Enclavamiento de alto-voltaje para
Vehículos de nueva energía
Introducción al bloqueo de alto voltaje-
Sólo cuando el circuito de enclavamiento forma un circuito cerrado completo se pueden considerar normales los componentes de alto-voltaje del vehículo, y sólo entonces se puede conectar la electricidad de alto-voltaje. Los voltajes de la fuente de señal HVIL generalmente vienen en tres formas: ciclo de trabajo de 5V/12V/PWM.
Propósito del enclavamiento de alto-voltaje
Los paquetes de baterías de los vehículos de nueva energía suelen funcionar a voltajes de hasta 300 V-800 V, con corrientes muy grandes. Por lo tanto, es necesario un dispositivo de protección de seguridad para mejorar la seguridad del vehículo y del personal de mantenimiento.
El diseño de enclavamientos de alto-voltaje tiene como objetivo principal resolver los siguientes problemas:
1. Evitar que el personal de mantenimiento conecte y desconecte mientras el circuito está energizado: Los conectores de alto-voltaje contienen numerosos contactos metálicos. Si se desconectan directamente bajo carga (corriente), se generará un fuerte arco eléctrico en el momento en que los contactos se separan. Este arco alcanza temperaturas extremadamente altas, quemando gravemente los contactos metálicos del conector, provocando una mayor resistencia de los contactos, sobrecalentamiento e incluso incendio. Al mismo tiempo, el propio arco eléctrico también es una fuente importante de interferencias electromagnéticas.
2. Prevención de la desconexión accidental de conectores de alto-voltaje: pueden ocurrir vibraciones durante la operación del vehículo, o el mantenimiento o las colisiones pueden causar que un conector de alto-voltaje se suelte o se vuelva intermitente. Si el sistema no se da cuenta y continúa suministrando energía, la conexión intermitente puede sobrecalentarse debido a una resistencia de contacto excesiva, lo que representa un riesgo de incendio.
3. Proporcionar advertencias de seguridad: antes de arrancar el vehículo, el BMS (sistema de gestión de batería) o la VCU (unidad controladora del vehículo) realiza una autoverificación HVIL. Si el circuito no está abierto, el sistema informará una falla e impedirá que el sistema de alto-voltaje se encienda, protegiendo así la seguridad del personal y del vehículo.
Principio de funcionamiento del bloqueo-de alto voltaje
La esencia del enclavamiento de alto-voltaje es un circuito de señal de bajo-voltaje y baja-corriente.
1. Componentes básicos
(1) Fuente de señal HVIL: normalmente, el sistema de gestión de batería (BMS) o la unidad controladora del vehículo (VCU) proporciona una señal de monitoreo de bajo-voltaje (p. ej., 5 V o 12 V).
(2) Circuito HVIL: un cable de señal delgado y de bajo-voltaje, como una "cadena de espinos confitados", se conecta en serie a través de todos los componentes de alto-voltaje que deben monitorearse y sus conectores.
(3) Receptor HVIL: la señal eventualmente regresará al puerto de monitoreo del BMS o VCU.
2. Proceso de trabajo (tomando como ejemplo el "circuito en serie" más común)
(1) Estado normal (todos los conectores están enchufados)
① El BMS envía una señal de monitoreo HVIL de 5V.
② Esta señal fluye secuencialmente a través de los pines de bloqueo dentro de los conectores de todos los componentes de alto-voltaje, como el controlador del motor, el compresor de aire acondicionado, el PTC y el convertidor CC/CC.
③ Como todos los conectores están enchufados, todo el circuito es conductor.
④ La señal eventualmente regresa suavemente al extremo receptor del BMS.
⑤ El BMS detecta la señal de retorno completa, determina que "la conexión del circuito de alto-voltaje es normal" y permite operaciones posteriores como la pre-carga y el encendido-.
(2) Estado anormal (algún conector está desconectado o suelto)
① Supongamos que el técnico desenchufó el conector del compresor del aire acondicionado durante el mantenimiento.
② En el momento en que se desconecta este conector, sus clavijas de bloqueo HVIL internas se desconectarán primero (el diseño generalmente utiliza una configuración de clavija "romper-antes-hacer").
③ En este punto se corta todo el bucle de señal HVIL.
④ El receptor BMS inmediatamente no detecta ninguna señal de retorno (el voltaje pasa a 0).
⑤ El BMS puede identificar la falla en milisegundos e implementar inmediatamente las siguientes medidas de seguridad:
1) Alarma: La luz de falla de alto-voltaje se ilumina en el panel de instrumentos para alertar al conductor.
2) Corte de energía-: se ordena inmediatamente a todos los controladores relevantes que dejen de funcionar y se desconectan los relés positivos y negativos principales, cortando el suministro de energía a todo el sistema de alto-voltaje.
3) Descarga: Los componentes como el controlador del motor reciben instrucciones de descargar activamente los condensadores del bus, reduciendo rápidamente el voltaje a un nivel seguro.
