拔出時,有個時間差,如下圖所示;當連接器插入時,高壓端子先接觸,HVIL端子後接觸,時間差為Δt1;當連接器拔出時,HVIL端子先斷開,高壓端子後斷開,時間差為Δt2;這樣的話HVIL端子就能確保高壓端子,已經可靠連接或提前預判其意外斷開。


上面的兩個時間差一般與插入或者拔出的速度有關,之前有大概測試過,Δt1大概有1s左右,而Δt2大概有100ms左右,時間不是很精確,但量級差不多。

接下來簡單介紹HVIL檢測電路,一般分為兩種,直流源方案與PWM方案。如下圖,左圖為直流源方案簡圖,右圖為PWM方案簡圖。在左圖中,外部施加一個直流源在整個HVIL環路上面,通過檢測V1V2處的電壓,來診斷高壓連接器狀態;同理,在右圖中,引入了一個可控的開關,同樣還是檢測V1V2處的電壓,不過透過控制開關,可以得到兩組值,用來辨識出更多的狀態;


實際的HVIL檢測電路更複雜,首先要定好需要檢測的故障類型,然後根據故障類型設計檢測電路;故障類型有斷路、短路到地、短路到電源、迴路阻抗變大等。這一塊可以去搜索專利,能搜到很多方案實現電路。

高壓互鎖診斷是作為一項重要的安全機制落在BMS的安全目標中的,一旦診斷出故障後,BMS要進入安全狀態。這其中又要對整車場景進行細分,不同場景下、安全狀態是完全不同的;例如充電場景、行車場景、啓動場景,大家也可以去搜一下相關信息,介紹的很詳細。

總結:
本文一如既往地作為前置挖坑文,簡單介紹了HVIL的概念,後面有機會再深入地分析HVIL檢測電路。大部分情況下,HVIL電路是一個系統電路,它遍歷所有主要的高壓接口,由主機廠來定義檢測範圍,HVIL功能難點在於發現故障後的處理策略,也是核心。以上所有,僅供參考。

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