随着人们环保意识的提高,以及国家能源战略安全考虑,发展新能源汽车是大势所趋。然而无论哪种车辆,安全性始终是第一位的。新能源汽车新增高压电气部件和工作模式,增加了高压安全风险、高压电驱动系统,新增了高压部件电磁干扰风险。
本文对新能源汽车高压存在的风险进行识别分析,并通过实例阐述解决高压安全风险的设计方法。
1  电动汽车高压安全风险定义
纯电动汽车高压电气系统主要包括动力电池组、电驱动系统、配电系统、DC/DC直流转直流系统、DC/AC直流转交流系统(主要应用于电动空气压缩机系统、电动转向油泵系统)、空调暖风系统等。
纯电动汽车电压等级高,动力电池一般在300~600VDC,电流瞬时值可达百安级。人体能承受的安全电压为36V,人体的电阻普遍在1000~3000Ω,相当于人体能承受的最大电流为36mA。因此,纯电动新能源车辆的高压安全设计,是设计过程中至关重要的环节。
高压安全存在以下危险:电气危害,包括接触危险(如触电、烧伤等)和非接触危险(如高压与低压没有绝缘、高压连接器电弧危险、高压网络错误连接等);热危害,包括高压过压、欠压、过温、过流及电芯质量导致的热失控,电气部件的热辐射等;化学危害,由动力电池产生有害气体、电解液泄漏等;高压风险相关功能安全需求。
【摘要】通过对电动汽车高压安全风险的识别及风险评估分析,
进行高压安全设计分类,并给出高压安全设计的方法。
2  电动汽车高压安全风险评估
高压安全相关系统的功能所要达到
的安全指示,由汽车安全完整性等级
ASIL来衡量。分析ASIL等级需考虑
3个因素:严重性、曝光率以及可控性,
每个因素按照可以将其分为不同的等
级。 ASIL分为A、B、C、D四个等级,
其中A为最低安全等级,D为最高安
全等级。
3  电动汽车高压安全系统设计
3.1  高压安全遵守的原则
高压安全在总布置时需要遵守以下
原则:
运动零部件:运动包络与周围零部
件间隙宜大于30mm或以上距离。
表面锋利的零部件:与周边零部件
间隙宜大于20mm或以上距离。
静止工作的零部件:与周边零部件
间隙宜大于10mm或以上距离。
动力电池和用电设备爬电距离:满
足国标和布置要求的前提下,尽可能大。
线束布置:高低压线束避免设计过
长,注意EMC/EMI干扰问题。
接地点布置:注意计算漏电流和接
地点的可靠接地。
3.2  高压电电磁兼容性设计
电源线与信号线采用隔离或者分开
配线。电源线两端采用隔离接地,避免
形成共同阻抗耦合。输入与输出信号线
避免布置在一起造成干扰。输入输出信
号线尽量避免在同一个接头上,尽可能
错开布置。高压回来尽可能减小面积,
降低电磁兼容风险。
3.3  高压部件和线束的防护设计
根据整车设计工况需求,分解零部
件设计要求,选择合适的保险和线束规
格。电动汽车高压线束标准满足GB/T
37133电动汽车用高压线束和连接器技
术条件的技术要求。高压部件的安全标
识设计应满足国标GBT18384中安全
标识要求。高压预充电路设计参见图1。
高压预充电路即在高压用电器上高压电
之前进行分流,以免高压用电器被开启
的强电流击穿,进而烧毁。具体的解决
办法:在高压回路中增加预充电电阻和
预充继电器,进行分流,且在预充完成
后断开预充电路。
图1  高压预充电路
HVIL高压互锁电路设计,高压互
锁即高压互锁回路的简称,也叫危险电
压互锁回路。高压互锁是通过使用低压
信号,检查电动汽车上所有与高压母线
相连的各分路,包括整个电池系统、导
线、连接器、DCDC、电机控制器、高
压盒及保护盖等系统回路的电气连接完
整性。
电动汽车高压互锁回路设计须遵循
以下原则:HVIL回路必须有效、实时、
新能源车辆高压安全设计
□文/辛 瑜  徐 峰  赵 岩(陕西重型汽车有限公司)
电动汽车安全性
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