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浅析BMS里面的高压互锁(HVIL)电路

2019-05-06 09:00
新能源BMS
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这周会比较忙,因为要搬家,搬离呆了多年的城市,所以可能只有这一篇;后面马上到五一了,想想都激动,终于能出去浪了。

高压互锁(High Voltage Interlock Loop)功能也是BMS上面的一个重要功能,其他高压控制器上面也会有这个功能,例如VCU等;它的作用是用来检测高压回路中高压连接器的连接状态,识别高压连接器未连接或意外断开的故障;如下图(图片来源于特斯拉诊断手册),图中红线的环路就是高压互锁环路,它把系统中的相关高压连接器全部串联起来,同时检测它们的连接状态。

HVIL的实现首先依靠连接器自身的结构。高压连接器在内部集成了HVIL接口。如下图所示(图片来源于网络),高压连接器除了自身的高压大电流接口外,还集成了一个HVIL接口;原理很简单,HVIL接口有两个PIN脚,当高压连接器插合后,两个PIN成短路状态;当高压连接器断开后,这两个PIN脚成开路状态。HVIL功能就是通过检测这两个PIN脚的通断来实现。

同样的,高压维修开关(MSD)也集成了HVIL接口,如下图(图片来源于网络)。

高压连接器中的HVIL接口与高压大电流接口在插入或拔出时,有个时间差,如下图所示;当连接器插入时,高压端子先接触,HVIL端子后接触,时间差为Δt1;当连接器拔出时,HVIL端子先断开,高压端子后断开,时间差为Δt2;这样的话HVIL端子就能确保高压端子已经可靠连接或提前预判其意外断开。

上面的两个时间差一般与插入或者拔出的速度有关,之前有大概测试过,Δt1大概有1s左右,而Δt2大概有100ms左右,时间不是很精确,但量级差不多。

接下来简单介绍HVIL检测电路,一般分为两种,直流源方案与PWM方案。如下图,左图为直流源方案简图,右图为PWM方案简图。在左图中,外部施加一个直流源在整个HVIL环路上面,通过检测V1V2处的电压,来诊断高压连接器状态;同理,在右图中,引入了一个可控的开关,同样还是检测V1V2处的电压,不过通过控制开关,可以得到两组值,用来识别出更多的状态;

实际的HVIL检测电路更复杂,首先要定好需要检测的故障类型,然后根据故障类型设计检测电路;故障类型有断路、短路到地、短路到电源、回路阻抗变大等。这一块可以去搜索专利,能搜到很多方案实现电路。

高压互锁诊断是作为一项重要的安全机制落在BMS的安全目标中的,一旦诊断出故障后,BMS要进入安全状态。这其中又要对整车场景进行细分,不同场景下、安全状态是完全不同的;例如充电场景、行车场景、启动场景,大家也可以去搜一下相关信息,介绍的很详细。

总结:

本文一如既往地作为前置挖坑文,简单介绍了HVIL的概念,后面有机会再深入地分析HVIL检测电路。大部分情况下,HVIL电路是一个系统电路,它遍历所有主要的高压接口,由主机厂来定义检测范围,HVIL功能难点在于发现故障后的处理策略,也是核心。以上所有,仅供参考。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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