陶文勇（奇瑞新能源轿车研讨院，芜湖 241000）
摘 要：剖析新能源电动轿车高压安全体系现状，评论高压安全体系毛病检测及动力电池高压继电器堵截后母线上残存电量的处理办法，剖析其存在的危险。并提出一种新能源电动轿车高压安全体系规划计划。在不添加本钱的基础上弥补和优化现有高压安全体系，使得母线电压得到彻底的泄放。经有用的实测验证该计划能够快速有用的泄放母线电压，进步电动轿车高压安全功用，进一步下降触电危险。
关键词：新能源电动轿车；高压安全体系；毛病检测；快速泄放；安全功用；触电危险
0 导言
近年来，能源危机和环境污染日趋严峻，这与轿车工业的飞速开展有着亲近的联络，当时开展高效、节能、零排放的新能源电动轿车已成为轿车工业开展的必然趋势 [1] 。这就对新能源电动轿车提出了越来越高的要求。不只要求其环保节能，并且其安全性必定要得到充沛的确保 [2] 。
电动轿车高压安全一直是人们所重视的要点问题，当车辆产生绝缘或许其他漏电危险时，动力电池会快速堵截高压继电器，防止触电事端产生。但即便高压继电器断开，因为电机控制器母线电容的存在，使得母线上还残存必定电量。现在市场上在售的新能源首要车型大都是高压体系，额外电压大都到达300 V或以上，最高电压根本在400 V以上。而像比亚迪部分车型电压乃至到达了600多伏。电动轿车安全要求B级电压电路直流电压小于60 V，即便是残存的电量也是能够对人体产生严峻的损伤，因而对新能源电动轿车高压安全体系研讨具有极其重要的含义 [3-5] 。
1 新能源电动轿车高压安全体系剖析
1.1 高压安全回路
新能源电动轿车高压体系大都选用并联结构，其首要包含动力电池组、电驱动体系、DC-DC电压变换器（DC-DC）、电动空调压缩机、加热体系（PTC）、高压分线盒、车载充电体系等。如下图1所示：
K0：高压正极继电器
K1：预充继电器
K2：高压负极继电器
r0：预充电阻
MCU：电机控制器
电动轿车高压回路中有两个储电器材，高压动力电池和电机控制器，动力电池为整车供应动力，依据车型的不同存储的电量有较大差异，多达几十度电。电机控制器为维护IGBT模块，规划有1000 μf左右薄膜电容。薄膜电容中也或许存有必定电量。若某一线路断开，高压带电部分露出，高压负载和动力电池又是并联结构，不论动力电池高压继电器是否处于闭合状况，整个高压体系都或许处于带电状况。
1.2 高压安全体系毛病检测
高压安全体系毛病检测存在于整个车辆作业进程中，车辆上电完结初始化后，各个高压部件开端开始检测本身状况。若检测到反常，则制止高压衔接，上报反常信息提示驾驶员修理检测。正常状况下，因高压回路中存在容性负载，先进行预充，当母线电压到达电池内部电压的98%以上时，判别预充成功，正极继电器闭合，此刻整个高压体系处于待作业状况。
这时为了确保高压回路用电安全，防止驾驶员或修理人员和车辆危害，高压安全体系会实时进行毛病诊断，搜集整车体系的绝缘电阻阻值、母线电压、母线电流、三相电流，整车供电等与高压安全直接或直接相关的物理参数，依据设定的模型归纳判别车辆毛病状况，并循环实时检测 [6] 。
2 高压安全体系维护
当高压体系检测到反常时，整车控制器搜集高压回路毛病信息，依据产生毛病的严峻程度和等级作出相应的判别并发送指令给动力电池办理体系快速堵截高压继电器。
2.1 高压安全体系反常维护动作
整个高压回路中，当产生绝缘毛病、环路互锁毛病、重要节点通讯丢掉毛病、动力体系扭矩输出反常毛病、短路或车辆产生磕碰时，应及时断开高压继电器，堵截高压回路电源的供应。
高压动力电池主正继电器和主负继电器断开，但高压回路中任残留必定的电量，大都存储在电机控制器薄膜电容中。高压回路中的各个用电设备（负载）并联在一起。此刻，触碰恣意方位都会有触电危险。现在大都新能源电动轿车触及高压残留电量的泄放做法是当高压继电器断开后使用电机绕组将高压回路中的电量快速消耗掉。
如下图二赤色箭头所示：
在整车下电进程中，整车控制器宣布指令给电池办理体系让其断开高压继电器。电池办理体系先断开正极继电器，之后在断开负极继电器。并实时将继电器状况发送到整车网络上。整车控制器收到继电器断开音讯后，检测电驱体系有无毛病，若无毛病指令电驱体系进行高压泄放。
2.2 传统高压泄放危险
当车辆产生磕碰、侧翻，导致电驱体系损坏，或许因电机控制器、电机产生反常断高压时，电驱体系的自动泄放就不复兴效果，只能经过泄放电阻进行被迫泄放，而被迫泄放的时刻较长，导致人触有电危险。这种状况产生的概率较大，不满意电动轿车安全要求。如下图三所示为某纯电动轿车被迫泄放示意图：
2.3 优化计划剖析
本文讨论一种新式高压泄放战略，在原有电机控制器自动泄放的基础上，辅以其他高压负载，在电驱体系反常不能进行自动泄放时，其他高压负载也可将母线电压泄放到安全电压以下，进步整车高压体系安全性，下降人员触电危险。
辅佐泄放高压负载：DCDC变换器、PTC或许空调压缩机。如下图四赤色箭头所示：
当高压继电器断开后，整车控制器搜集并判别各个高压用电器状况，再发指令给各个高压用电器进行电压泄放。其首要进程如下：（1）BMS断开高压继电器并将其高压继电器状况反应到整车CAN网络上。（2）VCU经过整车网络收到高压继电器断开信息和各高压用电器反应的本身状况，归纳判别能进行自动泄放的高压负载。（3）VCU发送泄放指令给高压负载，（4）高压负载进行高压泄放并实时判别母线电压。当母线电压低于60 V时中止泄放；详细流程图见图5。
3 测验成果和剖析
根据上述新式高压泄放战略，将其应用到实车上进行标定测验，由下图六能够看出，当电驱体系产生毛病时，其他高压负载辅佐泄放，泄放时刻大大削减，下降到192 ms左右，彻底满意电动轿车安全要求。
4 定论
实测证明，在原有电驱体系自动泄放的基础上，辅以其他高压负载可有用下降自动泄放的时刻，且自动泄放的失功率也大大下降，进步新能源电动轿车的安全性。
参考文献：
[1] 边耀璋. 轿车新能源技能［M］. 北京:公民交通出版社,2003.
[2] 裴春松. 纯电动轿车电安全剖析与规划[J]. 客车技能与研讨,2012(1):20-22.
[3] 中华公民共和国国家质量监督查验检疫总局. GB/T18384.1-2001 电动轿车安全要求第1部分:车载储能设备[S]. 北京:我国规范出版社,2001.
[4] 中华公民共和国国家质量监督查验检疫总局. GB/T18384.2-2001 电动轿车安全要求第2部分：功用安全和毛病防护[S]. 北京:我国规范出版社，2001.
[5] 中华公民共和国国家质量监督查验检疫总局. GB/T18384.3-2001 电动轿车安全要求第3部分:人员触电防护[S]. 北京:我国规范出版社,2001.
[6] 张俊，谢伟东. 纯电动轿车高压回路安全监测体系规划[J].机电工程:1001-4551(2013)03-0364-04.
（注：本文来源于科技期刊《电子产品世界》2020年第06期第56页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。）
