新能源汽车高压互锁究竟藏着怎样的秘密？（含案例）

1 高压互锁的定义

在 ISO 6469-3：2021《电动道路车辆-安全规范-第 3 部分：电气安全》中， 规定车上的高压部件应具有高压互锁装置 ，但并没有详细地定义高压互锁系统。

在现代电动汽车技术中，高压互锁系统（High Voltage Inter-lock， HVIL）作为一种至关重要的安全机制，负责监控和保护高压电气系统的完整性。它通过不同的方式确保车辆在各种情况下都能安全运行，主要分为硬线互锁和软件互锁两种形式。

硬线互锁： 硬线互锁是一种通过物理线路直接连接的互锁方式， 利用低压信号实时监测高压回路的完整性 。在高压系统中，各个高压组件通过硬线串联起来，形成一个闭合的监测回路。当任何一个高压连接点出现松动或断开时，监测回路立即检测到异常，并通过整车控制器（VCU）或电池管理器（BMS）触发安全响应。这种方式可靠性高，响应速度快，尤其适用于需要即时安全反应的场合。

软件互锁： 软件互锁则是一种通过软件算法实现的互锁机制。它主要依赖于传感器和控制器对高压系统状态的监测。软件互锁通过监测高压元件上的电压值来判断高压回路的完整性。例如，当检测到高压接插件后端母线电压低于电池总电压的一半时，系统会自动执行互锁功能，限制电动汽车的功能并显示故障代码。这种方式省去了复杂的硬线连接，但在实时性和可靠性上略逊于硬线互锁。

高压互锁功能需求 : 高压接插件断开时，整个高压系统应根据行车状态及故障危险程度运用合理的安全策略。

功能定义：当高压互锁系统（包括硬线互锁、软件互锁）识别到高压互锁回路处于异常状态时，发生高压互锁告警，并采取相应保护措施。

2 高压互锁结构特点

带有高压互锁的连接器，在带电情况下断开时，可通过高压互锁的逻辑时序来断开高压电，断开的时间与互锁端子和功率端子的有效接触长度的差值大小有关，同时与断开时的速度有关。

在通常情况下，系统对互锁端子（回形针）回路的响应时间为 10～100ms，当连接器断开时间小于系统响应时间时，就会出现带电插拔的安全风险，而高压连接器二级解锁就是为解决断开的时间问题。在通常情况下，二级解锁能有效地把断开时间控制在 1s 以上，以确保操作安全。 如下图所示，高压互锁结构是在高压连接器对插的一对公头和母头上，分别固定一对互锁端子和一对功率端子。互锁端子是低压电路，相对于功率端子的高压电路，是独立的。为避免由于高压连接器在实际操作过程中带电断开、连接所造成的拉弧，连接或断开高压连接器时，功率端子和互锁端子应满足以下条件：

• 连接高压连接器时，功率端子先接通，互锁端子后接通。
• 断开高压连接器时，互锁端子先断开，功率端子后断开。

3 高压互锁故障维修思路

维修时可以从两方面入手，一是外部检查，二是内部检测。

3.1 外部检查：

1. 检查互锁插头有没有退针；
2. 检测互锁装置触点是否脏污；
3. 检查互锁装置电源连接是否正常。

3.2 内部检查：

• 测电压

用万用表的直流电压档去测量互锁线的两个针脚，正常的话 V1 处的电压约为 0V，V2 处电压为 5V。如果 V1，V2 都为 5V 说明线路短路；都为 0V 说明线路断路。

• 测 PWM 波形

引入一个由 PWM 控制的开关，用万用表测量，如果 V2 处有 PWM 波形说明线路正常。

4 高压互锁故障案例

4.1 案例一

比亚迪 E5 高压上电后马上掉电报请检查动力系统。

1.用诊断电脑读取故障码为高压互锁故障，高压互锁故障说明高压回路存在断开的情况；

2.经过仔细排查发现动力电池包的高压接插件不能连接到位；

3.拆下高压动力电池包，仔细观察是（线束）接插件的问题还是电池包内部接插件的问题。

在排查高压线束接插件时，发现里面有一个密封圈出现损坏的情况。

同时发现动力电池包上的互锁端子有点变形。

4.修复以上问题再装车试车，车辆正常上 OK。

4.2 案例二

风行景逸 S50 偶尔无法上高压，有时会在行驶中突然下高压电。

1.读取系统故障码则显示 P1E0300（高压互锁断路）。维修人员用万用表 测量高压互锁系统的工作电压正常，也未发现高压互锁系统相关导线连接器有 松动或接触不良的现象--断开辅助蓄电池后重新上高压电，结果车辆又正常了， 当天故障未再出现；

2. 了解车辆互锁的控制策略

动力高压互锁系统 采用占空比信号控制，采用脉宽调制信号来监控互锁系统。VCU 输出电压（～12V），输出脉宽调制占空比（75%），通过 VCU 内部的互锁监控模块输出到 MCU 的高压互锁模块，在经过驱动电动机......最终回到 VCU，形成一个完整的互锁回路。当整车控制器内部高压互锁监控模块监控到脉宽调制信号为 0V，且占空比为 0%时，VCU 会发送报文（高压互锁断开）给 BMS（电池管理器），BMS 会切断主，负接触器，车辆下高压，导致车辆无法行驶。

充电高压互锁通过电池管理控制模块，输出一个低电位的模拟监控信号检测互锁状态。

3. 分析故障。

测量 VCU 输入端及输出端的电压均为～12V，表现正常；

示波器采集 MCU 输入端的 PWM 占空比波形，发现故障波形占空比正常，但零点电位漂移（～2.4V）:

零点电位漂移说明：

①互锁线路可能出现接触不良；

②可能被电磁干扰（数字脉冲调制信号抗干扰能力强，电磁干扰的可能性较低）

根据故障波形分析原因为：有某一个互 锁接插件接触不良导致接触电阻阻值增大，因而在故 障波形上出现低电平电压不能处于 0 位置---我们可以 采用断开法进行判断（依次断开 MCU，驱动电动机，压缩机等互锁端子进行判断，发现断开压缩机时，采集的示波器波形正常，未出现零点电位漂移）。

拔掉电动空调压缩机低压线束，检查发现电动空调压缩机子有进水痕迹，且端子已轻微腐蚀。

注：若 VCU 输入端采集电压一直处于低电位 0V 不变化，说明 VCU 输入与输出之间互锁回路存在断路。若采集电压处于高电位 12V 不变化，说明 VCU 输入与输出之间互锁回路存在短路。

 文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/what-secrets-are-hidden-behind-the-high-voltage-interlock-of-new-energy-vehicles-including-case-studies/ 文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/what-secrets-are-hidden-behind-the-high-voltage-interlock-of-new-energy-vehicles-including-case-studies/