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纯电|纯电动汽车高压电气系统设计原理( 二 )


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 。
3、预充电回路保护设计
因为高压设备控制器输入端存在大量的容性负载 ， 直接接通高压主回路可能会产生高压电冲击 ， 故为避免接通时的高压电冲击 ， 高压系统需采取预充电回路的方式对高压设备进行预充电 。 图 2 示出纯电动汽车高压系统预充电回路原理图 。
纯电|纯电动汽车高压电气系统设计原理
本文图片

图2 纯电动汽车高压系统预充电回路原理图
4、高压设备过载/短路保护设计
当汽车高压附件设备发生过载或线路短路时 ， 相关高压回路应能自动切断供电 ， 以确保高压附件设备不被损坏 ， 保证汽车和驾乘人员的安全 。 因此在高压系统设计中应设置过载或短路的保护部件 ， 如在相关回路中设置保险和接触器 ， 当发生过载或短路而引起保险或接触器短路时 ， 高压管理系统会通过对接触器触点和相关控制接触器闭合的有效指令进行综合判定 ， 若检测出相关电路故障 ， 高压管理系统会发出声光报警以提示驾驶员 。
5、故障检测与故障处理方法
1）绝缘电阻故障处理
电动汽车电气化程度相对传统汽车要高 ， 其中像电池包、电驱动系统、高压用电辅助设备、充电机及高压线束等在汽车发生碰撞、翻转及汽车运行的恶劣环境（汽车振动、外部环境湿度及温度）影响下 ， 都有可能导致高压电路与汽车底盘间的绝缘性能降低 ， 由此可能造成汽车火灾的发生 ， 直接影响汽车驾乘人员的生命安全 。 因此 ， 在电动汽车高压系统设计时 ， 首先应确保绝缘电阻值大于 100 Ω/V；其次当汽车发生绝缘电阻值低于规定值时 ， 高压管理系统应及时切断所有的高压回路并发出声光报警 ， 并持续一定时间待原先故障消失后 ， 汽车才能允许进行下一次上电 。 高压电路进行绝缘检测具体实施标准参照国标《电动汽车安全要求第 1 部分：车载储能装置》 。
2）电压检测与故障处理
纯电动汽车的动力来源是动力电池 ， 动力电池的电压与其放电能力和放电效率有很大的关系 。 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重影响电池使用寿命 。 当检测到电压过高或过低时 ， 应及时切断相关回路 。 因此为了保障纯电动汽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 ， 需要设计电压检测电路对高压电路系统工作电压进行实时准确的检测和安全合理的故障处理
3）电流检测与故障处理
汽车由于受到运行道路环境及驾驶员操控的影响 ， 汽车运行状态会随时发生变化 ， 动力电池的放电电流会随驾驶员的操控而发生明显变化 。 当电流超过预设定的允许范围 ， 就会引起温度过分升高 ， 此时不仅影响电池的寿命 ， 而且极端情况下还会引起异常的反应 ， 造成汽车功率器件的损坏 ， 危及汽车高压系统安全 。 因此 ， 这就要求高压管理系统需对动力电池实时进行电流监控 ， 当检测到电流异常时 ， 高压管理系统将会及时切断所有高压回路并发出声光报警 ， 提示驾乘人员和其他汽车 。 为了提高测量的准确度和精确度 ， 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 。


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