纯电动汽车高压电气系统安全设计

AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计纯电动矿用卡车电气系统设计贺志超诺浩科技沈阳有限公司 辽宁省沈阳市 110020摘 要： 本文主要介绍了纯电动矿用卡车电气系统的设计，车辆电气系统主要包括动力电池系统及管理系统、高压配电系统、仪表显示系统、主驱动和辅助驱动系统的设计及整车控制系统的设计，各控制系统之间通过CAN总线进行通讯，整车控制器VCU实时采集车辆各种数据信息，协调各系统控制，实现车辆高压上下电，驾驶员意图判断、动力输出控制、下坡定速巡航功能、辅助驱动系统控制、车辆热管理系统控制、车辆故障分级判断及处理等功能，保证车辆起步平稳、换挡平顺并兼顾车辆动力性能。

关键词：纯电动　矿用卡车　电气系统　控制策略　设计1　引言90吨矿用卡车是一种非公路型、短距离物料运输自卸车，适用露天矿山开采以及石料、冶金、水利、水泥、建筑等行业掘点和卸矿点间的物料运输。

其运行场景具有坡度大、运程短、载荷变化大、线路相对固定、工况复杂的典型特点。

针对这种特殊的工况，传统燃油车具有油耗高、维护成本高、寿命较短等缺陷[1]。

纯电动宽体自卸车使用动力电池、驱动电机代替了原有的柴油发动机和手动变速箱方案，车辆平路和下坡时，电机工作在回馈制动状态将制动能量转换为电能为动力电池充电，既能够减少机械刹车的使用，延长刹车系统的寿命提升车辆安全性，又能增加车辆的续航里程。

纯电动宽体自卸车主要部件基本免维护、防护等级高，特别适用于矿山工况恶劣的场合[2]。

2　电动矿用卡车高压系统结构电动矿卡主要使用电动部件代替了原有的发动机传动方案，电动矿卡高压部件主要包括动力电池、高压配电单元PDU、直流快充接口、多合一控制器、冷暖空调（电动压缩机和PTC加热器）、转向助力泵、气泵、电池加热和冷却装置，车辆高压系统结构如图１所示：图１　高压系统架构动力电池1动力电池2直流快充接口高压配电单元转向控制打气泵多合一控制器电池加热冷暖空调整车低压电路驱动电机24V电池电池冷却V● 动力电池动力电池是电动矿卡中能源供给装置，需要给整车所有系统提供电能。

PHEV车型高压互锁方案设计及分析PHEV车型高压互锁方案设计及分析随着新能源汽车的推广，PHEV车型也越来越受到人们的关注。

PHEV（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）车型需要有一个高压互锁保护系统，以保证人身安全和车辆性能稳定。

本文将介绍一种高压互锁方案的设计及其分析。

1. 方案设计该高压互锁方案的设计是在车辆高压电系统的电池组、充电机和电机控制系统之间，安装一个高压互锁开关。

这个高压互锁开关将在车辆高压电系统的电压超过一定值时自动打开，并在电压降至安全值以下时关闭。

该高压互锁开关可以通过车辆中央控制单元（ECU）来控制。

在车辆启动时，ECU将检测高压互锁开关的状态。

如果高压互锁开关关闭，车辆将可以正常运行。

但如果高压互锁开关打开，ECU将禁用车辆的高压电系统。

这样做可以防止电流在电路中流动，保障人员和车辆安全。

2. 方案分析该方案旨在保护车辆高压电系统，确保人员和车辆安全。

该高压互锁开关能够自动检测电压值，并在电压超过安全值时打开，从而防止电流在电路中流动。

与此同时，在电压降至安全值以下时，高压互锁开关将关闭，使电流可以继续流动，以保证车辆正常运营。

与其他保护方案相比，该方案具有下列优点：（1）可靠性高。

该方案使用一个高压互锁开关来限制电路中的电流，从而保证人员和车辆的安全。

互锁开关的自动检测功能可以及时地发现电路中存在的问题，有效的防止电压超过安全值。

（2）成本低。

该方案采用了单一传感器和高压互锁开关，比其他方案的成本更低。

(3)易于维护。

该高压互锁开关可以与车辆中央控制单元进行通信，便于对系统进行维护和故障排除。

需要注意的是，该方案在实际应用过程中，应考虑电路的复杂性和电压的波动范围。

在设计和安装过程中，需要遵循相应的规范和安全标准，以确保高压互锁方案的有效性和安全性。

总之，PHEV车型高压互锁方案是一个关键的保护措施，用于确保车辆和人员的安全。

该方案采用了可靠的基础结构，成本低，易于维护，值得在新能源汽车的发展中得到更广泛的应用。

电动汽车高压电安全分析与设计方案研究摘要：电动汽车主要是以车载电源为动力，利用电机驱动车轮行驶，并且电动汽车对周围环境不会造成太大的影响。

但是，在电动汽车发展的过程中，安全成为重点关注的一项内容。

本文针对高压电系统，对电动汽车安全以及设计方案的相关内容，进行了分析和阐述，其目的就是保证电动汽车行驶的安全性和稳定性，促进其行业发展的进程。

关键词：电动汽车；高压电；安全；设计方案；电动汽车的车载电源是以动力蓄电池和电动机为主，电压可以达到几百伏，这样电动汽车高压电系统危险性也相对较高，一旦发生短路的现象，就会影响驾驶人员的生命安全。

因此，为了保证电动汽车行驶稳定性，不仅需要对电动汽车高压电安全有着一定的了解，还需要针对电动汽车高压电系统的运行状态，构建完善的安全设计方案，以此保证电动汽车高压电运行的有效性，保证电动汽车处于稳定的行驶状态，为其行业发展给予一定的支持。

1、电动汽车高压电安全分析图1为电动汽车高压电系统，一般情况下将高电压系统划分成两个方面，1、电动汽车自身的高压系统、主要是由驱动动力、电动助力转向和车载空调动力等方面组成；2、电动汽车充电高压电系统，主要是由电网获取电能，并且将电能储存在动力电池中。

这样看来，电动汽车高电压系统结构相对较为复杂，产生故障的频率也相对较高，因此保证电动汽车高电压安全是非常必要的。

1.1在电动汽车高压电安全分析的时候，可以利用为物理隔离的方式，例如：绝缘线缆、绝缘外壳发等方面。

但是，在这样的情况下，电动汽车高压电安全保护效果会逐渐弱化，发生安全事故的概率还是相对较高。

因此，为了保证电动汽车高压电系统的安全性，需要对电气绝缘性进行全面监测，利用有效的措施降低安全保护弱化的现象。

同时，需要定期对电动汽车高压电系统机进行保养和维护，并且需要设置相应的保护措施，表面驾驶人员与电动汽车高压电系统产生接触，受到点电击的伤害。

另外，在电动汽车高压电系统安全分析的时候，可利用其它一些的有效的安全防护措施，以此提升电动汽车高压电系统的安全性，例如：电压自动断开开关、手电断开开关、互锁、电位联结等方面。

《新能源汽车高压安全及防护》课程标准—\概述（一）课程性质本课程是新能源汽车专业基础课程之一。

它是专业核心基础课程，是一门实践性强的综合课程。

（二）课程基本理念本课程以项目教学为核心，以岗位职业要求为指导，通过工作情境设计、案例分析、理实一体化等活动项目来组织本课程的教学。

（三）课程设计思路课程框架结构：按照“以能力为本位，以职业实践为主线，以项目课程为主体的模块专业课程体系”的总体设计要求，彻底打破学科课程的设计思想，紧紧围绕工作任务完成的需要来选择和组织课程内容，突出工作任务与知识的联系，让学生在职业实践活动的基础上掌握知识，增强课程内容与职业岗位能力要求的相关性，提高学生的实践能力。

学习项目选取的依据是以本专业所对应的岗位群要求而制定，以新能源汽车专业一线技术岗位为载体，使工作任务具体化，针对任务按本专业所特有的逻辑关系编排模块。

二、课程目标明确课程在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面共同且又具专业特点的课程总体目标，包括知识教学目标、技能教学目标、素质教学目标等。

（一）总目标通过以工作任务为核心的教学活动，使学生掌握新能源汽车高压安全及防护的基本知识和技能,促进学生职业素养的养成，为培养高素质专门人才奠定良好基础。

（二）具体目标了解电的相关知识，掌握触电急救的基本技能。

熟悉电动汽车的安全性隐患和防护措施。

会正确维护使用新能源汽车。

能正确使用安全防护用品并会进行高压断电操作。

了解各种新能源车型的特点和操作方法。

培养学生对新能源汽车的认知，和安全防护习惯。

学分和学时分配：2学分，建议课时为36学时，其中理论28学时，实践8学时。

对学生选课的建议：必修四、实施建议根据课程实施的各个环节，提出教材编写、教与学、教学评价、课程资源开发与利用等建议，并提供典型案例，体现课程设计的基本理念。

（一）教学建议：教学应采用项目教学法，以工作任务为项目目标，培训学生的学习兴趣，教学中要注重创设教育情境，争取理论实践一体化教学模式，要充分利用挂图、投影、多媒体、仿真、实物等教学手段。

纯电动汽车高压电气系统安全设计探究摘要结合国际电工现行要求及标准，人体无任何感觉情况下电流是2mA安全阂值，故要求人体所直接接触到电气系统各部位，流经人体实际电流均务必把控于 2 mA范围，如此才视为整车绝缘均合格。

故纯电动类型汽车开发设计期间，务必考虑到电气系统的绝缘层面问题，结合电动汽车现行国标要求及标准实施安全系统科学设计，以保证绝缘电阻可满足于人身安全层面需求，绝缘电阻需＞100Ω/V范围，可以说，纯电动汽车内高压电气的系统安全性设计较为重要，直接关系着驾乘人员自身的生命安全。

故本文主要围绕着纯电动汽车内高压电气的系统安全性设计开展深入的研究和探讨，仅供参考。

关键词：电气系统；高压；纯电动汽车；安全设计纯电动汽车内高压电气实际运行期间，系统安全较为重要，直接关系着驾驶者以及设备运行安全。

故积极落实纯电动汽车内高压电气的系统安全性设计，有着一定的现实意义和价值。

1.纯电动汽车内电气系统的安全分析纯电动汽车内电气系统以高压以及低压电气、CAN通讯的信息网络相应系统为主。

低压电气实行12 V供电，为车辆灯光照明、雨刷器、娱乐等低压电器系统供电，且为电动空调、转换装置、电机控制装置、电池管理、整车控制装置、高压附件以及设备的控制回路予以供电；纯电动汽车内高压电气，该系统内部以电驱动、动力的电池组、高压电的安全管理、非车载式充电、车载充电、电暖风、电动空调、电压转换装置各个系统为主；CAN的总线网络，则用于整车控制装置、电机控制装置、非车载式充电装置、车载充电装置、电动空调、高压电的安全管理、电池管理所有控制单元通信[1]。

纯电动汽车内电流以及电压均为较高等级，动力电压通常是直流300~400 V，电流瞬间达到百安。

而人体所能承受安全的电压值由人体可允许通过电流以及电阻所决定。

人体电阻通常为1 000~3 000Ω，部分研究指出，人体皮肤的电阻和皮肤状态关系密切，洁净干燥、无破损状态下，可达到几十千欧；潮湿皮肤态下，尤其受操作影响下，则电阻＜1 000Ω。

纯电动汽车动力电池高压安全设计陈培哲;史琳【摘要】从动力电池功能与电路安全两方面对纯电动汽车动力电池进行设计,以达到确保人员与车辆安全的目的.【期刊名称】《客车技术与研究》【年(卷),期】2018(040)004【总页数】3页(P25-27)【关键词】纯电动汽车;动力电池;高压安全设计【作者】陈培哲;史琳【作者单位】保定长安客车制造有限公司,河北定州 073000;保定长安客车制造有限公司,河北定州 073000【正文语种】中文【中图分类】U469.72;U463.63+3为延长续驶里程，给车内提供舒适的温度环境，纯电动汽车设计时会选用大容量、高电压的动力电池，这就使得纯电动汽车的高压安全隐患和其造成的高压电伤害高于传统燃油汽车。

因此，在动力电池电路设计上，不仅要考虑安全、合理的硬件设计，还须增加动力电池重要数据的监测，以保证人员与车辆的安全。

本文将对动力电池包电路进行安全设计。

1 动力电池电路功能设计我国电动汽车(包括纯电动汽车和混动汽车)高压系统将直流电压等级划分为144 V、288 V、317 V、346 V、400 V、576 V［1］。

在纯电动汽车设计中，为满足车上高压用电器件的正常工作，电池电压平台一般选择300 V以上的高压，即B级电压［2］，这就在设计动力电池电路时需要同时满足防止上电瞬间电冲击、绝缘电阻监测、高压回路互锁监测、短路及过流保护等功能要求。

2 动力电池电路安全设计通常情况下，与动力电池相关的高压器件，例如充放电回路的接触器及熔断器等集成在动力电池包内。

由于部分车企在设计时借用传统燃油汽车底盘，致使动力电池受到整车尺寸及安装位置的影响，在车上可用空间很有限，导致动力电池包内无法放下各类接触器及熔断器。

又因动力电池的能量密度与国家的补贴政策相关，所以动力电池包内除了必要的单体或模组电池、保护电池本身的器件外，为减少电池包重量，其他高压用电回路的接触器、熔断器等均集成在动力电池包外部的高压分线盒中。

纯电动汽车高压电气系统安全设计相对于传统汽车而言，纯电动汽车采用了大容量、高电压的动力电池及高压电机和电驱动控制系统，并采用了大量的高压附件设备，如：电动空调、PTC 电加热器及DC/DC 转换器等。

由此而隐藏的高压安全隐患问题和造成的高压电伤害问题完全有别于传统燃油汽车。

根据纯电动汽车的特殊结构及电路的复杂性，并考虑纯电动汽车高压电安全问题，必须对高压电系统进行安全、合理的规划设计和必要的监控，这是电动汽车安全运行的必要保证。

1、高压系统构成图1示出纯电动汽车高压系统框图。

作为纯电动汽车高压系统安全管理的单元，合理的功能布局和安全可靠的控制策略是实现该系统功能的重要保证。

2、高压电气系统安全设计根据纯电动汽车安全标准要求，并从车载储能装置、功能安全、故障保护、人员触电防护及高压电安全管理控制策略等方面综合考虑，应对电动汽车高压电系统进行以下四方面设计。

（1）高压电电磁兼容性设计由于纯电动汽车上存在高压交流系统，具有较强的电磁干扰性，因此高压线束设计时电源线与信号线尽量采用隔离或分开配线；电源线两端考虑采用隔离接地，以免接地回路形成共同阻抗耦合将噪声耦合至信号线；输入与输出信号线应避免排在一起造成干扰；输入与输出信号线尽量避免在同一个接头上，如不能避免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设计高压部件的防护主要包括防水、机械防护及高压警告标识等。

尤其是布置在机舱内的部件，如电机及其控制系统、电动空调系统、DC/DC 电压转换器、车载充电机等及它们中间的连接接口，都需要达到一定的防水和防护等级。

并且高压部件应具有高压危险警告标识，以警示用户与维修人员在保养与维修时注意这些高压部件。

由于纯电动汽车线束包括低压线束与高压线束，为提示和警示用户和维修人员，高压线束应采用橙色线缆并用橙色波纹管对其进行防护。

同时高压连接器也应标识为橙色，起到警示作用，并且所选高压连接器应达到IP67 防护等级。