高壓互鎖(HVIL)電路實現(xiàn)方案與專利分析(上)---電壓源激勵方案

來源：線束世界?作者：線束世界-Jimmy?2023-01-11 15:11

這次與大家一起學習一下高壓互鎖（HVIL）電路的具體實現(xiàn)方案

按照電路激勵源分類可以分為電壓源型與電流源型兩大類，先介紹第一種。

電壓源類型方案

例如在北汽的專利CN111443276A中列舉了這種方案，如下圖所示：電路方案比較簡潔，通過三個電阻對電源進行分壓，當外部的HVIL連接器接入后，中間的電阻被短路，導致兩個觀測點的電壓產(chǎn)生了變化。

在東風航盛的專利CN114030383A也是類似的方案，變化在于電源端加了開關做保護控制；另外，還有些電阻分壓方案也是做了一些變形，例如增加幾個電壓源，或變換電阻阻值。

電阻分壓方案實現(xiàn)起來最簡單，但是實際應用比較少

這種方案是在電阻分壓的基礎上，將電壓源變成PWM信號輸出；例如華為的專利CN114347790A中，將電源增加了低邊的開關控制，然后HVIL端口兩條線上面的回檢電壓分別并與預設參考電壓做比較，進而識別出互鎖的各種故障，具體如下圖。

在各個互鎖模式下，檢測到的邏輯電平如下所示：

再看下面這種PWM方案，來自于科力遠的專利CN104793538A，這個方案通過控制上下三極管的導通狀態(tài)，來改變上下電路中的電阻阻值與分壓值，然后將互鎖端口兩條線上面的電壓做比較，輸出一個數(shù)字信號到MCU。

在互鎖連接正常時，它的邏輯電平如下所示：

另外，同樣是PWM方案，在CATL的專利CN106646076A中，巧妙的使用了看門狗芯片來作PWM回檢，當互鎖信號發(fā)生故障，會導致看門狗喂狗失敗，輸出觸發(fā)電平，這樣節(jié)省了MCU的處理時間，如下圖所示。

還有一種方案，就是使用H橋來實現(xiàn)PWM輸出；例如在長安汽車的專利CN105313700A，如下圖所示：電源開關就變成了H橋的形式來驅動，互鎖連接器上面的電流是正反向變化的，然后通過將電阻R1\R2之間的電平與預設的參考電壓做比較，也可以識別出各種故障模式。

在各個工作模式下，檢測到的邏輯電平如下所示：

這種PWM方案在實際應用中見得多一些。

除了上面的兩種主要方案外，還有一種想法是在互鎖連接器位置做一些特殊處理，來實現(xiàn)分辨出具體哪個位置的高壓連接器出現(xiàn)互鎖故障，這種方案實際見到的很少，因為操作復雜，不過也一起看下。

在桑頓的專利CN112428824A中，如下圖所示：在每個互鎖端口處并聯(lián)一個不同阻值的電阻，如果互鎖連接正常，則端口電阻被短路；MCU通過檢測151處的電壓大小來判斷整條互鎖回路中哪里出現(xiàn)了故障。

在瀚路新能源汽車的專利CN106882052A中，在互鎖連接器位置布置很多電阻，這些電阻阻值經(jīng)過特殊選取，如果發(fā)生互鎖故障，MCU回檢處220、230的電壓值也會變化，而且每個位置故障后的回檢電壓值都不同，這樣就能定位是哪里的高壓連接器出現(xiàn)互鎖故障。

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