高壓繼電器控制的主要目的是保證電池系統(tǒng)上下電的正常進行，在汽車啟動時閉合繼電器上電，在汽車停車熄火時斷開繼電器下電。高壓繼電器控制屬于汽車電子電氣系統(tǒng)，其失效形式可能會對駕駛員的生命安全造成傷害，因此應(yīng)該按照ISO26262標準進行開發(fā)，以滿足功能安全要求。

高壓繼電器控制通常包括傳感器、控制器、執(zhí)行器，一般集成在BMS中，傳感器可能直接與BMS相連，也可能直接與整車控制器相連，執(zhí)行器主要是高壓繼電器。根據(jù)ASIL評級方法，首先確定嚴重度、發(fā)生率和可控性等級，然后對ASIL等級表確定ASIL等級。

嚴重度：高壓繼電器控制功能失效時，可能對處于高速行駛或維修人員造成傷害，定義嚴重度為S2

發(fā)生率：每天的充電、駕駛、停車以及維修都會涉及繼電器的動作，定義發(fā)生率為E4

可控性：繼電器失效C3不可控（有些時候定義為中等可控C2）。

據(jù)此劃分為ASIL C等級，功能安全目標是防止非預期高壓繼電器的故障。每個ASIL等級對應(yīng)一個整數(shù)值： QM=0，A=1，B=2，C=3，D=4。根據(jù)ASIL分解法則，如果n個部件必須同時失效才能導致一種特定傷害，那么這n個部件的ASIL對應(yīng)的數(shù)值加起來必須和危害定義ASIL等級值相等。例如，ASIL C可以分解為ASIL C + QM，或者ASIL B + ASIL A，這樣可以降低開發(fā)成本、縮短開發(fā)周期。

高壓繼電器應(yīng)該布置在靠近電池的位置，確保高壓回路斷路的可靠性和高效性，并且在正端和負端各連接一個，分別接通與斷開高壓回路的正負端與電池正負端之間的連接。在其中一個繼電器發(fā)生故障不能斷開的情況下，還能保證另一個繼電器的正常工作，從而不會失去對高壓回路的控制，高壓回路在任何一個繼電器斷開時，高壓回路都可以被斷開，這要比使用一個繼電器的安全性提高很多。

高壓繼電器狀態(tài)監(jiān)控主要是通過檢查繼電器的觸點狀態(tài)來判斷繼電器工作狀態(tài)是否符合控制要求，避免在高壓繼電器打開的情況下給高壓回路施加電氣負載，以及在高壓回路有較大電氣負載的情況下斷開高壓繼電器。高壓繼電器的觸點檢測可以準確發(fā)現(xiàn)繼電器粘連情況，防止在高壓繼電器粘連情況下誤操作損壞高壓回路元器件，同時合理操作高壓繼電器（打開/閉合），延長繼電器使用壽命。高壓繼電器觸點檢測方法采用帶輔助觸點檢測的高壓繼電器，也可以單獨設(shè)計輔助觸點檢測電路，通過檢測高壓繼電器兩段的電壓來判斷高壓繼電器觸點的打開/閉合狀況。

高壓繼電器的故障是造成上下電功能失效的主要因素，因此在基于功能安全設(shè)計時必須考慮相應(yīng)的安全機制。高壓繼電器的主要故障表現(xiàn)為無法閉合、粘連（無法斷開）以及觸點跳動，功能失效時可能導致車輛失去動力，進而可能造成傷害。在上下電的控制和監(jiān)控診斷中，控制器其關(guān)鍵作用?？刂破鞑粌H控制繼電器通斷，同時也通過IO檢測接口與動力電池兩端以及相應(yīng)的電氣設(shè)備連接。

控制器IO接口主要檢測三個主要電壓參數(shù)：高壓電池端電壓U1、高壓負載設(shè)備正端和電源負載端交叉電壓U2、高壓負載設(shè)備兩端電壓U3，通過控制器軟件內(nèi)部邏輯模塊完成故障判斷。下圖是比較常見的高壓電池電路示意圖，以此簡單說明一下上下電時高壓繼電器的檢測。例如：

1. 檢測S+狀態(tài)：控制器通過IO接口檢測三個電壓，若U1=U2，則S+粘連故障，若U1≠U2，則S+不粘連

2. 檢測預充電：Sp閉合，若U3快速上升，則S-粘連，若U3沒變化，則S-不粘連，此時閉合S-，開始預充電

3. 上電：預充電完成后，閉合S+，斷開Sp，完成上電過程，動力電向整車電氣設(shè)備供電

4. 下電：先斷開S+，若此時U2≠0，且保持不變，則Sp粘連，否則，Sp不粘連，然后斷開S-，完成下電

上圖僅是一個簡單得示例，在實際產(chǎn)品設(shè)計中還需要結(jié)合其他控制策略進行詳細的設(shè)計，感興趣可以聯(lián)系探討。

參考

Design of high voltage relay control for hybrid vehicles battery based on ISO26262

純電動汽車高壓電安全監(jiān)控系統(tǒng)研究

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