Hochspannungs-Interlock-Funktion und Umsetzungsmethode für Elektrofahrzeuge

Mit der aktuellen kontinuierlichen Entwicklung von Elektrofahrzeugen richten immer mehr Techniker und Nutzer zunehmend Aufmerksamkeit auf die Hochvolt-Sicherheit von Elektrofahrzeugen, insbesondere da jetzt höhere Plattformspannungen (800V und mehr) kontinuierlich angewendet werden. Als eine der Maßnahmen zur Gewährleistung der Hochvolt-Sicherheit von Elektrofahrzeugen wird die Hochvolt-Verriegelung (HVIL) zunehmend betont, und die Stabilität sowie die Reaktionsgeschwindigkeit der HVIL-Funktion werden kontinuierlich verbessert.

Hochvolt-Verriegelung (HVIL kurz), ist eine Sicherheitskonstruktionsmethode zur Steuerung von Hochvolt-Schaltungen mit Niederspannungssignalen. Im Design des Hochvolt-Systems sollte, um den Lichtbogen zu vermeiden, der durch den Hochvolt-Stecker im tatsächlichen Betriebsprozess beim Trennen und Schließen verursacht wird, ein Hochvolt-Stecker grundsätzlich eine “Hochvolt-Verriegelungsfunktion” besitzen.

Ein Hochvolt-Verbindungssystem mit Hochvolt-Verriegelungsfunktion, Strom- und Verriegelungsklemmen sollte beim Verbinden und Trennen die folgenden Bedingungen erfüllen:

Beim Verbinden des Hochvolt-Verbindungssystems werden die Stromklemmen zuerst verbunden und die Verriegelungsklemmen später; beim Trennen des Hochvolt-Verbindungssystems werden die Verriegelungsklemmen zuerst getrennt und die Stromklemmen später. Das heißt: die Hochvolt-Klemmen sind länger als die Niederspannungs-Verriegelungsklemmen, was die Wirksamkeit der Hochvolt-Verriegelungssignalerkennung gewährleistet.

Hochvolt-Verriegelungen werden häufig in Hochvolt-Elektro-Schaltungen verwendet, wie Hochvolt-Steckverbinder, MSDs, Hochvolt-Verteilerkästen und andere Schaltungen. Steckverbinder mit Hochvolt-Verriegelung können durch die logische Timing der Hochvolt-Verriegelung beim Entsperren unter Strom getrennt werden, und die Trennzeit hängt von der Differenzgröße zwischen den effektiven Kontaktlängen der Hochvolt-Verriegelungsklemmen und der Stromklemmen sowie der Trenngeschwindigkeit ab. In der Regel liegt die Reaktionszeit des Systems auf die Verriegelungskreis bei 10 bis 100 ms, wenn die Trennzeit des Verbindungssystems (Stecken/ Ziehen) kürzer ist als die Systemreaktionszeit, besteht ein Sicherheitsrisiko durch elektrifizierte Steck- und Trennvorgänge, und die sekundäre Entriegelung ist so ausgelegt, dass sie dieses Trennzeitproblem löst. In der Regel kann die sekundäre Entriegelung diese Trennzeit von mehr als 1 Sekunde effektiv kontrollieren, um die Sicherheit des Betriebs zu gewährleisten.

Die Ausgabe, der Empfang und die Bestimmung des Verriegelungssignals erfolgen alle über den Batteriemanager (oder VCU). Bei einem Hochvolt-Verriegelungsfehler ist das Fahrzeug nicht zum Hochvolt-Betrieb zugelassen, und die Verriegelungskreise verschiedener Fahrzeugmodelle weisen bestimmte Unterschiede auf (einschließlich Unterschiede bei den Verriegelungsstiften und den Hochvolt-Teilen, die in der Verriegelung enthalten sind).

Das oben gezeigte Bild zeigt eine festverdrahtete Verriegelung, bei der Feedback-Signale von jedem Hochvolt-Komponentenstecker in Serie verbunden werden, um einen Verriegelungskreis zu bilden. Wenn eine Hochvolt-Komponente im Kreis die Verriegelung nicht ausführt, meldet das Verriegelungsüberwachungsgerät sofort an die VCU, die die entsprechende Stromabschaltstrategie ausführt. Es ist jedoch zu beachten, dass wir einem Hochgeschwindigkeitsfahrzeug nicht plötzlich die Energie entziehen dürfen, daher muss die Geschwindigkeit des Fahrzeugs bei der Ausführung der Stromabschaltstrategie berücksichtigt werden, sodass die festverdrahteten Verriegelungen bei der Strategieformulierung abgestuft werden müssen.

Zum Beispiel werden BMS, RESS (Batteriesystem) und OBC als Stufe 1 klassifiziert, MCU und MOTOR (Elektromotor) als Stufe 2, und EACP (elektrischer Klimakompressor), PTC und DC/DC als Stufe 3.

Für verschiedene Verriegelungsstufen werden unterschiedliche HVIL-Strategien angewendet.

Da die Hochvolt-Komponenten im gesamten Fahrzeug verteilt sind, führt dies zu einer sehr langen Verriegelungs-Festverdrahtung, was zu komplexer Verkabelung und erhöhten Kosten für Niederspannungs-Kabelbäume führt. Die Festverdrahtete Verriegelungsmethode ist jedoch flexibel im Design, einfach in der Logik, sehr anschaulich und förderlich für die Entwicklung.