電動汽車高壓電安全管理系統應用研究

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，其中在工藝設計、安全可靠、故障診斷方面不斷優化技術水平，并在高壓電安全管理系統實現智能診斷，解決電動汽車高壓電安全問題，提高故障排查效率，在故障發生第一時間快速找到解決方案，提高電動汽車安全穩固的同時提高運行效率。

關鍵詞：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出現運行故障，嚴重影響司乘人員人身安全，在設計電動汽車過程中，首要考慮的是高壓安全問題，在設計之初將各類潛在問題加以規避。電動汽車高壓電安全管理系統可以快速排查運行故障，智能化監控和保障電動汽車高壓電系統安全，提高電動汽車高壓電系統運行的可靠性和穩定性。

2 電動汽車高壓電安全管理系統設計

電動汽車設計人員在對高壓電安全管理系統設計過程中，易出現絕緣、短路、高壓互鎖以及過流等問題，各項問題在設計方案中如果沒有做好精細化設計，投入使用后，如果高壓電安全問題沒有妥善解決會出現一定安全隱患，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，各部位設計如下：

2.1 瞬態沖擊設計

電動汽車運行過程中，高壓系統會接通，高壓回路電流會瞬間受到沖擊而導致設備損毀，影響汽車部件的同時給司乘人員帶來了潛在安全威脅，設計人員在對電流瞬態沖擊設計過程中，應做好防沖擊保護，根據高壓控制器的預充電原理，做預充電設計。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，內部高壓電運行部件開始啟動，安全管理系統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出現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設計過程中，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，提高測量精準度，一旦檢測到電流故障應及時排查，系統會智能發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電流參數檢測采用霍爾元件，提高了高壓電、大電流的電動汽車系統全面性。

2.3 電壓檢測及過壓故障處理

電動汽車電壓會出現過高或者過低現象，這種不穩定現象嚴重影響內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備，實時監控電壓是否過壓或者欠壓，一旦出現異常狀況應及時做故障排查，當電氣設備接收到故障信號后會智能切斷繼電器，相關部件停止運行。電動汽車系統由于內部電流較大，電壓較高，應運用電壓表等設備實時監測動力電池電壓。

2.4 絕緣檢測及故障處理

電動汽車內部電池電壓較高，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。設計人員應從絕緣電阻著手，設計一套可以實時監控的絕緣裝置來檢測整車絕緣性能，一旦發現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中最為重要的零部件，如果出現接插不良，將會造成電流瞬間通過出現插件燒結等不良后果，為了提高連接器穩定運行，設計人員應創新設計理念，在高壓回路設計過程中應設計一套互鎖系統，確保高壓回路連接的可靠性。低壓線運行過程中形成閉環線路，將線路運行的信號連接到控制器，一旦出現接插不良現象或者線路脫開，互鎖系統會向控制器發送故障信號，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，技術人員會根據故障信號判斷故障原因，并采取相應的維保措施，當故障排除后系統可以恢復正常。

2.6 多余電能泄放設計

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，設計人員應在電動汽車高壓安全管理系統設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發熱，因此，電動汽車設計人員應在設計過程中做好散熱裝置，同時系統應實時監測電路運行溫度，一旦出現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可靠性，提高電動汽車使用壽命。

2.8 熔斷裝置設計

高壓電安全管理系統中，回路中電器應滿足相關技術要求，采用分別串聯形式，并配備接觸器和快速容電器，一旦電動汽車內部電路電流出現短路過著過流，配備的快速容電器可以發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易出現的故障，設計和維保人員應做好排查和安全管理，確保故障發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域發展較快，為了提高電動汽車高壓電安全管理系統穩定性，汽車設計人員應提高高壓電安全防護措施，并不斷加大研發力度，促使電動汽車領域又好又快發展，滿足人們生活、生產需要。

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