電気自動車の高電圧インターロック機能と実現方法

電気自動車の継続的な開発に伴い、ますます多くの技術者やユーザーが電気自動車の高電圧安全性に注目しており、特に現在ではより高いプラットフォーム電圧（800V以上）が継続的に適用されています。電気自動車の高電圧安全性を確保するための措置の一つとして、高電圧インターロック（HVIL）機能がますます重視されており、HVIL機能の安定性と応答速度が継続的に改善されています。

高電圧インターロック （略してHVIL）は、低電圧信号を用いて高電圧回路を管理する安全設計手法です。高電圧システムの設計において、実際の運転中に高電圧コネクタによるアークを防ぐために、電気的切断や接続の際に高電圧コネクタには一般的に「高電圧インターロック」機能を備える必要があります。

高電圧インターロック機能、電源端子とインターロック端子を備えた高電圧接続システムは、接続および切断時に以下の条件を満たす必要があります：

高電圧接続システムが接続されるときは、まず電源端子を接続し、その後にインターロック端子を接続します。切断されるときは、まずインターロック端子を切断し、その後に電源端子を切断します。つまり： 高電圧端子は低電圧インターロック端子よりも長くなっており、これにより高電圧インターロック信号の検出の有効性が確保されます。

高電圧インターロックは、例えば高電圧コネクタ、MSD、高電圧分配箱などの高電圧電気回路で一般的に使用されます。高電圧インターロックを備えたコネクタは、電源オンの状態でロック解除を行う際に高電圧インターロックの論理タイミングによって切断され、切断時間は高電圧インターロック端子と電源端子の有効接触長さの差や切断速度に関連します。通常、システムの応答時間は10〜100ミリ秒の範囲であり、接続システムの分離（プラグ抜き）時間がシステムの応答時間より短い場合、感電のリスクが生じるため、二次的な解除が設計されており、これによりこの切断時間を1秒以上に効果的に制御し、安全な運用を確保します。

インターロック信号の発行、受信、判定はすべてバッテリーマネージャー（またはVCU）を通じて実現されます。高電圧インターロックに故障がある場合、車両は高電圧電源に進むことができず、異なる車種のインターロック回路には一定の違い（インターロックピンやインターロックに含まれる高電圧部品の違いを含む）があります。

上記の図はハードワイヤー式のインターロックを示しており、各高電圧コンポーネントコネクタからのフィードバック信号を直列に接続してインターロック回路を形成しています。回路内の高電圧コンポーネントがインターロックに失敗した場合、インターロック監視装置は直ちにVCUに報告し、対応する電源遮断戦略を実行します。ただし、急に車の電力を失わせることはできないため、車の速度も考慮して電源遮断戦略を策定する必要があります。そのため、ハードワイヤー式のインターロックは戦略策定時に階層化される必要があります。

例えば、BMS、RESS（バッテリーシステム）、OBCはレベル1に分類され、MCUとモーター（電動モーター）はレベル2、EACP（電気空調コンプレッサー）、PTC、DC/DCはレベル3に分類されます。

異なるインターロックレベルには異なるHVIL戦略が採用されます。

高電圧コンポーネントが車両全体に分散しているため、インターロックのハードワイヤー長が非常に長くなり、配線が複雑になり、低電圧配線ハーネスのコストが増加します。しかし、ハードワイヤー式のインターロックは設計の柔軟性が高く、論理もシンプルで、直感的であり、開発に適しています。