Interblocco ad alta-tensione per
Veicoli a nuova energia
Introduzione all'interblocco- ad alta tensione
Solo quando il circuito di interblocco forma un circuito chiuso completo i componenti ad alta-tensione del veicolo possono essere considerati normali e solo allora è possibile collegare l'elettricità ad alta-tensione. Le tensioni della sorgente del segnale HVIL generalmente sono disponibili in tre forme: ciclo di lavoro 5 V/12 V/PWM.
Scopo dell'interblocco ad alta-tensione
I pacchi batteria dei veicoli a nuova energia funzionano tipicamente a tensioni fino a 300 V-800 V, con correnti molto elevate. Pertanto, è necessario un dispositivo di protezione di sicurezza per migliorare la sicurezza del veicolo e del personale di manutenzione.
La progettazione degli interblocchi ad alta-tensione mira principalmente a risolvere i seguenti problemi:
1. Impedire al personale di manutenzione di collegare e scollegare mentre il circuito è sotto tensione: i connettori ad alta-tensione contengono numerosi contatti metallici. Se vengono scollegati direttamente sotto carico (corrente), nel momento in cui i contatti si separano verrà generato un forte arco elettrico. Questo arco raggiunge temperature estremamente elevate, bruciando gravemente i contatti metallici del connettore, con conseguente aumento della resistenza dei contatti, surriscaldamento e persino incendio. Allo stesso tempo, l’arco elettrico stesso è anche una fonte significativa di interferenze elettromagnetiche.
2. Prevenzione della disconnessione accidentale dei connettori ad alta-tensione: durante il funzionamento del veicolo potrebbero verificarsi vibrazioni oppure la manutenzione o le collisioni potrebbero causare l'allentamento o l'intermittenza di un connettore ad alta-tensione. Se il sistema rimane inconsapevole e continua a fornire alimentazione, la connessione intermittente potrebbe surriscaldarsi a causa dell'eccessiva resistenza di contatto, con conseguente rischio di incendio.
3. Fornire avvisi di sicurezza: prima dell'avvio del veicolo, il BMS (sistema di gestione della batteria) o la VCU (unità di controllo del veicolo) eseguono un autocontrollo HVIL-. Se il circuito non è aperto, il sistema segnalerà un guasto e impedirà l'accensione del sistema ad alta-tensione, proteggendo così la sicurezza del personale e del veicolo.
Principio di funzionamento dell'interblocco ad alta-tensione
L'essenza dell'interblocco ad alta-tensione è un circuito di segnale a bassa-tensione e-corrente.
1. Componenti di base
(1) Sorgente del segnale HVIL: in genere, un segnale di monitoraggio a bassa-tensione (ad es. 5 V o 12 V) viene fornito dal sistema di gestione della batteria (BMS) o dall'unità di controllo del veicolo (VCU).
(2) Circuito HVIL: un sottile filo di segnale a bassa-tensione, come un "filo di biancospino candito", è collegato in serie attraverso tutti i componenti ad alta-tensione che devono essere monitorati e i relativi connettori.
(3) Ricevitore HVIL: il segnale ritornerà eventualmente alla porta di monitoraggio del BMS o della VCU.
2. Processo di lavoro (prendendo come esempio il più comune "circuito in serie")
(1) Stato normale (tutti i connettori sono collegati)
① Il BMS invia un segnale di monitoraggio HVIL da 5 V.
② Questo segnale scorre in sequenza attraverso i pin di interblocco all'interno dei connettori di tutti i componenti ad alta-tensione, come il controller del motore, il compressore del climatizzatore, il PTC e il convertitore CC/CC.
③ Poiché tutti i connettori sono collegati, l'intero circuito è conduttivo.
④ Il segnale ritorna gradualmente all'estremità ricevente del BMS.
⑤ Il BMS rileva il segnale di ritorno completo, determina che "il collegamento del circuito ad alta- tensione è normale" e consente operazioni successive come la pre-carica e l'accensione-.
(2) Stato anomalo (qualsiasi connettore è scollegato o allentato)
① Supponiamo che il tecnico abbia scollegato il connettore del compressore dell'aria condizionata durante la manutenzione.
② Nel momento in cui questo connettore viene disconnesso, i suoi pin di interblocco HVIL interni si disconnetteranno per primi (il progetto in genere utilizza una configurazione dei pin "break-before-make").
③ A questo punto l'intero circuito del segnale HVIL viene interrotto.
④ Il ricevitore BMS non rileva immediatamente alcun segnale di ritorno (la tensione diventa 0).
⑤ Il BMS può identificare il guasto entro pochi millisecondi e implementare immediatamente le seguenti misure di sicurezza:
1) Allarme: la spia di guasto dell'alta-tensione si accende sul quadro strumenti per avvisare il conducente.
2) Interruzione dell'alimentazione-: a tutti i controller interessati viene immediatamente ordinato di smettere di funzionare e i relè principali positivo e negativo vengono scollegati, interrompendo l'alimentazione all'intero sistema ad alta-tensione.
3) Scarica: componenti come il controller del motore hanno il compito di scaricare attivamente i condensatori del bus, riducendo rapidamente la tensione a un livello sicuro.