纯电动汽车高压互锁的工作原理

电动汽车高压互锁原理

电动汽车高压互锁是保障电动汽车高压系统安全的一个安全措施，其主要原理是通过在电动汽车控制电路中使用电磁继电器和其他安全装置实现的。本文将简要介绍电动汽车高压互锁的原理及其作用。

电动汽车高压互锁机制是为了保护电动汽车高压系统的正常运行，保障汽车的乘车安全。它的主要作用有以下几个方面：

1. 防止电磁干扰。由于高压电路是一种高频电路，因此它容易受到电磁干扰。因此，在高压系统中设置高压互锁装置，可以起到一定的电磁干扰效果。

2. 防止高压电缆意外着火。在电动汽车的高压系统中，高压电缆的数量比较多，而且这些电缆的穿过路线可能会出现偏差。如果某个高压电缆被损坏或短路，就有可能引起火灾。因此，高压互锁机制能够及时对电压进行监控，一旦发现电压异常，就能够自动切断电源，从而防止高压电缆着火。

电动汽车高压互锁机制的原理主要是基于以下两个方面。

1. 在高压电路中设置电磁继电器。电磁继电器是一种常用的电气控制元件，它可以利用电磁效应将弱电量转换成强电量，从而实现电路的开关。通过在电动汽车高压电路中设置电磁继电器，可以实现对高压电路的切断和隔离。

2. 设计高压互锁信号控制回路。为了实现高压电路的自动监测和切断，还需要设计一套高压互锁信号控制回路。该回路的主要作用是对高压电路的状态进行监测、检测，并发出控制电路的信号，从而实现高压电路的切断。

在电动汽车高压互锁机制中，电磁继电器是关键的电气控制元件。它主要通过电路的开闭实现对高压电路的控制。通常情况下，电磁继电器的控制信号来自高压互锁信号控制回路，当检测到高压电缆短路或异常时，高压互锁信号控制回路就会发出信号，从而触发电磁继电器的动作，使高压电路得以切断。

总之，电动汽车高压互锁机制是保护电动汽车安全的重要措施之一。只有通过采用先进的电气控制技术，设计高效的高压互锁信号控制回路，并选择高性能的电磁继电器，才能保障电动汽车高压系统稳定的运行，保证汽车乘车人员的安全。

李志军　九三学社社员；享受国务院特殊津贴的汽车维修高级技师；无锡有突出贡献的中青　

年专家；一汽汽车（轿车）特约维修服务中心江苏区域首席技术指导师；无锡市机动　

车维修行业协会车大夫专家；无锡电视台汽车时代、无锡交通台、车大夫修车网专　

家讲师；领创“李志军技能大师工作室”；汽车技术学院客座教授。　

新能源汽车高压互锁系统的原理及故障诊断　

◆文／江苏李志军李伟亮　

新能源汽车与传统汽车在原理上有较大的区别，新能源汽　

车由高压系统和低压系统组成，而传统汽车只有低压系统。新能　

源汽车的高压系统包括充电系统、电池管理系统（ＢＭＳ）、储能系　

统（动力电池组）、动力系统和其他高压元件。因此，高压系统里　

５００Ｖ以上和上百安培的电流都是对汽车高压部件运行、维护及　

维修安全的一种考验。因此，高压互锁是新能源汽车电气保护的　

一个重要组成部分。　

一、高压互锁的结构组成及控制原理　

高压互锁也被称为“危险电压互锁回路”，其原理图如图１　

所示。高压互锁利用小电池发出的信号来检测整个高压回路是否　完整，当高压回路断开或破损时，高压互锁失效。如果高压互锁　

在汽车启动前失效，车辆将不能上高压电；如果在汽车行驶中失　

效，车辆可能会进行报警或断开高压等操作，这取决于车辆的逻　

辑策略。　

图１某国产电动客车高压互锁原理图　

高压互锁信号回路包括两部分，一部分用来监测高压供电回　

路的完整性，另一部分用来检测所有的高压部件保护盖是否非法　

开启，高压互锁回路示意图如图２所示。　

８０　图２高压互锁回路示意图　

监控高压电源电路完整性的部分也可以分为两种形式：一种是　

与高压电源线并联连接．并把所有高压连接器和连接器监控器串联　

连接，形成一个完整的电路；另一种形式是每个高压部件控制器负　责监测各自的高压互锁信号，只有当所有控制器接收到高压互锁信　

号时，才允许上高压电。且由于专利、技术储备、成本等原因，每　个厂家会根据自己的系统去进行调整，所以在修理新能源车的时　

122 AUTO TIMENEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车新能源汽车高压互锁原理及故障诊断技术探究——以吉利帝豪EV300为例柯裕伟南宁职业技术学院　广西南宁市　530008摘 要： 随着新能源汽车技术的快速发展，新能源汽车品质和市场认可度全面提升，受到市场的高度欢迎。和传统汽车相比较，新能源汽车具有高压系统，对高压部件安全运行、维护和修理带来了严峻考验。为确保新能源汽车高压系统的安全性和稳定性，高压互锁技术被广泛应用。本文对高压互锁系统的结构、原理进行概述，并以吉利帝豪EV300电动汽车为例，进一步说明了高压互锁的故障诊断思路和具体解决办法。关键词：新能源汽车　高压互锁　原理　故障诊断技术

1　引言新能源汽车与传统汽车相比结构上增加了高压系统，高压零部件包括动力电池、驱动电机、高压配电箱（PDU）、电动压缩机、车载充电机（OBC）、PTC加热器等，互相之间通过高压线束连接，组成了整车的高压系统。高压系统动辄300V以上的工作电压和上百安的工作电流对用电设备的安全运行及维修提出了更高的要求。为保障新能源汽车的安全稳定运行，降低故障发生几率，高压互锁系统作为新能源汽车电气保护的一项重要措施，得到广泛应用。2　高压互锁系统概述2.1　高压互锁的定义 高压互锁（HVIL），是高压互锁回路（Hazardous Voltage InterlockLoop）的简称，也叫做危险电压互锁回路（High Voltage Interlock System and Control Strategy）。高压互锁是指使用低压信号监视高压回路完整性的一种安全设计方法。对新能源汽车高压系统直接监测比较困难，所以通常是用低压信号来检测确认整车高压系统回路电气完整性，确保整车所有的高压部件和线束插接件都安装到位，无短路或断路的情况；能够识别回路的异常断开，并及时断开高压，避免出现安全事故。2.2　高压互锁设计的目的高压互锁设计的目的是，指使用低压信号来检测确认整个高压系统电气的完整性，当回路断开或者完整性受到破坏，就启动安全措施。因此高压互锁设计是确保人员安全和车辆设备安全运行的关键措施。2.3　高压互锁的作用（1）在车辆上电之前，若检测到电路不完整，则高压系统无法上电，避免因为虚接等问题造成安全事故；如果车辆上电过程中发生故障，整车会立即下电，避免发生高压触电事故。（2）防止人为误操作引发的安全事故。在高压系统工作过程中，如果没有高压互锁设计的存在，在手动断开高压连接点的瞬间，整个高压回路电压全部加在断点两端，产生拉弧，严重威胁人员和设备安全。（3）监测高压回路自动松动（会导致高压断电，整车失去动力，影响乘车安全）并在高压断电之前给整车控制器发送报警信息，启动安全措施。2.4　高压互锁回路组成与结构高压互锁回路由高压互锁连接器及高低压导线、闭合的低压电源信号回路、高压互锁监测回路、整车控制器 VCU或电池管理系统BMS等监测模块及高压继电器组成。高压互锁设计是在高压线束接插件上，增加一组低压回路用于检测HVIL回路完整性。高压互锁结构是在高压接插件内部，通过互锁端子和高压端子位置和长度的不同，实现连接时先连接高压端子，再连接低压端子；断开时先断开低压端子，再断开高压端子。2.5　高压互锁系统原理高压互锁回路工作原理图如图1所示：只有当互锁回路形成了一个完整的闭环，BMS认为车辆的高压部件状态正常，才会允许接通高压电源。当回路遭到断开，触发HVIL的断开信号，BMS将在毫秒级时间内断开高压电，确保用户安全。[1]高压互锁信号回路有两部分，一部分监Research on High Voltage Interlock Principle and Fault Diagnosis Technology of New Energy Vehicles——Taking Geely Emgrand EV300 as an ExampleKe YuweiAbstract： With the rapid development of new energy vehicle technology, the quality and market recognition of new energy vehicles have been comprehensively improved, and new energy vehicles are highly welcomed by the market. Compared with traditional vehicles, new energy vehicles have high-voltage systems, which bring severe challenges to the safe operation, maintenance and repair of high-voltage components. In order to ensure the safety and stability of the high-voltage system of new energy vehicles, high-voltage interlock technology is widely used. This paper summarizes the structure and principle of the high-voltage interlocking system, and takes the Geely Emgrand EV300 electric vehicle as an example to further illustrate the fault diagnosis ideas and specific solutions of the high-voltage interlocking.Key words： new energy vehicle, high voltage interlock, principle, fault diagnosis technology

72 汽车维护与修理 2020·08下半月电动汽车与传统燃油车相比，一个显著的特点是

电动汽车在动力系统具有高压电，这给人与车辆的安

全及车辆维修提出了更高的要求。从系统安全的角度

出发，每个可能存在的风险，都需要配置相应的安全技

术手段予以监测，以降低风险发生的概率，高压互锁电

路作为保障电动汽车高压系统安全的重要措施，在电

路设计中被使用。

1　高压互锁定义

高压互锁（High Voltage Inter-Lock，简称HVIL）

是用低压信号监测高压回路完整性的一种安全设计方

法。通过高压互锁电路，监测整个高压部件、导线、连

接器等的电气完整性，监测到回路异常断开时，及时断

开高压电。

2　高压互锁的作用

（1）整车在高压上电前确保整个高压系统的完整

性，提高安全性。

（2）当整车在运行过程中高压系统回路断开或完

整性受到破坏时，启动安全防护。

（3）防止带电插拔高压连接器，以免造成高压连

接器端子的拉弧损坏。

3　高压互锁的结构

高压互锁端子在高压连接器内部，如图1所示。高

压连接器通过端子的长度和位置的差异，实现连

接时，先连接高压端子，再连接高压互锁端子；断开

时，先断开高压互锁端子，再断开高压端子。4　高压互锁工作原理

当高压互锁端子处于连接状态时（图2），电源正

极与搭铁形成回路，负责监测高压互锁信号的整车控

制器（VCU），根据电源信号确定高压互锁电路处于正

常状态，允许高压系统正常供电。

当高压互锁端子处于断开状态时（图3），电源正

极与搭铁未形成回路，VCU根据电源信号判定高压互锁

电路处于异常状态，不允许高压系统正常供电，同时点

亮系统故障警告灯。

5　高压互锁电路检测方法

（1）根据高压互锁电路的工作原理，高压连接

器上的高压互锁端子相当于开关，开关中间用导线连高压互锁电路故障

导致吉利EV450车无法上电

苏州建设交通高等职业技术学校　许文杰

图1　高压连接器互锁端子

图2

　高压互锁端子处于连接状态

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