分析设计研究应用电动汽车高压互锁.doc

分析研究电动汽车高压互锁 相对于老式汽车而言，电动汽车一种重要特点就是车内装有能保证足够动力性能高压系统，涉及了充电系统、配电箱、储能系统（动力电池）、动力系统（即驱动电机）等高压部件，如图1所示。由此而存在高压电伤害隐患完全有别于老式汽车，其高达300 V以上电压以及也许达到数十、甚至数百安培电流随时考验着车载高压用电器使用安全。因而，随着电动汽车行业不断向前发展，对电动汽车电安全研究刻不容缓。电动汽车高压电安全办法有如下几点。 1）在顾客正常操作时，通过绝缘防护、等电势（搭铁电阻）、外壳IP防护、泄漏电流等办法提供电气防护。 2）环境条件和也许发生意外事件都也许使得这种保护强度减少。因而，高压系统配备了绝缘监测功能，普通采用漏电传感器对高压系统进行绝缘监控。 3）在车辆维修保养时，采用紧急维修开关进行安全防护。 4）在异常使用时（例如碰撞、非正常操作断开高压连接器等），采用高压互锁、高压泄放（积极放电、被动放电）保障使用安全。 5）在电路设计时，应能满足电气间隙、爬电距离等规定，并具备各类过压、过流、短路防护功能。 以上为电动汽车高压电安全设计保护办法，本文重要对高压互锁进行简介。1高压互锁定义 在ISO国际原则ISO 6469-3：电动汽车安全技术规范第3某些：人员电气伤害防护中，规定车上高压部件应具备高压互锁装置，但并没有详细地定义高压互锁系统。高压互锁，也指危险电压互锁回路（HVIL Hazardous Voltage InterlockLoop）：通过使用电气小信号，来检查整个高压产品、导线、连接器及护盖电气完整性（持续性），辨认回路异常断开时，及时断开高压电。 高压互锁回路如图2所示。当整车发生碰撞时，碰撞传感器发出碰撞信号，触发HVIL断电信号，整车高压源会在毫秒级时间内自动断开，以保障顾客安全，如图3所示。2高压互锁构成2.1互锁信号回路 高压互锁信号回路涉及两某些，如图2中黑线和虚线所示。 1）黑线某些用于监测高压供电回路完整性，可以分为两种形式：一种是与高压电源线并联，并在所有高压连接器端与连接器监测器连接，将所有连接串接起来构成一种完整回路（图4），可以运用高压线上屏蔽线构成信号回路一某些，以使整个系统变得更简朴和可靠；此外一种形式为各个高压部件控制器负责监测各自HVIL信号，只有当所有控制器收到HVIL接通信号时，才容许接通高压源，如图5所示。 2）虚线某些用来监测所有高压部件保护盖与否非法启动，运用信号线将所有高压器件上监测器所有串联起来，构成此外一条监测信号回路。2.2互锁监测器 监测器分为两类，一种用于监测高压连接器连接与否完好，此外一种用于监测高压部件保护盖与否启动。 1）高压连接器监测器如图6所示，图6a为将监测器设立在连接器上一体式设计，图6b为通用最新专利设计。通用监测器设计是运用压接办法在连接器自锁构造上增长电气连接作为自锁回路短接信号，这种设计既保证了连接器防水级别又能不增长冗余空间，非常巧妙。图7中白色方框区为某车型动力电池动力母线互锁监测器，在动力母线拔出时，其也会随之断开，HVIL高压互锁回路就会触发高压断电信号，保障顾客操作安全。 2）高压部件开盖监测器如图8所示，构造类似于连接器，一端安装于高压部件保护盖上，此外一端安装于高压部件主体内部，当保护盖启动时连接器也断开，HVIL信号中断。普通需要设立监测器部件涉及：驱动电机控制器；（2）DC-DC变换器；高压配电箱；车载充电器；空调驱动器；电池管理器。2.3自动断路器 自动断路器（也称正极、负极接触器）为互锁系统切断高压源执行部件，形式类似于继电器，如图9所示。在高压互锁系统辨认到危险状况时，能否对的断开高压源是非常核心，因此自动断路器对高压互锁作用影响相称大，其如何设立需参照如下原则。 1）自动断路器需要尽量地接近电池包（高压源），以减少在断电时候继续蓄能电路。 2）自动断路器初始状态应当是常开状态，需要控制器予以安全信号方能闭合，以避免高压线路误接通。 3）复位自动断路器应规定操作者施加额外信号，需其确认当有贫为已消除高压危险状况方能复位。 4）自动断路器应具备自诊断能力，将其内部故障检测出来并予以显示，如果不能正常工作，则整车需要特殊解决（停车或报警）。 5）自动断路器虽然是在浮现供电电压过低状况下也应能操作。 6）自动断路器需要提供一种输出信号，提前告知其她用电负载，使之能在断电之前有提前响应时间。 7）行驶过程中档特殊状况不能强行断开。 图10为DC-DC供电原理图，其中自动断路器建议设计在最接近动力电池包处，由此可以减少断电时蓄能电路，并且使用是双极同步断开，可以使高压互锁起作用时高压源彻底和各高压部件隔离，可以较好地保护使用者。断路器也可以设立在电池包正中央位置，通过切断高压源内部连接，起到整车彻底断电目。3控制方略 高压互锁系统在辨认到危险时，整个控制器应依照危险时行车状态及故障危险限度运用合理安全方略，这些方略涉及如下几点。 1）故障报警。无论电动汽车在何种状态，高压互锁系统在辨认到危险时，车辆应当对危险状况做出报警提示，需要仪表或批示器以声或光报警形式提示驾驶员，让驾驶员注意车辆异常状况，以便及时解决，避免发生安全事故。 2）切断高压源。当电动汽车在停止状态时，高压互锁系统在辨认严重危险状况时，除了进行故障报警，还应告知系统控制器断开自动断路器，使高压源被彻底切断，避免也许发生高压危险，保证财产和人身安全。 3）降功率运营。电动汽车在高速行车过程中，高压互锁系统在辨认到危险状况时，不能立即切断高压源，应一方面通过报警提示驾驶员，然后让控制系统减少电机运营功率，使车辆速度降下来，以使整车高压系统在负荷较小状况下运营，尽量减少发生高压危险也许性，同步也容许驾驶员可以将车辆停到安全地方。