1.高压互锁HVIL
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。
2）功能互锁控制
当车辆在进行充电或插上充电枪时，新能源汽车的高压电控系统会限制整车不能通过自身驱动系统驱动，以防止可能发生的线束拖拽或安全事故。
3）软件互锁控制
正常高压上电后，如果PTC或电动压缩机检测到高压侧电压异常，空调系统会将高压异常通过CAN发给BMS或VCU，报出高压互锁故障，BMS或VCU收到高压互锁故障信号后，将限制或中断PTC或电动压缩机功能。
“CAN”互锁，各高压部件独立形成一个高压互锁环，以BMS和VCU为中央节点，由CAN网络将外围的高压互锁环路节点连接起来，将整车形成一个星型结构的高压互锁系统。
“CAN”互锁，具有节点容易扩展和可迅速精确定位故障源等优点，且BMS和VCU可以单独对外围节点采取点对点通信，而不妨碍其他节点正常工作；但是由于CAN通讯监测对系统的匹配和功能安全要求很高，同时对电子部件的可靠性要求比较高。
现在有趋势，高压零部件在使用高压电池包的能量时，只要连接到高压正负极，则自己检测高压插接件状态，并通过CAN报文反馈给VCU或BMS。
3.高压互锁的检查
引起高压互锁故障的原因通常为某个高压插件未插或未插到位造成的，如PTC、DC/DC、高压盒、车载充电机、空调压缩机高低压插件未插。
2.浅析电动车高压互锁HVIL功能
- 高压互锁HVIL的原理
- 高压互锁HVIL如何实现
- 高压互锁HVIL出现故障时常见的安全策略
- 高压互锁HVIL设计形式
高压互锁HVIL（high Voltage Interlock Loop）的原理：高压互锁是一种系统级别的安全功能，用来检测高压连接器的完整性和连续性，识别高压连接器未连接或者断开的情况以便及时对高压连接端降压至安全等级。电动车的高压部件有电池包，逆变器，OBC，DC/DC，加热装置和空调附件等电器。
高压互锁回路如下图红线所示，高压互锁回路把高压部件全部串联起来形成闭环回路，同时检验他们的连接状态。
ISO 26262功能安全等级方便要求HVIL模块，HVIL应包含一个信号源和2个信号监测装置，必须能够连续、实时监测整个回路的通和段。当控制器监测到HVIL回路断开或者使完整性受到破坏时，需启动必要的安全措施。
高压互锁HVIL（high Voltage Interlock Loop）如何实现：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（mare-last/break-first设计，不知道怎么翻译，哈哈）。HVIL功能就是通过检测这两个PIN脚的通断来实现。
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。这两个时间差一般与插入或者拔出的速度有关， 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。
高压互锁HVIL出现故障时常见的安全策略：当HVIL发生故障时，要确保高压系统以合适的方式降压至安全等级，在故障排除前高压系统不能上高压电，同时应触发相应的DTC。常见的安全策略有：
故障报警：当HVIL出现故障时，通过仪表故障灯显示同时发出警告鸣声通知司机注意。策略可以根据故障类型，分类出等级，“紧急”状态需要立即靠边停车，呼叫救援；“一般”等级，需要驶离当前公路或就近进入维修站。
限功率运行（切断高压）：识别到HVIL故障时，在安全前提下，逐步减低功率，限制高压输出，陂行进入安全区域或者维修站。
高压互锁HVIL设计形式：一般两种形式，一种是上图的环形互锁，另一种是星型互锁。环形互锁指把高压部件串联连接到一起，共用一个检测设备，优点是成本低，设计简单，但是出现故障进行排查时费时费力。星型互锁（或分布式互锁）指多个检查设备分别检测高压部件，信号再统一发送至VCU或者BMS进行处理，优点是故障排查简单高效，但是设计复杂，成本较高。
3.新能源汽车高压互锁精准定位技术研究
随着新能源汽车的迅猛发展，新能源汽车的高压安全也引起人们的关注，高压互锁是新能源汽车的一种安全控制技术，主要有3个作用：
一是用来检测高压回路松动并在高压断电之前给整车控制器提供报警信息，预留整车系统采取应对措施的时间。
二是在车辆上电行车之前发挥作用，检测到电路不完整，则系统无法上电，避免因为虚接等问题造成事故。
三是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存在，手动断开高压连接点，在断开的瞬间，整个回路电压加在断点两端，电压击穿空气在两个器件之间拉弧，时间虽短，但能量很高，可能对断点周围的人员和设备造成伤害。
目前，当高压互锁出现故障时，诊断仪仅能提供VCU高压互锁断开、紧急下电请求信息，不能提供准确故障位置这使新能源汽车在使用和维修过程中，增加了新能源汽车高压安全风险，同时增加了互锁故障诊断工作量。
针对这一问题，提出一种新能源汽车高压互锁检测电路，在高压接连接器出现松脱时，VCU不仅能够检测高压回路的完整性，而且能够准确定位出现短路的高压连接器，提高新能源汽车高压安全系数，减少新能源汽车高压电路故障带来的安全风险，同时减少故障诊断工作量。
高压互锁检测电路设计方案
设计电路总体框架包括+5V直流电源、晶振、检测显示、程序写入及复位电路和高压互锁检测电路。单片机发出1.25KHz脉冲经过光电耦合器和电阻R7上拉至B+电压，光电耦合器的输出经稳压二极管D3和二极管D4将V2电压稳定在0-10V矩形脉冲，提高检测电压的稳定性和检测精度，二极管D4可防止电路反接造成电路损坏。
V2经过4个高压连接器与R5、R6串联形成回路，其中R6的电压V1进入ADC转换器，用于单片机对互锁回路的状态进行检测，R5与R6的电压之和，即V3电压，用于维修人员进一步进行故障确认，电路当中的电容C1、C2用于滤除电路干扰信号。
当PEU、空调压缩机、PTC、OBC盒盖开关及相关线路出现断开时，通过改变检测点V3与ADC输入电压V1，单片机根据对V1的变化实现高压回路完整性及端点位置的判断。
实验验证
新能源汽车高压互锁设计电路实体电路连接是由高压互锁控制器，显示器，高压部件等组成。高压部件主要包括电机控制器PEU、空调压缩机、高压加热器PTC等，相应的可以扩展至其它高压部件，比如OBC盒盖开关等。
不同的高压部件断开时，控制器根据V1信号检测，准确定位出故障的高压部件，同时显示出故障信息错误1、错误2、错误3、错误4等。诊断时可通过检测点V3的幅值进一步确认故障点位置。
通过实验测试，结果显示，当不同的高压部件断开时，检测电路可通过检测信号的不同精确判断出高压连接器短路的位置。
与传统技术相比，本文提出的高压安全电路设计可以使新能源汽车在使用和维修过程中出现的高压连接器松脱或断路情况进行精准定位，直接找出故障点，减少高压安全触电风险，提高新能源汽车在使用和维修过程中的高压安全系数，同时可减少诊断工作量，节省维修时间。
本高压互锁精准定位设计只需将设计电路集成在新能源汽车 VCU 中，将 VCU 输入相应的程序，即可实现高压互锁的准确定位，提高新能源汽车高压安全系数，容易实现，成本低，市场应用前景广阔。
4.比亚迪汉EV轿车EV功能受限检修
故障现象：客户反应汉EV两驱车型仪表提示EV功能受限。
原因分析：
1、高压用电模块故障
2、高压线束接插件故障
3、电池包内部故障
4、充配电三合一故障等
维修过程：
1、 用 VDS 扫描读取故障为：电池管理器报 P1AFA00 电池加热器高压互锁故障， P1AFB00空调系统高压互锁故障， P1A0000 严重漏电故障。电动压缩机报 B2AB049 电流采样电路故障。
2、上电检查，车辆可上 OK 档电，排除电池包故障，但依旧报高压互锁故障。
3、通过查看该车高压互锁原理图，整车只有电池包到充配电三合一是硬件互锁，其它高压用电设备为软件互锁。
4、 根据高压互锁图，结合故障码判断为电动压缩机和电池热管理器故障，拆车对调测试，试车故障码依旧。因该车可以正常上 OK 档电，判断电池包到充配电三合一是正常的，读取电动压缩机数据流，发现电动压缩机上电瞬间无高压电，拆检充配电三合一，测量保险丝无常，检查插接件针脚时，发现充配电三合一输出 PTC 插接件正极针脚松动有退针现象（如下图所示），用尖嘴钳将针脚向外拉拔一下，听到卡的一声，恢复车辆试车故障排除，到换回原车电动压缩机和 PTC 试车故障未再现，故障排除。
维修小结：了解车辆的高压互锁原理，结合电路图及维修手册，快速判断为题，以缩小故障范围，节约时间。
