電動(dòng)汽車高壓電安全管理系統(tǒng)應(yīng)用研究

張宏俠

摘 要：隨著人們生活水平的提高，對(duì)電動(dòng)車各項(xiàng)功能需求有所提高，其中在工藝設(shè)計(jì)、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(shí)現(xiàn)智能診斷，解決電動(dòng)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(shí)間快速找到解決方案，提高電動(dòng)汽車安全穩(wěn)固的同時(shí)提高運(yùn)行效率。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車 高壓電安全 管理應(yīng)用

1 引言

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

2 電動(dòng)汽車高壓電安全管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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

2.1 瞬態(tài)沖擊設(shè)計(jì)

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

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

2.2 電流檢測(cè)及過電流故障處理

一旦電動(dòng)汽車高壓電系統(tǒng)出現(xiàn)短路會(huì)導(dǎo)致過電流問題，應(yīng)立即采取排查措施檢測(cè)電流故障原因，避免對(duì)部件造成損壞，影響運(yùn)行效率。因此，電動(dòng)汽車高壓電系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)提高抗干擾能力、工作頻帶長(zhǎng)、測(cè)量范圍大的電流檢測(cè)系統(tǒng)，提高測(cè)量精準(zhǔn)度，一旦檢測(cè)到電流故障應(yīng)及時(shí)排查，系統(tǒng)會(huì)智能發(fā)布故障信號(hào)并自動(dòng)斷開繼電器，電機(jī)會(huì)停止運(yùn)行。電動(dòng)汽車高壓電系統(tǒng)電流參數(shù)檢測(cè)采用霍爾元件，提高了高壓電、大電流的電動(dòng)汽車系統(tǒng)全面性。

2.3 電壓檢測(cè)及過壓故障處理

電動(dòng)汽車電壓會(huì)出現(xiàn)過高或者過低現(xiàn)象，這種不穩(wěn)定現(xiàn)象嚴(yán)重影響內(nèi)部元器件的使用手柄。因此，應(yīng)安裝測(cè)量范圍大，精度高的檢測(cè)電壓設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)控電壓是否過壓或者欠壓，一旦出現(xiàn)異常狀況應(yīng)及時(shí)做故障排查，當(dāng)電氣設(shè)備接收到故障信號(hào)后會(huì)智能切斷繼電器，相關(guān)部件停止運(yùn)行。電動(dòng)汽車系統(tǒng)由于內(nèi)部電流較大，電壓較高，應(yīng)運(yùn)用電壓表等設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)力電池電壓。

2.4 絕緣檢測(cè)及故障處理

電動(dòng)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(huì)給汽車和司乘人員造成一定安全威脅。設(shè)計(jì)人員應(yīng)從絕緣電阻著手，設(shè)計(jì)一套可以實(shí)時(shí)監(jiān)控的絕緣裝置來檢測(cè)整車絕緣性能，一旦發(fā)現(xiàn)運(yùn)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(cè)及故障處理

高壓接插件是電動(dòng)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(huì)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(yùn)行，設(shè)計(jì)人員應(yīng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念，在高壓回路設(shè)計(jì)過程中應(yīng)設(shè)計(jì)一套互鎖系統(tǒng)，確保高壓回路連接的可靠性。低壓線運(yùn)行過程中形成閉環(huán)線路，將線路運(yùn)行的信號(hào)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(huì)向控制器發(fā)送故障信號(hào)，控制器在接到故障后，會(huì)在繼電器的保護(hù)下自動(dòng)斷開，所有電器部件停止運(yùn)行，技術(shù)人員會(huì)根據(jù)故障信號(hào)判斷故障原因，并采取相應(yīng)的維保措施，當(dāng)故障排除后系統(tǒng)可以恢復(fù)正常。

2.6 多余電能泄放設(shè)計(jì)

一般電動(dòng)汽車停止運(yùn)行后，高壓回路中存在一定容性負(fù)載，在斷電后還會(huì)殘留部分電能，技術(shù)人員和電動(dòng)汽車使用人員因及時(shí)將殘留電能釋放掉，對(duì)汽車和司乘人員造成一定安全隱患。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在電動(dòng)汽車高壓安全管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中增加余電釋放功能，當(dāng)電動(dòng)車停止運(yùn)行后，帶電的B級(jí)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(shí)相應(yīng)電壓也應(yīng)降到30V a.c.或 60V d.c為宜。

2.7 溫度檢測(cè)設(shè)計(jì)

電機(jī)、DCDC變換器、充電機(jī)等是電動(dòng)汽車的主要部件，電動(dòng)汽車啟動(dòng)后部件會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱，因此，電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)人員應(yīng)在設(shè)計(jì)過程中做好散熱裝置，同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電路運(yùn)行溫度，一旦出現(xiàn)過熱應(yīng)立即做好散熱處理，保護(hù)電機(jī)、控制器等部件安全，確保電動(dòng)汽車高壓電管理系統(tǒng)可靠性，提高電動(dòng)汽車使用壽命。

2.8 熔斷裝置設(shè)計(jì)

高壓電安全管理系統(tǒng)中，回路中電器應(yīng)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(dòng)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(dòng)切斷電路作用，避免高壓輸出給電動(dòng)汽車帶來安全隱患。

3 結(jié)語

電動(dòng)汽車運(yùn)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(dòng)汽車運(yùn)行管理的重點(diǎn)部位。針對(duì)電動(dòng)汽車高壓電系統(tǒng)易出現(xiàn)的故障，設(shè)計(jì)和維保人員應(yīng)做好排查和安全管理，確保故障發(fā)生第一時(shí)間檢測(cè)到并及時(shí)排除，確保電動(dòng)汽車和司乘人員人身安全。我國(guó)近年來電動(dòng)汽車領(lǐng)域發(fā)展較快，為了提高電動(dòng)汽車高壓電安全管理系統(tǒng)穩(wěn)定性，汽車設(shè)計(jì)人員應(yīng)提高高壓電安全防護(hù)措施，并不斷加大研發(fā)力度，促使電動(dòng)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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