蔚来ET9电动架构和控制_高压安全_车辆互锁系统专业解析讲解
作者:熙橙汽车网 发布时间:2025-11-10 22:12:58 阅读量:0

高压安全功能描述系统布置图直流充电插座总成后电驱动系统总成后智能电源单元后IPU到前IPU&前电机高压线束总成动力电池包总成PTC发热芯体总成前电驱动系统前智能电源单元压缩机总成说明

前后IPU(智能电源单元)

车上装有两个智能电源单元,分别是安装于前舱前电驱系统上面的IPU_F(前智能电源单元)和安装在车身底部的IPU_R(后智能电源单元)。

IPU_F(前智能电源单元),主要功能是将动力电池的电量分配给高压用电设备(压缩机、PTC高压加热器)及高低压转换并给48V和前12V蓄电池充电。

IPU_R(后智能电源单元),主要功能是将动力电池的电量分配给前后电驱动系统及高低压转换并给后12V蓄电池充电,通过IPU_R中OBC进行车内车外放电。驾驶模式下,IPU功能是将动力电池的电量分配给前后动力系统。

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IPU采用密封设计,防护等级为IP67&IP6K9K。IPU上的连接器接口具有防插错功能,同时,所有连接口都采用高压互锁回路设计,高压连接口满足IP67防护等级要求。DC/DC的额定功率为3KW,输入电压范围为430-900Vdc,输出电压范围9-16Vdc;输出最大电流215A工作温度-40摄氏度至+85摄氏度。DC/DC输入欠压保护为410V;DC/DC输入过压保护为925V;DC/DC 输出欠压保护为7V;DC/DC输出过压保护为16.5V

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前后IPU(智能电源单元)接口定义

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IPU_F(前智能电源单元),共有3个高压接口; 分别是PTC接口、R-IPU接口、压缩机接口。

IPU_R(后智能电源单元)共有6个高压接口;分别是电快换接口,快充接口,F-IPU接口,FEDS接口,后REDS+Boost接口,V2L内部放电接口。

高压接口都有高压互锁,高压互锁接通后,信号线的互锁检测接口处于导通状态。

前IPU(智能电源单元)高压接口布置图

PTC连接器R-IPU连接器压缩机连接器

后IPU(智能电源单元)高压接口布置图

V2L内部放电连接器DC快充连接器电快换连接器FEDS连接器F-IPU连接器REDS+Boost连接器

高压互锁(HVIL)

高压互锁(HVIL)通过HVIL回路输出PWM波形用于检测高压回路的完整性。当高压系统暴露,如断路或打开设备防护盖, HVIL(高压互锁)会检测到高压回路的不连续性,当车辆静止时系统会立即断开继电器,车辆行驶时会在停车后再断开。防止发生人员电击伤害。参见:高压互锁示意图。

高压互锁回路1:ZONE_F(前区域控制器)负责监测前舱高压部件状态。

高压互锁回路2:ZONE_R(后区域控制器)负责监测后部高压部件状态。

高压互锁回路3:ZONE_R(后区域控制器)负责监测IPU_R高压状态。

高压互锁回路4:IPU_R(后智能电源单元)负责监测V2L插件状态。

高压互锁回路5:BMS(电池管理系统)负责监测ESS(高压电池包)状态。

动力系统预充功能

为了保护主继电器在闭合时由于大电流产生的粘连,高压系统设置了预充回路。预充功能包括IPU_R(DCDC1)、IPU_F(DCDC2)与前后12V电池组成。12V电池通过DCDC反向升压,反向预充起始时,先闭合DCDC三相桥臂,使小电流流过隔离式DCDC三相桥臂升压达到目标电压。当直流回路中电压与动力电池系统电压压差小于20V时,主继电器再进行闭合,使电池包高压系统与整车高压回路连通,进行正常充放电。

当预充过程中发生可恢复故障(如电池电压瞬间波动,通信丢失等),Zone控制器将会发出二次预充请求。

接地保护

当绝缘失效时,所有传导部件都可能带电,因此高压元件与车身地之间有电位均衡。高压元件上人体可直接触及的可导电部分与接地点之间的电阻不大于0.1Ω。

绝缘监测

BMS(电池管理系统)可以在 CAN(控制器局域网)网络上发送绝缘电阻值和绝缘状态检测等级信号。当检测到的绝缘电阻值大于100Ω/V且小于等于500Ω/V时,为一般绝缘故障, BMS(电池管理系统)设置绝缘状态等级为警告(Warning);当绝缘电阻值小于等于100Ω/V时,为严重绝缘故障, BMS(电池管理系统)设置绝缘状态等级为故障(Fault),并等待整车发送断开继电器指令。当由于绝缘故障导致继电器断开时,在故障没有恢复前禁止再次闭合继电器。

碰撞保护

当ACM(气囊控制器)检测到碰撞事故时,ACM(气囊控制器)会同时通过CAN线和硬线发出碰撞信号,ACM发送CAN信号给到Zone-F/ Zone-R/IPU_R/PEU_R/BMS,发送PWM信号给到Zone-F /PEU_F/PEU_R/BMS。

当PEUS检测到碰撞信号停止驱动电机;BMS断开Pyro和继电器,切断高压回路; Zone_R向BMS发送断开继电器请求后,向PEUS、IPU-R发出主动放电请求,Zone_F向PTC发出主动放电请求。

高压总线放电

高压系统具有主动放电和被动放电两种机制,以确保高压总线上电容器在高压电池下电后的预定时间内放电。

主动放电:当驱动电机控制器被切断电源,切入专门的放电回路后,区域控制器支撑电容快速放电的过程。

被动放电:当驱动电机控制器被切断电源后不切入专门的放电回路,区域控制器支撑电容自然放电的过程,放电时长不大于5min。

主动放电控制图

Zone_R(后区域控制器)与PEUF/PEUR/IPU_R/PTC_F进行通信, 发送主动放电指令,以激活高压总线上电容器主动放电。

如果满足以下任一条件,Zone_R(后区域控制器)应停止主动放电指令:

高压总线电压<60V主动放电时间>3S系统控制

车辆高压上电

车辆上电包含Zone_R (后区域控制器)唤醒、准备上高压和准备使能电机三个阶段。

Zone_R (后区域控制器)唤醒

Zone_R (后区域控制器)唤醒需要满足如下条件之一:

刷卡解锁开车门远程功能唤醒BMS大唤醒小电池触发充电请求/故障上传唤醒热管理制冷制热请求唤醒插枪充电/放电唤醒

当ZONE_ R唤醒时,若收到高压上电请求,将首先进行自检,同时唤醒ZONE_F (前区域控制器),BMS(电池管理系统)、 PEU_F(前逆变器)、 PEU_R(后逆变器)和IPUS(中央智能配电控制器),LBM(12V/48V蓄电池控制器)进行初始化及自检,并通过CAN和SOA服务回复结果至ZONE_R。

准备上高压

准备上高压前,ZONE_R需要读取如下信息反馈:

车辆状态为驻车状态(P挡)。开车门或车内有驾驶员或驾驶状态。车辆状态为软件更新,且收到上高压指令。直流充电需求上高压。低压蓄电池容量小于70%需求上高压。暖风或空调开启需求上高压。远程功能开启需求上高压。诊断上高压。BMS数据上传请求上高压。换电自检后上高压。

车辆上高压

当满足如下条件时,ZONE_R控制车辆上高压:

BMS(电池管理系统)无故障反馈。IPU无可恢复/不可恢复故障。车辆挡位处于驻车P或空挡N。车辆静止或车速小于3km/h。无高压互锁故障代码。不处于换电状态。

ZONE_R控制执行上高压预充, 预充完成后请求BMS(电池管理系统)控制预充继电器接合,当电流稳定后,主继电器接合。 IPU激活开始工作。

踩下制动踏板,并将挡位切换至前进挡D或倒车挡R时, PEU监测防盗反馈,防盗通过后, CCC(中央计算集群)设置车辆状态进入驾驶状态, ICS(数字仪表显示屏)点亮“READY”指示灯。 ZONE_R使能电机,进入驾驶循环。

车辆下电

车辆下电包含准备下高压、下高压和下低压三个阶段。

准备下高压,需要满足如下条件:

车辆静止或车速小于3km/h。挡位处于驻车挡P或空挡N。车辆状态为驻车状态。无暖风或空调开启需求。无直流/对外放电请求。无远程开启高压需要。无小电池充电需求。人离车或车辆闭锁。

ZONE_R控制执行下高压, BMS(电池管理系统)控制主继电器断开,执行绝缘检测。功率控制单元 PEU_F(前逆变器)、PEU_R(后逆变器)、PTC、DCDC、HVC(空调压缩机)执行主动放电,当电压低于60V或执行超时,ZONE_R接收主动放电故障信号,系统执行被动放电。常规下电一般在15秒内完成,当电流小于10A时,主继电器打开;非常规下电在2.5秒内完成,当电流小于15A时,主继电器打开;碰撞紧急下电在150毫秒内完成,当电流小于50A时,主继电器打开。

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