一、纯电动轿车电气体系安全剖析
纯电动轿车电气体系首要包含低压电气体系、高压电气体系及 CAN 通讯信息网络体系。
1、低压电气体系选用 12 V 供电体系，除了为灯火照明体系、文娱体系及雨刷器等惯例低压用电器供电外，还为整车操控器、电池办理体系、电机操控器、DC/DC 转换器及电动空调等高压附件设备操控回路供电；
2、高压电气体系首要包含动力电池组、电驱动体系、DC/DC 电压转换器、电动空调、电暖风、车载充电体系、非车载充电体系及高压电安全办理体系等；
3、CAN 总线网络体系用来完成整车操控器和电机操控器、以及电池办理体系、高压电安全办理体系、电动空调、车载充电机和非车载充电设备等操控单元之间的彼此通讯。
图a 高压配电盒
纯电动轿车电压和电流等级都比较高，动力电压一般都在 300～400 V（直流），电流瞬间可以到达几百安。人体能接受的安全电压值的巨细取决于人体答应经过的电流和人体的电阻。有关研讨标明，人体电阻一般在 1 000～3 000 Ω。人体皮肤电阻与皮肤情况有关，在枯燥、洁净及无破损的情况下，可高达几十千欧，而湿润的皮肤，特别是遭到操作的情况下，其电阻或许降到 1 000 Ω 以下。因为我国安全电压多选用 36 V，大体相当于人体答应电流 30 mA、人体电阻 1 200 Ω的情况。所以要求人体可触摸的电动轿车恣意 2 处带电部位的电压都要小于 36 V。依据世界电工规范的要求，人体没有任何感觉的电流安全阈值是 2 mA，这就要求人体直触摸摸电气体系任何一处的时分，流经人体的电流应该小于2 mA 才以为整车绝缘合格。
因此，在纯电动轿车的开发过程中，应特别考虑电气体系绝缘问题，严厉依照电动轿车相关国标规范要求规划，保证绝缘电阻可以满意人身安全需求，保证绝缘电阻值大于 100 Ω/V。
二、电动轿车高压电气体系安全规划概述
相对于传统轿车而言，纯电动轿车选用了大容量、高电压的动力电池及高压电机和电驱动操控体系，并选用了很多的高压附件设备，如：电动空调、PTC 电加热器及 DC/DC 转换器等。由此而躲藏的高压安全隐患问题和构成的高压电损伤问题彻底有别于传统燃油轿车。
依据纯电动轿车的特别结构及电路的复杂性，并考虑纯电动轿车高压电安全问题，有必要对高压电体系进行安全、合理的规划规划和必要的监控，这是电动轿车安全运转的必要保证。
1、高压体系构成
图1示出纯电动轿车高压体系框图。作为纯电动轿车高压体系安全办理的单元，合理的功用布局和安全牢靠的操控战略是完成该体系功用的重要保证。
图1 纯电动轿车高压体系框图
2、高压电气安全体系的总目标
高压电气体系操控与安全办理和毛病诊断的总目标是保证纯电动轿车在停止、运转及充电等全过程的高压用电安全。
三、高压电气体系安全规划
依据纯电动轿车安全规范要求，并从车载储能设备、功用安全、毛病维护、人员触电防护及高压电安全办理操控战略等方面归纳考虑，应对电动轿车高压电体系进行以下四方面规划。
1、 高压电电磁兼容性规划
因为纯电动轿车上存在高压沟通体系，具有较强的电磁搅扰性，因此高压线束规划时电源线与信号线尽量选用阻隔或分隔配线；电源线两头考虑选用阻隔接地，防止接地回路构成一同阻抗耦合将噪声耦合至信号线；输入与输出信号线应防止排在一同构成搅扰；输入与输出信号线尽量防止在同一个接头上，如不能防止时应将输入与输出信号线错开放置。
2、 高压部件和高压线束的防护与标识规划
高压部件的防护首要包含防水、机械防护及高压正告标识等。尤其是安置在机舱内的部件，如电机及其操控体系、电动空调体系、DC/DC 电压转换器、车载充电机等及它们中心的衔接接口，都需求到达必定的防水和防护等级。并且高压部件应具有高压风险正告标识，以警示用户与修理人员在保养与修理时留意这些高压部件。
因为纯电动轿车线束包含低压线束与高压线束，为提示和警示用户和修理人员，高压线束应选用橙色线缆并用橙色波纹管对其进行防护。一起高压衔接器也应标识为橙色，起到警示效果，并且所选高压衔接器应到达 IP67 防护等级。
3、预充电回路维护规划
因为高压设备操控器输入端存在很多的容性负载，直接接通高压主回路或许会发作高压电冲击，故为防止接通时的高压电冲击，高压体系需采纳预充电回路的办法对高压设备进行预充电。图 2 示出纯电动轿车高压体系预充电回路原理图。
图2 纯电动轿车高压体系预充电回路原理图
4、高压设备过载/短路维护规划
当轿车高压附件设备发作过载或线路短路时，相关高压回路应能主动堵截供电，以保证高压附件设备不被损坏，保证轿车和驾乘人员的安全。因此在高压体系规划中应设置过载或短路的维护部件，如在相关回路中设置稳妥和触摸器，当发作过载或短路而引起稳妥或触摸器短路时，高压办理体系会经过对触摸器触点和相关操控触摸器闭合的有用指令进行归纳断定，若检测出相关电路毛病，高压办理体系会宣布声光报警以提示驾驶员。
5、毛病检测与毛病处理办法
1）、绝缘电阻毛病处理
电动轿车电气化程度相对传统轿车要高，其间像电池包、电驱动体系、高压用电辅佐设备、充电机及高压线束等在轿车发作磕碰、翻转及轿车运转的恶劣环境（轿车振荡、外部环境湿度及温度）影响下，都有或许导致高压电路与轿车底盘间的绝缘功用下降，由此或许构成轿车火灾的发作，直接影响轿车驾乘人员的生命安全。因此，在电动轿车高压体系规划时，首要应保证绝缘电阻值大于 100 Ω/V；其次当轿车发作绝缘电阻值低于规定值时，高压办理体系应及时堵截一切的高压回路并宣布声光报警，并继续必定时刻待原先毛病消失后，轿车才干答应进行下一次上电。高压电路进行绝缘检测详细施行规范参照国标《电动轿车安全要求第 1 部分：车载储能设备》。
2）、电压检测与毛病处理
纯电动轿车的动力来历是动力电池，动力电池的电压与其放电才能和放电功率有很大的联系。当动力电池电压处于低电压时仍大电流放电，将会损坏高压用电设备并会严峻影响电池运用寿数。当检测到电压过高或过低时，应及时堵截相关回路。因此为了保证纯电动轿车在动力蓄电池低压时用电器及动力蓄电池和驾乘人员的安全，需求规划电压检测电路对高压电路体系作业电压进行实时精确的检测和安全合理的毛病处理
3）、电流检测与毛病处理
轿车因为遭到运转路途环境及驾驶员操控的影响，轿车运转情况会随时发作变化，动力电池的放电电流会随驾驶员的操控而发作明显变化。当电流超越预设定的答应规模，就会引起温度过火升高，此刻不只影响电池的寿数，并且极点情况下还会引起反常的反响，构成轿车功率器材的损坏，危及轿车高压体系安全。因此，这就要求高压办理体系需对动力电池实时进行电流监控，当检测到电流反常时，高压办理体系将会及时堵截一切高压回路并宣布声光报警，提示驾乘人员和其他轿车。为了进步丈量的精确度和精确度，文章选取霍尔式电流传感器对动力电池充放电电流进行检测，如图 3 示出霍尔式电流传感器原理图。
图3 霍尔式电流传感器原理图
4）、高压触摸器触点情况检测与毛病处理
为完成纯电动轿车的操控功用和高压电路的可自行堵截维护功用，在电动轿车的高压体系中有必要装备可操控的并且有自我维护堵截高压回路功用的高压触摸器。依据整车规划的需求，任何电动轿车在动力主回路中都会装备高压触摸器，假如高压触摸器触点发作闭合或断开失效时，没有相应的正确处理办法应对，将有或许引起不正常的操控而构成轿车不能正常发动或不能发动。严峻的情况下，将会给轿车和人身安全构成风险。鉴于上述问题的严峻性，应对高压触摸器触点情况进行安全有用的实时监控，并对毛病进行处理。当高压触摸器触点发作闭合或断开失效毛病时，高压办理体系会宣布声光报警，以提示操作人员并依据毛病的等级操控轿车是否可进行其他操作。
5）、高压互锁回路检测及毛病处理
高压回路互锁功用规划是针对高压电路衔接的牢靠程度提出的。风险电压闭锁回路也称为高压互锁回路（HVIL）,它是一个典型的互锁体系，经过运用电气的信号，来查看整个模块、导线及衔接器的电气完整性 。当高压安全办理体系检测到某处衔接断开或某处衔接没有到达预期的牢靠性时，安全办理体系将直接或经过整车操控器堵截相关动力电源的输出并宣布声光报警,直到该毛病彻底扫除。如图 4 示出高压互锁回路检测原理图。
图4 高压互锁电路检测原理图
6）、 充电互锁检测及毛病处理
出于安全考虑，充电时，整个驱动体系都需求处于断电情况，即驱动体系高压触摸器需处于断开情况，当高压安全办理体系接收到有用的充电信息指令后，高压办理体系首要检测驱动体系相关触摸器是否处于断开情况。若处于断开情况则闭合充电回路相关触摸器。不然，充电触摸器将不会闭合，高压办理体系将宣布声光报警以提示相关人员，直至毛病扫除。
6、高压体系余电放电维护规划
因为高压体系的电机操控器和电动空调等高压部件存在很多的电容。当高压主回路断开时，因高压部件电容的存在，高压体系中还存有很高的电压和电能。为防止对人员和轿车构成损害，在堵截高压体系后应将电容的高压电经过并联在高压体系中的电阻释放掉。
图b 车载充电机
四、停止停放时安全办理概述
轿车停止停放时，每隔必定时刻（20 s 或 30 s）高压安全办理体系需对高压电网体系进行 1 次绝缘丈量，即判别高压电网体系有无绝缘毛病，整个高压回路体系包含动力电池内部、动力线、电驱动体系（电机操控器和电机三相线）及衔接高压设备附件的导线。当检测到有绝缘毛病且毛病一向存在时，外表便会显现绝缘毛病指示，以提示驾驶员。
五、磕碰安全概述
一般，电动轿车选用了高达 400 V 左右的大容量动力电池作为驱动轿车的动力源，因此电力未堵截的动力电池会对轿车和人员构成不容忽视的要挟和损伤 。若轿车内行驶过程中发作磕碰、翻滚或在充电情况中被其他轿车碰击等意外事端，将会使动力电池组、高压用电设备及高压线束等与车身之间发作冲突或触摸，构成潜在的绝缘失效和短路等风险。为防止因为上述情况而引起的轿车安全问题，可经过一些相关的传感器（如磕碰传感器、视点传感器）来检测轿车的情况，当高压办理体系接收到相关传感器宣布的信息后，当即封闭高压电，并使用高压体系余电放电电路将轿车高压部件电容端的电压在 1 s 内放掉，防止火灾或漏电事端引起的人员触电事端的发作 。
六、定论
经过参加很多的电动轿车开发项目规划，文章对多个研制项目中纯电动轿车高压电体系呈现的毛病及存在的安全隐患进行剖析，并提出一整套针对高压电体系安全防护、毛病处理及磕碰安全的规划方案，对纯电动轿车高压体系安全规划具有必定的参阅含义。
来历：线束专家