近些年来随着国家对新能源汽车市场提供强有力的政策支持（例如：补贴，不限行…），新能源电动汽车从产量和销量上都呈现了大幅上涨的态势，越来越多的人开始接受并使用电动汽车作为日常出行的交通工具。

国家标准定义电压超过60 V就被定义为高压电，和传统汽油车使用12 V低电压系统相比，电动车使用了300V以上高压电气系统，高电压大电流在提供车辆足够动力的同时，也考验着车载高压用电器的使用安全。

在ISO国际标准《ISO 6469-3: 2001电动汽车安全技术规范第3部分：人员电气伤害防护》中，规定车上的高压部件应具有高压互锁装置。其是一项非常重要的防护措施，下面就来详细的介绍一下高压互锁。

一、高压互锁HVIL的原理：

高压互锁HVIL（Hazardous Voltage Interlock Loop）：通过使用电气小信号来确认整个高压产品、导线、连接器及护盖的电气完整性（连续性）。如所有高压部件和线束接插件必须安装到位，无短路或开路情况；开盖检测；碰撞检测；MSD有无松动…

一般电动车使用的高压部有：电池包、OBC、DCDC、电驱动装置、加热装置（PTC）、空调压缩机等用电器。

高压互锁回路下图所示。只有当互锁回路形成了一个完整的闭环时，车辆的高压部件状态才能认为是正常的，此时方可允许接入高压电源。

从ISO 26262功能安全等级方面要求HVIL模块，应达到ASIL C。HVIL应包含一个信号源和2个信号检测装置，必须能够连续、实时监测整个回路的通/断。当控制器检测到HVIL回路断开或是完整性受到破坏时，需启动必要的安全措施。

HVIL的信号源电压一般为5V，HVIL与12V电源短路，信号源不能失效，且具备反向保护功能。12V铅酸电池电压降低时，要保证HVIL信号源稳定输出。

二、高压互锁HVIL的诊断功能要求及其控制策略：

HVIL相关控制器应诊断出以下故障：

1)回路断开；

2)对地短路；

3)对12V电源短路；

4)回路短路

4)回路阻抗变大；

当HVIL发生故障的时候，要确保高压系统以合适的方式进行安全断电，在故障排除之前高压系统不能上高压电，同时触发相应的DTC。收集了常见的安全策略：

故障报警：无论车辆是否处于行驶状态，检测到HVIL故障，通过仪表警告灯亮起或发出警告鸣声等形式提醒驾驶员注意车辆情况。同时可以根据故障类型，分为几个等级，“紧急”状态，需要立即靠边；一般故障，驶出公路或进维修站。

切断高压：当车辆处于停驶状态，检测到HVIL故障，通过整车控制可以采取切断高压（如果在车辆行驶状态，是不能立即断开高压连接的，避免车辆失去动力，最大限度地保障乘客安全。）。

限功率运行：行驶过程中识别到危险时，不能马上断开高压，首先发出提示或警报让驾驶员知道异常发生，然后限功率或阶梯降功率，降低电机的运行功率，降低车速，让高压系统工作在较小负荷，为驾驶员提供一定的时间靠边停车。

三、高压互锁HVIL的典型应用：

HVIL设计一般有两种形式，一种是环行互锁，一种是星型互锁。环行互锁指所有高压件互锁检测串到一起，在同一个回路，由BMS或其它控制器检测整个回路完整性。星型互锁（又叫分布式互锁）指由多个设备检测其负责的高压件互锁回路完整性，再统一发给BMS或者VCU做综合处理。

分布式互锁可以很方便排查到出现问题的高压件，但相应的高压件要增加互锁检测回路，可能会增加成本；环行互锁只能一个个排查，排查问题相对麻烦。

四、常见互锁结构的介绍：

4.1 高压接插件的互锁结构

高压接插件的互锁结构集成在接插件的内部，通过互锁端子和主回路（高压）的长度和位置差异，实现接插件插头和插座连接时，先连接高压端子，再连接低压互锁端子（此时HVIL两根线短接）；接插件插头和插座分离时，先断开低压互锁端子（此时HVIL两根线开路），再断开高压端子。

利用插入和拔出的时间差（这个时间差与插拔的速度有关），提前预判以外的断开。HVIL功能实质是检测互锁端子两个PIN脚通断来实现。

同样高压维修开关（MSD）也集成了HVIL接口。

4.2 附件环路互锁结构

在多个高压部件的低压接插件的上定义两个“HVIL_In”和“HVIL_Out”针脚，一进一出，各部件的“HVIL_In”和“HVIL_Out”首尾相连串在一起，形成环路。常见应用有：高压配电盒的开盖检测（内部的微动开关与“HVIL_In”和“HVIL_Out”相连）；电机控制器的开盖检测；检测低压接插件是否连接或松动…

4.3 充电装置的互锁结构

电动汽车充电时，连接电动汽车和电动汽车供电设备的组件，除电缆外，还可能包括供电接口、车辆接口、缆上控制保护装置和帽盖等部件，其中的车辆接口（车辆插头和车辆插座）包含互锁结构。

4.3.1 交流充电接口的功能

在国家标准《GB/T 20234.2-2015 电动汽车传导充电用连接装置第2部分：交流充电接口》描述了车辆接口和充电模式3的供电接口的接口定义。其中包含7对触头，其电气参数值和功能定义见下表。

4.3.1.1 交流充电接口触头布置方式

车辆接口和充电模式3的供电接口的触头分布如下图：

车辆/供电插头触头布置图

车辆/供电插座触头布置图

4.3.1.2 交流充电接口充电连接界面

在充电连接过程中，首先接通保护接地触头，最后接通控制导引触头与充电连接确认触头。在脱开的过程中，首先断开控制导引触头与充电连接确认触头，最后断开保护接地触头。这里提到的“控制导引触头CP”和“充电连接确认CC”就是充电接口中的互锁结构。

车辆接口电气连接界面示意图

充电模式3的供电接口电气连接界面示意图

4.3.2 直流充电接口的功能

在国家标准《GB/T 20234.3-2015 电动汽车传导充电用连接装置第3部分：直流充电接口》描述了车辆插头和车辆插座的接口定义。其中包含9对触头，其电气参数值和功能定义见下表。

4.3.2.1 直流充电接口触头布置方式

车辆插头和车辆插座的触头布置分布如下图：

车辆插头触头布置图

车辆插座触头布置图

4.3.2.2 直流充电接口充电连接界面

车辆插头和车辆插座在连接过程中触头耦合的顺序为：保护接地，充电连接确认（CC2）,直流电源正与直流电源负，低压辅助电源正与低压辅助电源负，充电通信，充电连接确认（CC1）；在脱开的过程中则顺序相反。这里提到的“充电连接确认（CC2）”和“充电连接确认（CC1）”就是充电接口中的互锁结构。