纯电动汽车高压电气系统安全设计探究.docx

          纯电动汽车高压电气系统安全设计探究                    摘要 结合国际电工现行要求及标准，人体无任何感觉情况下电流是2mA安全阂值，故要求人体所直接接触到电气系统各部位，流经人体实际电流均务必把控于2 mA范围，如此才视为整车绝缘均合格故纯电动类型汽车开发设计期间，务必考虑到电气系统的绝缘层面问题，结合电动汽车现行国标要求及标准实施安全系统科学设计，以保证绝缘电阻可满足于人身安全层面需求，绝缘电阻需＞100Ω/V范围，可以说，纯电动汽车内高压电气的系统安全性设计较为重要，直接关系着驾乘人员自身的生命安全故本文主要围绕着纯电动汽车内高压电气的系统安全性设计开展深入的研究和探讨，仅供参考关键词：电气系统；高压；纯电动汽车；安全设计纯电动汽车内高压电气实际运行期间，系统安全较为重要，直接关系着驾驶者以及设备运行安全故积极落实纯电动汽车内高压电气的系统安全性设计，有着一定的现实意义和价值1. 纯电动汽车内电气系统的安全分析纯电动汽车内电气系统以高压以及低压电气、CAN通讯的信息网络相应系统为主低压电气实行12 V供电，为车辆灯光照明、雨刷器、娱乐等低压电器系统供电，且为电动空调、转换装置、电机控制装置、电池管理、整车控制装置、高压附件以及设备的控制回路予以供电；纯电动汽车内高压电气，该系统内部以电驱动、动力的电池组、高压电的安全管理、非车载式充电、车载充电、电暖风、电动空调、电压转换装置各个系统为主；CAN的总线网络，则用于整车控制装置、电机控制装置、非车载式充电装置、车载充电装置、电动空调、高压电的安全管理、电池管理所有控制单元通信[1]。

纯电动汽车内电流以及电压均为较高等级，动力电压通常是直流300~400 V，电流瞬间达到百安而人体所能承受安全的电压值由人体可允许通过电流以及电阻所决定人体电阻通常为1 000~3 000Ω，部分研究指出，人体皮肤的电阻和皮肤状态关系密切，洁净干燥、无破损状态下，可达到几十千欧；潮湿皮肤态下，尤其受操作影响下，则电阻＜1 000Ω由于36 V为我国的安全电压，相当人体可允许30 mA电流、1 200Ω电阻故要求人体所接触到电动汽车当中任意带电部位2处电压均务必＜36 V2. 安全设计2.1在电磁的兼容设计层面因纯电动汽车内含高压的交流系统，电磁干扰强，故设高压线束期间，信号线和电源线应实行分开或者隔离配线；针对电源线的两端应实行隔离接地，防止接地回路有共同的阻抗耦合产生，把噪声耦合到相应信号线；针对输入和输出的信号线，切勿排至仪器或者相同接头处，以免有干扰产生，务必予以错开布设2.2在高压部件/线束防护及标识设计层面高压部件防护以高压的警告标识、机械防护、防水为主，机舱内部如车载式充电机、电压转换装置、电动的空调系统、电机与控制系统、各个部件连接接口等，均需满足防水及防护等级要求高压部件务必将高压危险相应警告标识设好，对维修者及使用者起到一定警示作用。

因纯电动汽车线束内含高压以及低压线束，高压线束需实行橙色线缆，且以橙色的波纹管加以防护高压连接装置，为橙色标识，可对维修者及使用者起到一定警示作用，高压连接装置需满足IP67的防护等级要求[2]2.3在回路保护设计层面因高压设备的控制装置输入端口容性负载量大，直接接通至高压的主回路，则高压电的冲击极易产生，故高压系统应实行预充电回路，便于高压设备预充电2.4在设备过载以及短路的保护设计层面汽车高压的附件设备若有线路短路或者过载发生，高压回路自动将供电切断，避免高压附件相关设备受损，为汽车以及驾乘人员提供安全保证故设计高压系统期间，应设短路或者过载相应保护部件，回路当中可设接触装置或者保险装置，短路或者过载发生，致使接触或者保险装置发生短路情况下，则高压的管理系统可经接触装置触点及控制接触装置闭合指令予以综合判断分析，电路故障被测定出后，管理系统便会将声光报警及时发出，对驾驶员发出提示信号2.5在余电放电的保护设计层面因高压系统内部电机控制装置、电动空调相关高压部件电容量大高压的主回路在断开情况下，高压部件因存在电容，高压系统内电压以及电能均相对较高那么，为避免危害到人员以及汽车，高压系统切断后，需电容高压电所并联至高压系统，便于释放电阻。

2.6在故障检测以及处理设计层面1）在绝缘电阻层面纯电动类型汽车，其电气化总体程度高于传统汽车，高压线束、充电机、高压用电的辅助装置、电驱动、电池包等处于汽车发生翻转、碰撞、恶劣环境运行情况之下，高压电路和汽车底盘相互间绝缘性会下降，极易发生汽车火灾，对汽车内部驾乘人员自身生命安全造成威胁故纯电动汽车内高压电气的系统安全性设计，对绝缘电阻层面故障检测以及处理设计，需保证绝缘的电阻值在100Ω/V以上；汽绝缘的电阻值若比规定值低情况下，高压管理的安全系统及时把全部高压回路切断，声光报警发出，持续一段时间，原故障逐步消失后，则汽车才允许下次上电，对车辆以及内部人员起到良好安全防护作用2. 在电压层面动力电池为纯电动汽车动力源，动力电池电压和自身放电能力以及效率关系密切动力电池自身处低电压状态下，电流放电大，高压用电装置极易受损，对电池实际使用寿命会产生影响[3]检测到过低或过高电压情况下，回路务必及时切断为确保纯电动汽车内动力的蓄电池处于低压情况下，为用电装置和动力的蓄电池以及驾乘人员提供安全保护，纯电动汽车内高压电气的系统安全性设计期间，需注重电压层面故障检测，通过精准检测高压电路运行电压具体情况，便于及时处理好故障。

2. 在电流层面汽车因受运行道路总体环境、驾驶员实际操控情况所影响，运行状态极易有变化产生，动力电池实际放电电流往往随着驾驶员实际操控有明显变化产生电流超出预设可允许范围，温度升高过度，对电池寿命影响极大，极端情况更会有异常反应产生，汽车的功率器件会严重受损，对汽车内高压系统的安全造成威胁故系统安全性设计期间，务必实时监控动力电池的电流变化，测定电流有异常情况产生后，系统可及时把高压回路部分切断，声光报警可及时发出，对驾乘人员与其余汽车起到预警防范提示作用2. 在高压接触装置触点层面为确保纯电动汽车控制系统功能、高压电路自行切断及保护功能得以实现，纯电动汽车内高压电气的系统安全性设计期间，应设自我保护高压回路切断功能，把高压接触装置合理设定好结合整车的设计需求，车辆动力的主回路内设高压接触装置，若高压接触装置触点有断开失效、闭合情况产生，且未予以及时正确处理，汽车将无法正常启动运行，对汽车以及内部驾乘人身造成安全威胁故纯电动汽车内高压电气的系统安全性设计期间，务必实时监控高压接触装置触点状态，便于及时妥善处理相应故障3. 结语综上所述，纯电动汽车内高压电气的系统安全性设计，务必结合现行要求标准，积极落实电磁兼容、高压部件/线束防护及标识、回路保护、设备过载以及短路保护、余电放电、故障检测以及处理各项设计工作，以为驾乘人员以及整机设备提供安全保护。

参考文献[1]李军亮,郑立涛,熊瑶.纯电动汽车高压电气架构研究[J].汽车电器,2019,14(19):209-210.[2]王金龙.新能源纯电动汽车高压系统的组成和设计[C].四川省第十四届汽车学术年会.2020,15（10）：215-216.[3]陆中奎,陈勇,刘天鸣.纯电动汽车碰撞高压安全系统设计及控制策略[J].重庆理工大学学报:自然科学,2019,20(3):869-870.  -全文完-。