純電動客車高壓部件安全性能淺析

鄭傳琴

摘 要：本文通過介紹純電動客車的高壓部件的安全性能，對電動客車高壓系統的安全設計進行分析，并為電動客車高壓下的電器設計控制提出相應策略。

關鍵詞：純電動客車 高壓部件 安全性能

1 引言

隨著時代的進步，科技的發展，傳統式客車和混合式客車逐漸被純電動客車所取代，但是在純電動客車的行駛過程中，由于純電動客車使用了高壓電池作為動力來源，其安全性能還有待考量。所以，隨著純電動客車的大面積推廣和應用，對純電動客車高壓系統安全性能的控制與分析已經是刻不容緩。

2 高壓系統結構及其安全要求

2.1 高壓系統結構

就目前來說，純電動客車的高壓系統結構是由整車控制系統、電池系統、主驅動系統、輔助驅動系統、高壓供配電系統等共同組成的。具體如圖1所示。其中整車控制系統的主要作用就是對駕駛的具體意圖進行了解和負責，并嚴格的根據駕駛的實際需求情況為依據，來合理的控制高壓供配電系統經過多個不同的供電回路中，將高壓系統結構內部的電池系統、主驅動系統、輔助驅動系統相連接，而后在根據總線網絡來對電池、主驅動以及輔助驅動的運行狀態展開監控，從而確保高壓系統運行的穩定性與安全性。

2.2 高壓系統結構的安全要求

一般來說電動了車的工作電壓范圍為380-650V之間。為了能夠在一定程度上上確保駕駛人員的與整車的安全性與穩定性，我國政府相關部門針對高壓系統的安全性制定了嚴格的標準，具體如下：工作人員所能夠觸碰到的部件電壓應該小于36V;高壓系統內的所有部件絕緣防護等級需要高于500Ω/V;電動客車所使用的電池安全標準需要符合國家相關標準的規定，國家要求標準為：GB/T18384.1-2015、GB/T314673-2015等標準;高壓系統所選擇的點擊和控制規格需要符合GB/T18488-2015國家標準;而整車則需要以GB/T18384-2015標準;就整車的儲能裝置方面而言，其電壓必須要高于60V，并且需要具備手動切斷的功能。

3 電動客車高壓上電安全設計分析

雖然電動客車在運行上較傳統的汽車便捷、綠色環保許多，但是在電動客車的高壓電上，還是存在一定的安全隱患。首先，對于電動客車而言，電動客車的電流與電壓十分高。在電動客車中，大概使用的電池為300-600V的電池，而對人體安全的電池來說，客車在出現漏電的情況不大于2mA，人體在觸碰到客車電氣系統的時候，人體體內的電流應該是小于2mA的。在電動客車使用的過程中，要保證高壓電線的絕緣性，以便在出現漏電情況時，會對人體造成生命上的威脅。其次，電動客車電池使用過程中可能出現電池過熱的現象。在各種原因下，最終使電動客車的電池出現過熱的現象。而造成電池過熱的情況有：過充放電、過電流、電池過溫等原因。最后，電動客車在運行過程中，由于運行環境的惡劣，有可能產生安全隱患。當電動客車在暴雨等環境下運行的時候，可能會出現安全隱患，例如電池發熱失控，造成火災、泄漏、爆炸等事故。

4 電動客車行車過程高壓安全設計分析

4.1 電動客車高壓回路斷路檢測

在進行電動客車行車過程中，要對電動客車過程中高壓回路斷路進行檢查。檢查的重點在于對高壓回路是否出現了線路接觸不順暢、線路斷裂情況、高壓電路是否接觸不良等，并且進一步確認這些情況是否造成了線路接觸點是否拉弧，這種情況的出現極易使線路出現更為嚴重的問題，更甚者導致火災的發生。所以，要對高壓線路連接部分進行細致的檢查，同時對低壓回路線路特殊設計的部分進行輔佐排查，保證線路的安全性。如若發現線路有接觸不良的情況，此時的低壓檢查回路也會發生著變化，那么電動客車的控制系統就會停止工作，并向駕駛員發送危險警報的信息，提醒駕駛員進行電路排查工作。

4.2 電動客車高壓系統絕緣檢測

在對電動客車高壓系統絕緣檢測的過程中，要嚴格根據國家的標準進行排查工作。在國家的標準中，對絕緣電阻的要求如下：最低為100Ω/V，最好是高于500Ω/V。而對于電動客車的高壓系統的絕緣要求上，要在國家制定的標準之上，提升對電動客車的要求。在客車內配備絕緣監測設備，對車內的絕緣阻值進行實時的監控。每當電動客車高壓系統絕緣阻值小于600Ω，那么就對駕駛員提供警報提醒，根據實時數值反饋駕駛員前車儀表盤上，讓駕駛員或維修員及時了解客車高壓系統的絕緣情況;當客車絕緣值小于 100Ω時，及時的進行系統的運行，保證客車整車控制的運轉停止，阻斷客車電池的消耗。

4.3 電動客車溫度檢測分析

另外，電動客車的溫度也是影響其安全性的重要因素。在對電動客車溫度檢測的過程中，主要是針對電驅動系統及電池箱體進行溫度的檢測。當前者出現高溫情況時，則表明在電機控制器部分出現了散熱不良的問題，如果這種情況持續過久，則對整個電動客車產生危害，造成安全問題。針對溫度的不同情況進行一個不同程度的警報系統設置。當溫度高于第一級時，這時則調動客車自身系統進行一個功率的處理;當溫度高于第二級別時，則需要駕駛員對車體進行檢查。而對于車體的電池箱體進行檢測過程中，需要對其模塊的溫度過高與溫度過低提高警惕。小于設定值時，禁止對車輛充電，保證動力電池安全。

4.4 電動客車系統電壓檢測

對電動客車系統進行電壓檢測的過程中，主要是對總壓、單體電壓進行一個檢測。而針對兩者的檢測需要從不同方面進行。在對總壓進行監控時，主要是通過整車控制系統進行一個監控，而對單體電壓進行監測時沒需要進行動力電池不同模塊的檢查。當電池的電壓過于大時，說明充電時長過久，需要對電池停止充電;當電池電壓過低時，則說明電池電量不足，需要及時的進行充電。駕駛員要根據電動可測系統的電壓檢測，及時的對電池進行工作，保證電池的安全性運作。

5 電動客車高壓下電控制策略分析

5.1 正常狀態下電控制策略分析

駕駛員要針對電動客車不同情況進行電控制。在正常狀態下，駕駛員首先切斷客車高壓電源，那么這個時候客車的安全控制系統也應隨之停止工作。在此之前，駕駛員需要對車輛狀態進行分析，如果車體處于靜止的情況，那么這個時候需要將電機控制器關閉，使其停止運作，并將主接觸器斷開，然后將輔助系統關閉，最后再關閉總正接觸器，這樣來進行正常狀況下的電控制。

5.2 故障狀態下電控制策略分析

在車體故障狀態下，要對電動客車采取不同的電控制措施。而故障狀況可能是由于在電動客車啟動、運行、停車等等狀態中出現的，一旦報警系統啟動，那么客車的安全控制系統就會針對故障狀態啟動對緊急的電控制的方案。根據故障的不同程度，車體具體的嚴重等級，來進行不同程度的供電情況，以使客車在不同情況下有不同程度的電供應，并且實現各個部件在發生意外情況下的安全性。

5.3 其他策略

其實電動客車的高壓下電設計控制策略除了正常狀態下電控制策略與故障狀態下的電控制策略以外，還有很多其他措施，例如：故障檢測與診斷功能的設計。其實故障的檢測與診斷功能能夠針對電動車動力系統當中的所有環節展開隨時隨地的監控，能夠借助CAN總線的輸出獲取每個環節的實際狀態與分值，從而作為報警命令或者通斷指令，以此來啟動相應的安全保護功能，最大限度的提高電動車的安全性與可靠性。而故障檢測和診斷功能的設計包括以下幾個方面：

第一，對主電路的互鎖工能進行監測，想要保證高壓電路實現可靠的鏈接，就必須要在接通高壓電路之前完成對供電電路的檢測。

第二，針對絕緣性展開詳細的檢測。一般來說，電動汽車在運行的過程中各個部件之間經常會發生碰撞、加壓或者摩擦的現象，從而導致電動汽車的高壓電路和底盤之間的絕緣性能呈現大幅度的下降情況，而此時電源的正負極線路就回通過絕緣層造成漏電回路現象的發生。為了能夠有效的規避這一問題，就需要在時時刻刻的對正極母線、底盤與負極母線、底盤的絕緣性能進行檢測，只有絕緣的電阻高于100Ω/V時，才能給電動汽車的安全性能提供保障。而針對電氣絕緣性能的實時監測是提高電氣安全技術的關鍵。

第三，對溫度情況進行監測。電動汽車在運行的過程中需要對電池、點擊、控制器以及電池箱高壓的連接間溫度展開實時的監測，一旦溫度高于正常范圍，就需要立即采取過熱保護功能降低其溫度。

第四，余電泄放保護。正常情況下高壓電路中的容性負載量較大，當高壓電被切斷以后，供電回路中的電壓與電能并不能在短時間內完全消失，仍然存在較高的電能和電壓，基于這樣的情況下，為了能夠減少其所帶來的危害，就不要在切斷高壓電源后，將供電回路中的多余電壓與電能以余電泄放的方式進行保護。

6 結束語

對電動客車高壓部件安全控制的分析，是我國進行電動汽車研究的基礎，為我國進行更進一步電動客車車的發展提供了經驗。通過對電動客車高壓系統安全控制的分析，保證了電動客車的可靠性，并為電動汽車的安全設置奠定基礎。

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