高壓互鎖(HVIL)電路實(shí)現(xiàn)方案與專利分析(下)---電流源激勵(lì)方案

承接上文《電荷泵電源以及在BMS上面的應(yīng)用》，這次介紹高壓互鎖方案中的電流源方案。

恒流源方案

在東軟的專利CN109664841A中描述了這樣一種方案，具體如下圖：400為恒定電流源（例如10mA），外部的互鎖接口等效于一個(gè)電阻，它與R4串聯(lián)后再與R3并聯(lián)；這樣恒流源的一部分電流就會(huì)流經(jīng)互鎖的等效電阻，MCU通過采集輸入輸出端的電壓就可以計(jì)算出互鎖電阻。

這種恒流源方案也可以診斷出各種故障模式，如下圖；這種電流源方案還是比較主流的選擇。

再看上海國軒專利CN113899966A中的方案如下圖所示：也是電流源方案，不過是雙向電流源，即注入的電流源可以正反兩個(gè)方向流經(jīng)外部的互鎖回路，檢測原理與上相同。

恒流源PWM方案

在CATL的專利CN110261712A中描述了這樣一種方案，具體如下圖：也是電流源檢測，但變化點(diǎn)是PWM+H橋驅(qū)動(dòng)，與之前的電壓型方案架構(gòu)差不多，讓恒流源正反兩個(gè)方向流過外部的互鎖電阻，最后通過與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較輸出數(shù)字信號(hào)到MCU。

同樣地，在深圳比克的專利CN109017317A中，也是一種雙向電流源+PWM方案，不過它不是H橋驅(qū)動(dòng)，使用了兩個(gè)電流源，最終也是通過數(shù)字量反饋給MCU；這兩種方案現(xiàn)實(shí)中見到的比較少，主要是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。

高壓互鎖連接器位置特殊處理

在寶能汽車的專利CN110531249A中，也是電流源激勵(lì)，不過在每個(gè)互鎖連接器處并聯(lián)了一個(gè)電阻，并且每個(gè)電阻的阻值各不相同，這樣當(dāng)某一個(gè)位置的互鎖連接器斷開后，檢測模塊的采樣電壓是不同的，進(jìn)而準(zhǔn)確定位；這個(gè)方案也與上文中的電壓型激勵(lì)的某種方案類似，但實(shí)際也比較少采用。

其他方案

在蜂巢能源的專利CN112213573A中，介紹的方案比較有意思：對(duì)電容C1進(jìn)行充放電，電路中電阻RS與互鎖回路電阻r并聯(lián)；這樣有兩條路可以走，一是定時(shí)的對(duì)電容進(jìn)行充放電，然后采集每個(gè)時(shí)刻的電壓值，計(jì)算出互鎖電阻r，二是可以充放電到某個(gè)閾值，然后通過MCU捕捉充放電的時(shí)間，然后計(jì)算出互鎖電阻r；這種方法比較新穎，讓我聯(lián)想到絕緣檢測的一種快檢方案，即通過RC充放電曲線來預(yù)測絕緣電阻。

最后，在華為的專利CN114312318A中，談到了這樣一種方法：即通過實(shí)時(shí)獲取各個(gè)高壓部件的輸入電壓，并與電池的總電壓進(jìn)行對(duì)比，來確認(rèn)是否高壓連接器可靠連接；這樣就可以省掉高壓互鎖檢測電路；不過這種方案有些局限性，例如在主繼電器未閉合的情況下，高壓部件是不能檢測到電壓的，此時(shí)對(duì)互鎖的診斷就會(huì)存在盲區(qū)。