电动汽车高压电安全管理系统应用研究

张宏侠

摘 要：随着人们生活水平的提高，对电动车各项功能需求有所提高，其中在工艺设计、安全可靠、故障诊断方面不断优化技术水平，并在高压电安全管理系统实现智能诊断，解决电动汽车高压电安全问题，提高故障排查效率，在故障发生第一时间快速找到解决方案，提高电动汽车安全稳固的同时提高运行效率。

关键词：电动汽车 高压电安全 管理应用

1 引言

电动汽车运行依靠电机和电池两大动力装置，所需要的电压需要高达几百伏，一旦电动汽车运行过程中高压系统出现运行故障，严重影响司乘人员人身安全，在设计电动汽车过程中，首要考虑的是高压安全问题，在设计之初将各类潜在问题加以规避。电动汽车高压电安全管理系统可以快速排查运行故障，智能化监控和保障电动汽车高压电系统安全，提高电动汽车高压电系统运行的可靠性和稳定性。

2 电动汽车高压电安全管理系统设计

电动汽车设计人员在对高压电安全管理系统设计过程中，易出现绝缘、短路、高压互锁以及过流等问题，各项问题在设计方案中如果没有做好精细化设计，投入使用后，如果高压电安全问题没有妥善解决会出现一定安全隐患，威胁到乘车人的生命健康。因此，电动汽车高压电安全问题应不断完善管理策略，各部位设计如下：

2.1 瞬态冲击设计

电动汽车运行过程中，高压系统会接通，高压回路电流会瞬间受到冲击而导致设备损毁，影响汽车部件的同时给司乘人员带来了潜在安全威胁，设计人员在对电流瞬态冲击设计过程中，应做好防冲击保护，根据高压控制器的预充电原理，做预充电设计。如图1所示，R代表预充电阻，继电器和预充继电器作为高压直流接触器。

电动汽车运行过程中，内部高压电运行部件开始启动，安全管理系统运行后首先应检测电路是否存在短路和绝缘问题，进一步诊断电池电量和电压，一旦出现问题，应停止对高压电路预充电，控制器主要作用于预充继电器的接通功能，在充电过程中，判断预充电是否成功，应观察系统电压“U”是否达到动力电池电压“E”的90%以上，如果没有达到这一数值，则表明高压电没有连接成功，预充电失败。

2.2 电流检测及过电流故障处理

一旦电动汽车高压电系统出现短路会导致过电流问题，应立即采取排查措施检测电流故障原因，避免对部件造成损坏，影响运行效率。因此，电动汽车高压电系统设计过程中，应提高抗干扰能力、工作频带长、测量范围大的电流检测系统，提高测量精准度，一旦检测到电流故障应及时排查，系统会智能发布故障信号并自动断开继电器，电机会停止运行。电动汽车高压电系统电流参数检测采用霍尔元件，提高了高压电、大电流的电动汽车系统全面性。

2.3 电压检测及过压故障处理

电动汽车电压会出现过高或者过低现象，这种不稳定现象严重影响内部元器件的使用手柄。因此，应安装测量范围大，精度高的检测电压设备，实时监控电压是否过压或者欠压，一旦出现异常状况应及时做故障排查，当电气设备接收到故障信号后会智能切断继电器，相关部件停止运行。电动汽车系统由于内部电流较大，电压较高，应运用电压表等设备实时监测动力电池电压。

2.4 绝缘检测及故障处理

电动汽车内部电池电压较高，需要一定的绝缘电池，如果绝缘层没有做好控制，将会给汽车和司乘人员造成一定安全威胁。设计人员应从绝缘电阻着手，设计一套可以实时监控的绝缘装置来检测整车绝缘性能，一旦发现运行故障可以快速排查并迅速采取有效措施加以解决。

2.5 高压互锁检测及故障处理

高压接插件是电动汽车高压电安全系统中最为重要的零部件，如果出现接插不良，将会造成电流瞬间通过出现插件烧结等不良后果，为了提高连接器稳定运行，设计人员应创新设计理念，在高压回路设计过程中应设计一套互锁系统，确保高压回路连接的可靠性。低压线运行过程中形成闭环线路，将线路运行的信号连接到控制器，一旦出现接插不良现象或者线路脱开，互锁系统会向控制器发送故障信号，控制器在接到故障后，会在继电器的保护下自动断开，所有电器部件停止运行，技术人员会根据故障信号判断故障原因，并采取相应的维保措施，当故障排除后系统可以恢复正常。

2.6 多余电能泄放设计

一般电动汽车停止运行后，高压回路中存在一定容性负载，在断电后还会残留部分电能，技术人员和电动汽车使用人员因及时将残留电能释放掉，对汽车和司乘人员造成一定安全隐患。因此，设计人员应在电动汽车高压安全管理系统设计过程中增加余电释放功能，当电动车停止运行后，带电的B级电压和带电部位与系统之间的总电容最大工作电压不高于0.2焦耳，同时相应电压也应降到30V a.c.或 60V d.c為宜。

2.7 温度检测设计

电机、DCDC变换器、充电机等是电动汽车的主要部件，电动汽车启动后部件会出现发热，因此，电动汽车设计人员应在设计过程中做好散热装置，同时系统应实时监测电路运行温度，一旦出现过热应立即做好散热处理，保护电机、控制器等部件安全，确保电动汽车高压电管理系统可靠性，提高电动汽车使用寿命。

2.8 熔断装置设计

高压电安全管理系统中，回路中电器应满足相关技术要求，采用分别串联形式，并配备接触器和快速容电器，一旦电动汽车内部电路电流出现短路过着过流，配备的快速容电器可以发挥自动切断电路作用，避免高压输出给电动汽车带来安全隐患。

3 结语

电动汽车运行过程中，影响其安全性能主要因素是高压电安全问题，也是电动汽车运行管理的重点部位。针对电动汽车高压电系统易出现的故障，设计和维保人员应做好排查和安全管理，确保故障发生第一时间检测到并及时排除，确保电动汽车和司乘人员人身安全。我国近年来电动汽车领域发展较快，为了提高电动汽车高压电安全管理系统稳定性，汽车设计人员应提高高压电安全防护措施，并不断加大研发力度，促使电动汽车领域又好又快发展，满足人们生活、生产需要。

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