電動汽車高壓電安全管理系統(tǒng)應用研究

張宏俠

摘 要：隨著人們生活水平的提高，對電動車各項功能需求有所提高，其中在工藝設(shè)計、安全可靠、故障診斷方面不斷優(yōu)化技術(shù)水平，并在高壓電安全管理系統(tǒng)實現(xiàn)智能診斷，解決電動汽車高壓電安全問題，提高故障排查效率，在故障發(fā)生第一時間快速找到解決方案，提高電動汽車安全穩(wěn)固的同時提高運行效率。

關(guān)鍵詞：電動汽車 高壓電安全 管理應用

1 引言

電動汽車運行依靠電機和電池兩大動力裝置，所需要的電壓需要高達幾百伏，一旦電動汽車運行過程中高壓系統(tǒng)出現(xiàn)運行故障，嚴重影響司乘人員人身安全，在設(shè)計電動汽車過程中，首要考慮的是高壓安全問題，在設(shè)計之初將各類潛在問題加以規(guī)避。電動汽車高壓電安全管理系統(tǒng)可以快速排查運行故障，智能化監(jiān)控和保障電動汽車高壓電系統(tǒng)安全，提高電動汽車高壓電系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性。

2 電動汽車高壓電安全管理系統(tǒng)設(shè)計

電動汽車設(shè)計人員在對高壓電安全管理系統(tǒng)設(shè)計過程中，易出現(xiàn)絕緣、短路、高壓互鎖以及過流等問題，各項問題在設(shè)計方案中如果沒有做好精細化設(shè)計，投入使用后，如果高壓電安全問題沒有妥善解決會出現(xiàn)一定安全隱患，威脅到乘車人的生命健康。因此，電動汽車高壓電安全問題應不斷完善管理策略，各部位設(shè)計如下：

2.1 瞬態(tài)沖擊設(shè)計

電動汽車運行過程中，高壓系統(tǒng)會接通，高壓回路電流會瞬間受到?jīng)_擊而導致設(shè)備損毀，影響汽車部件的同時給司乘人員帶來了潛在安全威脅，設(shè)計人員在對電流瞬態(tài)沖擊設(shè)計過程中，應做好防沖擊保護，根據(jù)高壓控制器的預充電原理，做預充電設(shè)計。如圖1所示，R代表預充電阻，繼電器和預充繼電器作為高壓直流接觸器。

電動汽車運行過程中，內(nèi)部高壓電運行部件開始啟動，安全管理系統(tǒng)運行后首先應檢測電路是否存在短路和絕緣問題，進一步診斷電池電量和電壓，一旦出現(xiàn)問題，應停止對高壓電路預充電，控制器主要作用于預充繼電器的接通功能，在充電過程中，判斷預充電是否成功，應觀察系統(tǒng)電壓“U”是否達到動力電池電壓“E”的90%以上，如果沒有達到這一數(shù)值，則表明高壓電沒有連接成功，預充電失敗。

2.2 電流檢測及過電流故障處理

一旦電動汽車高壓電系統(tǒng)出現(xiàn)短路會導致過電流問題，應立即采取排查措施檢測電流故障原因，避免對部件造成損壞，影響運行效率。因此，電動汽車高壓電系統(tǒng)設(shè)計過程中，應提高抗干擾能力、工作頻帶長、測量范圍大的電流檢測系統(tǒng)，提高測量精準度，一旦檢測到電流故障應及時排查，系統(tǒng)會智能發(fā)布故障信號并自動斷開繼電器，電機會停止運行。電動汽車高壓電系統(tǒng)電流參數(shù)檢測采用霍爾元件，提高了高壓電、大電流的電動汽車系統(tǒng)全面性。

2.3 電壓檢測及過壓故障處理

電動汽車電壓會出現(xiàn)過高或者過低現(xiàn)象，這種不穩(wěn)定現(xiàn)象嚴重影響內(nèi)部元器件的使用手柄。因此，應安裝測量范圍大，精度高的檢測電壓設(shè)備，實時監(jiān)控電壓是否過壓或者欠壓，一旦出現(xiàn)異常狀況應及時做故障排查，當電氣設(shè)備接收到故障信號后會智能切斷繼電器，相關(guān)部件停止運行。電動汽車系統(tǒng)由于內(nèi)部電流較大，電壓較高，應運用電壓表等設(shè)備實時監(jiān)測動力電池電壓。

2.4 絕緣檢測及故障處理

電動汽車內(nèi)部電池電壓較高，需要一定的絕緣電池，如果絕緣層沒有做好控制，將會給汽車和司乘人員造成一定安全威脅。設(shè)計人員應從絕緣電阻著手，設(shè)計一套可以實時監(jiān)控的絕緣裝置來檢測整車絕緣性能，一旦發(fā)現(xiàn)運行故障可以快速排查并迅速采取有效措施加以解決。

2.5 高壓互鎖檢測及故障處理

高壓接插件是電動汽車高壓電安全系統(tǒng)中最為重要的零部件，如果出現(xiàn)接插不良，將會造成電流瞬間通過出現(xiàn)插件燒結(jié)等不良后果，為了提高連接器穩(wěn)定運行，設(shè)計人員應創(chuàng)新設(shè)計理念，在高壓回路設(shè)計過程中應設(shè)計一套互鎖系統(tǒng)，確保高壓回路連接的可靠性。低壓線運行過程中形成閉環(huán)線路，將線路運行的信號連接到控制器，一旦出現(xiàn)接插不良現(xiàn)象或者線路脫開，互鎖系統(tǒng)會向控制器發(fā)送故障信號，控制器在接到故障后，會在繼電器的保護下自動斷開，所有電器部件停止運行，技術(shù)人員會根據(jù)故障信號判斷故障原因，并采取相應的維保措施，當故障排除后系統(tǒng)可以恢復正常。

2.6 多余電能泄放設(shè)計

一般電動汽車停止運行后，高壓回路中存在一定容性負載，在斷電后還會殘留部分電能，技術(shù)人員和電動汽車使用人員因及時將殘留電能釋放掉，對汽車和司乘人員造成一定安全隱患。因此，設(shè)計人員應在電動汽車高壓安全管理系統(tǒng)設(shè)計過程中增加余電釋放功能，當電動車停止運行后，帶電的B級電壓和帶電部位與系統(tǒng)之間的總電容最大工作電壓不高于0.2焦耳，同時相應電壓也應降到30V a.c.或 60V d.c為宜。

2.7 溫度檢測設(shè)計

電機、DCDC變換器、充電機等是電動汽車的主要部件，電動汽車啟動后部件會出現(xiàn)發(fā)熱，因此，電動汽車設(shè)計人員應在設(shè)計過程中做好散熱裝置，同時系統(tǒng)應實時監(jiān)測電路運行溫度，一旦出現(xiàn)過熱應立即做好散熱處理，保護電機、控制器等部件安全，確保電動汽車高壓電管理系統(tǒng)可靠性，提高電動汽車使用壽命。

2.8 熔斷裝置設(shè)計

高壓電安全管理系統(tǒng)中，回路中電器應滿足相關(guān)技術(shù)要求，采用分別串聯(lián)形式，并配備接觸器和快速容電器，一旦電動汽車內(nèi)部電路電流出現(xiàn)短路過著過流，配備的快速容電器可以發(fā)揮自動切斷電路作用，避免高壓輸出給電動汽車帶來安全隱患。

3 結(jié)語

電動汽車運行過程中，影響其安全性能主要因素是高壓電安全問題，也是電動汽車運行管理的重點部位。針對電動汽車高壓電系統(tǒng)易出現(xiàn)的故障，設(shè)計和維保人員應做好排查和安全管理，確保故障發(fā)生第一時間檢測到并及時排除，確保電動汽車和司乘人員人身安全。我國近年來電動汽車領(lǐng)域發(fā)展較快，為了提高電動汽車高壓電安全管理系統(tǒng)穩(wěn)定性，汽車設(shè)計人員應提高高壓電安全防護措施，并不斷加大研發(fā)力度，促使電動汽車領(lǐng)域又好又快發(fā)展，滿足人們生活、生產(chǎn)需要。

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