特斯拉高压互锁设计

 在汽车的电动化浪潮中,高压系统的安全性成为了重中之重。而高压互锁(High Voltage Interlock Loop,简称 HVIL)就是为了确保高压系统安全可靠运行而设计的一种重要机制。高压互锁作为汽车高压线束设计中的重要环节,对于确保高压系统的安全可靠运行具有至关重要的作用。

目录:

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1 什么是高压互锁

ISO 6469-3 电动道路车辆 – 安全规范 – 第 3 部分:保护人员免受电气危险中,规定电动汽车上的高压组件应具有高压互锁装置。

那么什么是高压互锁呢?哪些组件又需要高压互锁设计?

高压互锁(High Voltage Inter-lock,简称HVIL)是电动汽车和混合动力汽车中的一种重要的安全设计方法,高压互锁是通过低压信号来检查电动汽车上所有与高压线束相连的各组件,检测各个高压系统回路的电气连接完整性,当高压系统回路断开或者完整性受到破坏时,启动安全措施。

高压互锁包括电池组、线束、连接器、DC-DC、电机控制器、配电箱和保护罩等的电气安全

2 高压互锁的作用

2.1 预防安全事故

  1. 检测松动与报警:高压互锁能够检测高压回路的松动情况,并在高压断电前向整车控制器发送报警信息,为系统采取应对措施提供时间。
  2. 防止虚接事故:在车辆上电前,如果检测到电路不完整,系统将无法上电,从而避免因虚接等问题引发的事故。
  3. 防止人为误操作伤害:高压互锁设计还能防止因人为误操作(如手动断开高压连接点)而导致的安全事故,因为误操作可能会产生高压电弧,对断点周围的人员和设备造成伤害,高压互锁可以防止这种情况发生。

2.2 确保高压系统完整性

高压互锁系统通过利用低压信号(如12V小电流,PWM信号)来监控高压电气系统的完整性。

它要求所有高压部件和线束接插件都必须正确安装,且不存在短路或断路情况。一旦检测到高压系统回路断开或受到损坏,系统会立即触发相应的安全措施,确保高压系统的完整性不受损害。

3 高压互锁的工作原理

高压互锁系统通常由高压互锁连接器、高压互锁检测电路和控制单元组成。

高压互锁连接器是连接高压部件和高压线束的关键部件,它内部集成了低压信号触点。当高压连接正常时,低压信号触点闭合,形成高压互锁回路。

高压互锁检测电路负责检测高压互锁回路的状态。当检测到高压互锁回路断开时,会立即向控制单元发送信号。

控制单元接收到高压互锁检测电路的信号后,会根据预设的程序采取相应的安全措施,比如切断高压电源、发出警报等。

4 特斯拉高压互锁设计

以2014款ModelS为例,BMS为互锁主控模块,其互锁回路中分布有4个60Ω的电阻,组成互锁回路。如下图:

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图 特斯拉互锁系统

BMS产生一个恒定的20ma电流,电流经过互锁回路中的4个60Ω电阻,电路总电压为20ma*4*60Ω=4.8v。

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图 特斯拉互锁回路

BMS监测互锁回路上X036的的互锁电压信号,电压为4.8v时,代表互锁连接正常;电压低于4.6v或高于5v时,代表互锁连接异常有故障。如下表:

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图 特斯拉互锁信号

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