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电动汽车电安全的常用解决手段

2021-03-01 10:36:41·  来源：新能源车振动与安全  作者：辛雨  
　
点击关注，必有收获! 电动汽车电安全的常用解决手段   新能源汽车安全中非常重要的安全因素是动力电池，动力电池系统作为高能量载体，在不需要外部能量输入的情况下，本身就能够因能量非正常释放而产生巨大破坏力。 动力电池对人造成电击一般由下列两个原因构
电动汽车电安全的常用解决手段
新能源汽车安全中非常重要的安全因素是动力电池，动力电池系统作为高能量载体，在不需要外部能量输入的情况下，本身就能够因能量非正常释放而产生巨大破坏力。
 
 
动力电池对人造成电击一般由下列两个原因构成：
外壳或高压端口的接触防护失效，人体同时接触到两个裸露的电极，构成放电回路；
正负极与壳体的绝缘都失效，动力电池系统的外壳不同部位带电且电位不等(电位差大于60V)，人体同时接触到这两个带电部位，构成放电回路。
针对电击危害一般采取如下措施进行消减：
- 被动预防为主，保证足够的绝缘强度和有效的接触防护；
- 采取有效的主动干预机制(针对绝缘缓慢失效)，阻止危害发生，保证安全裕量；
- 一旦发生，因为能量释放太快(毫秒级)，无法及时进行中断或降损。
1）接触防护要求
遮拦/外壳：B 级电压部件的遮拦和外壳应满足IPXXD 防护等级要求；如果遮拦或外壳可以徒手打开，则其可以打开的部分应具备高压互锁装置。
高压连接器：装配完好时，应满足IPXXD；如果可以徒手打开需要至少满足三个要求之一:非耦合状态满足IPXXB；具备冗余的机械锁止机构；连接器断开后触发高压互锁及主动放电。
高压维修断开装置：如果可以徒手打开，需要至少满足两个要求之一:被打开后满足IPXXB；打开后触发高压互锁及主动放电。
充电插座：交流充电插座在未耦合状态下满足IPXXB；在充电插头被拔下1min 内将回路电压下降至安全电压；直流充电插座在充电插头被拔下后1s 内将回路电压下降至安全电压。
2）高压互锁
高压互锁设计理念：在高压系统上电状态下，如果高压连接器或高压部件的罩盖被拆下或意外脱落，裸露的高压带电部分可能会造成一定的触电风险，因此需要进行高压互锁设计进行触电防护。
高压互锁要求：应保证被保护部件被拆卸时，在人接触到B 级电压带电部分前将B 级电压带电部分变为不带电部分。
高压互锁的处理策略：依据车速条件及整车状态等具体条件，设计高压互锁的控制策略
-  故障报警：无论车辆在何种工况，触发高压互锁故障时，仪表应进行报警，以便及时处理，避免发生安全事故。
-  切断高压源：当车辆在低速或者停止状态时，触发高压互锁故障时，除了进行故障报警，可采用切断高压电压的策略，断开高压主继电器，避免触电危险，确保人身安全。
-  禁止二次上电：车辆在高速行车过程中，高压互锁故障触发时，马上切断高压电是不合理的，此时仪表应报警提示驾驶员，靠边安全停车；一旦车辆下电，故障如未被修复，可采用禁止二次上电的策略，使得车辆无法再次启动。
3）绝缘电阻
-  整车高压系统：包含多个独立的或彼此隔离的高压交流与直流子系统
-  整车绝缘电阻：多个独立子系统绝缘电阻的最小值
 
n  整车高压系统绝缘要求
-    直流电路绝缘电阻＞100Ω/V
-    交流电路绝缘电阻＞500Ω/V
-    直流和交流混合电路绝缘电阻满足方式①或②
4）绝缘监测
设计前提：车辆在发生单点绝缘失效时，不会造成触电事故
-  绝缘监测功能可以在发生第一个绝缘故障时就提示驾驶员
-  配合故障未恢复前禁止再次上带、禁止充电的控制策略可以很大程度上降低人员触电的风险
绝缘监测设计要求
-  在绝缘情况低于某个阈值时，进行报警，报警形式可以是声音或者仪表显示均可
-  报警的阈值要大于等于整车高压系统的绝缘电阻要求，具体数值可以由主机厂自行设定
5）电位均衡
n  电位均衡设计理念：高压系统双点失效后，通过电位均衡装置短接触电回路，避免触电电流经人体
n  电位均衡要求：电位均衡通路中任意两个可以被人同时触碰到的外露可导电部分之间的电阻应不超过0.1Ω
6）电容耦合（Y电容）
如果不对Y电容进行设计限制，高压系统单点失效就会造成触电事故；电容耦合应满足以下两种要求之一：
（1）高压系统的Y 电容的总能量不大于0.2J；
（2）如Y 电容总能量大于0.2J，高压系统中各B 级电压电路均应被双层绝缘层、遮拦或外壳防护，或者其单层遮拦或外壳，能至少承受10kpa 压强且没有明显的塑形变形。
7）主动放电
n  主动/被动放电设计理念
      释放高压部件上X电容上剩余的电压至安全电压，避免乘员接触高压发生危险
n  主动/被动放电要求
-   主动：高压回路断开后，将高压回路电压在5s内下降到60V DC 以下
-  被动：在和外接电源断开后，通过被动放电电阻将电容电压在2分钟内下降到60V DC 以下
n  主动/被动放电针对对象
（具有大于0.2J能量X电容的高压部件）
-  逆变器
-  电动空调
-  DC/DC
-  车载充电器
8）防水
-  整车防水试验后的绝缘电阻要求：进行各项防水试验后立即进行测量，整车仍满足原本的绝缘电阻要求；进行各项防水试验24h后进行测量，整车仍满足原本的绝缘电阻要求。
-  部件防水要求：乘员舱外部件防水等级应至少达IPX7；乘员舱内部件应至少达到IPX4。
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