新能源汽车高压互锁原理及失效分析

高压互锁（High Voltage Inter-lock，简称HVIL），是用低压信号监视高压回路完整性及连续性的一种安全设计方法。高压互锁设计能识别高压回路异常断开或破损，及时断开高压电。理论上，低压监测回路比高压先断开，后接通，中间保持必要的提前量，时间长短可以根据车型具体策略确定。

整车所有高压连接器连接位置，都需高压互锁信号回路，但互锁回路与高压回路不具有必然的联系。整车上高压，电器A和电器B构成一个完整回路。但高压互锁设计，可能对A电器设置一个单独的互锁信号回路，同时给B电器也单独设置一个互锁信号回路；也可能把A和B的互锁信号串联在一个回路中。即互锁回路可设计成并联模式，也可设计成串联模式。

整车高压系统以动力电池作为电源，低压回路同时也需要一个检测用电源，让低压信号沿着闭合的低压回路传递。当低压信号中断，说明某一个高压连接器有松动或者脱落。高压互锁基础原理如图1/图2所示。在高压互锁信号回路基础上，设计监测点或监测回路，负责将高压互锁信号回路的状态传递给 BMS。

高压互锁设计的实现，需要以下设备组成：高压互锁连接器及高低压导线，闭合的低压电源信号回路，高压互锁监测回路及监测模块 （监测模块可以是电池管理系统BMS，或者整车控制器 VCU），监测模块根据高压互锁监测结果控制的高压继电器。

具备高压互锁功能的高压连接器，由壳体、高压导电件、低压信号导电件和监测模块及监测线路组成。高压互锁连接器，一般实现方式是在对插的一对公端、母端上，分别固定着一对高压接插件和一对低压接插件。当高压插件处于断开状态，低压回路被切断；高压插件处于连接状态，低压回路也接通，形成完整回路。

图3是某款电动车高压互锁电气原理图示。

该款电动车采用的串联方式，从 BMS 的正极引出高压互锁低压检测线，途径 PDU-DCDC-ACCM-PTC 再回到 BMS 的负极，形成一个互锁回路。正常上电的情况下，互锁回路的输出电压一般≥5V 且≤9V。需要检查是否存在高压互锁的问题时，检测 BMS 输入输出的两个脚位电压，在设计电压范围内则正常。或者直接测回路电阻，理论上回路的电阻值为 0Ω，低于 5Ω 都可以视为 0Ω。

各个高压电器件由低压互锁回路串联在一起，高压线束与高压用电器连接时，采用带高压互锁结构的连接器连通整个回路。只要高压插件虚接或者断开，整个低压互锁回路则会断开，BMS停止提供高压输出，外部操作人员则不会有触电危险。如图4高压用电器互锁回路连接示意图所示。

以某款电动汽车为例，判断车辆是否是高压互锁故障，需满足两个条件：

第一：组合仪表中，动力电池故障指示灯常亮；

第二：CAN线上BMS发出的报文$1D8:BMS_General_Status_1::HVInterLoStat=False。

当同时满足这两个条件，则可判定为高压互锁故障。此时根据图3高压互锁的电气原理，制定符合逻辑的排查方法。

互锁回路排查：首先，整车断开 12V 低压供电。再断开 BMS 与动力电池连接的低压插件，用万用表测量 BMS 正极输出 X2-10与负极输入 X2-11 针脚之间的电阻值。 若电阻值大于 5Ω 以上，则需要检查整个高压回路通断。 

a）依次检查所有高压插件是否存在漏接、虚接现象；

b）检查高压插接件互锁回形针是否存在弯曲、断裂现象；

c）检查低压 4 个模块（PDU-DC/DC-ACCM-PTC） 接插件是否存在漏接、虚接现象；

若回路确认有以上故障，可直接解决。若回路检查没有以上故障，则可定位为线束通断或用电器模块内部问题，需继续排查。 

d）依据上述高压互锁电气原理，采用排除法定位故障模块；

e）先从 DC/DC 线束端开始，分段依次排查。

如图5所示，检查K到X2-10，J到X2-11是否导通。若哪一段没有导通，则可锁定为故障模块。

若电阻值小于等于 5Ω，则需要检查整个高压回路是否存在短路。 

a）若电阻值小于 5Ω，则说明回路导通。需检测 X2-10 对地是否短路。 

b）检测 X2-10 对电源是否短路。若确认有以上故障，可直接解决。若检查没有以上故障，则可定位为PACK 内部问题，需继续排查。 

c）副驾座位下方的 MSD 是否存在漏装、互锁针弯曲、断裂。 

d）BMS 的高压插接件互锁回形针是否存在弯曲、断裂现象。

若确认有以上故障，可直接解决。若检查没有以上故障，则可定位为BMS内部问题。