純電動客車高壓部件安全性能淺析

鄭傳琴

摘 要：本文通過介紹純電動客車的高壓部件的安全性能，對電動客車高壓系統(tǒng)的安全設(shè)計進行分析，并為電動客車高壓下的電器設(shè)計控制提出相應(yīng)策略。

關(guān)鍵詞：純電動客車 高壓部件 安全性能

1 引言

隨著時代的進步，科技的發(fā)展，傳統(tǒng)式客車和混合式客車逐漸被純電動客車所取代，但是在純電動客車的行駛過程中，由于純電動客車使用了高壓電池作為動力來源，其安全性能還有待考量。所以，隨著純電動客車的大面積推廣和應(yīng)用，對純電動客車高壓系統(tǒng)安全性能的控制與分析已經(jīng)是刻不容緩。

2 高壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其安全要求

2.1 高壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

就目前來說，純電動客車的高壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是由整車控制系統(tǒng)、電池系統(tǒng)、主驅(qū)動系統(tǒng)、輔助驅(qū)動系統(tǒng)、高壓供配電系統(tǒng)等共同組成的。具體如圖1所示。其中整車控制系統(tǒng)的主要作用就是對駕駛的具體意圖進行了解和負(fù)責(zé)，并嚴(yán)格的根據(jù)駕駛的實際需求情況為依據(jù)，來合理的控制高壓供配電系統(tǒng)經(jīng)過多個不同的供電回路中，將高壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的電池系統(tǒng)、主驅(qū)動系統(tǒng)、輔助驅(qū)動系統(tǒng)相連接，而后在根據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)來對電池、主驅(qū)動以及輔助驅(qū)動的運行狀態(tài)展開監(jiān)控，從而確保高壓系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與安全性。

2.2 高壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的安全要求

一般來說電動了車的工作電壓范圍為380-650V之間。為了能夠在一定程度上上確保駕駛?cè)藛T的與整車的安全性與穩(wěn)定性，我國政府相關(guān)部門針對高壓系統(tǒng)的安全性制定了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，具體如下：工作人員所能夠觸碰到的部件電壓應(yīng)該小于36V;高壓系統(tǒng)內(nèi)的所有部件絕緣防護等級需要高于500Ω/V;電動客車所使用的電池安全標(biāo)準(zhǔn)需要符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，國家要求標(biāo)準(zhǔn)為：GB/T18384.1-2015、GB/T314673-2015等標(biāo)準(zhǔn);高壓系統(tǒng)所選擇的點擊和控制規(guī)格需要符合GB/T18488-2015國家標(biāo)準(zhǔn);而整車則需要以GB/T18384-2015標(biāo)準(zhǔn);就整車的儲能裝置方面而言，其電壓必須要高于60V，并且需要具備手動切斷的功能。

3 電動客車高壓上電安全設(shè)計分析

雖然電動客車在運行上較傳統(tǒng)的汽車便捷、綠色環(huán)保許多，但是在電動客車的高壓電上，還是存在一定的安全隱患。首先，對于電動客車而言，電動客車的電流與電壓十分高。在電動客車中，大概使用的電池為300-600V的電池，而對人體安全的電池來說，客車在出現(xiàn)漏電的情況不大于2mA，人體在觸碰到客車電氣系統(tǒng)的時候，人體體內(nèi)的電流應(yīng)該是小于2mA的。在電動客車使用的過程中，要保證高壓電線的絕緣性，以便在出現(xiàn)漏電情況時，會對人體造成生命上的威脅。其次，電動客車電池使用過程中可能出現(xiàn)電池過熱的現(xiàn)象。在各種原因下，最終使電動客車的電池出現(xiàn)過熱的現(xiàn)象。而造成電池過熱的情況有：過充放電、過電流、電池過溫等原因。最后，電動客車在運行過程中，由于運行環(huán)境的惡劣，有可能產(chǎn)生安全隱患。當(dāng)電動客車在暴雨等環(huán)境下運行的時候，可能會出現(xiàn)安全隱患，例如電池發(fā)熱失控，造成火災(zāi)、泄漏、爆炸等事故。

4 電動客車行車過程高壓安全設(shè)計分析

4.1 電動客車高壓回路斷路檢測

在進行電動客車行車過程中，要對電動客車過程中高壓回路斷路進行檢查。檢查的重點在于對高壓回路是否出現(xiàn)了線路接觸不順暢、線路斷裂情況、高壓電路是否接觸不良等，并且進一步確認(rèn)這些情況是否造成了線路接觸點是否拉弧，這種情況的出現(xiàn)極易使線路出現(xiàn)更為嚴(yán)重的問題，更甚者導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。所以，要對高壓線路連接部分進行細(xì)致的檢查，同時對低壓回路線路特殊設(shè)計的部分進行輔佐排查，保證線路的安全性。如若發(fā)現(xiàn)線路有接觸不良的情況，此時的低壓檢查回路也會發(fā)生著變化，那么電動客車的控制系統(tǒng)就會停止工作，并向駕駛員發(fā)送危險警報的信息，提醒駕駛員進行電路排查工作。

4.2 電動客車高壓系統(tǒng)絕緣檢測

在對電動客車高壓系統(tǒng)絕緣檢測的過程中，要嚴(yán)格根據(jù)國家的標(biāo)準(zhǔn)進行排查工作。在國家的標(biāo)準(zhǔn)中，對絕緣電阻的要求如下：最低為100Ω/V，最好是高于500Ω/V。而對于電動客車的高壓系統(tǒng)的絕緣要求上，要在國家制定的標(biāo)準(zhǔn)之上，提升對電動客車的要求。在客車內(nèi)配備絕緣監(jiān)測設(shè)備，對車內(nèi)的絕緣阻值進行實時的監(jiān)控。每當(dāng)電動客車高壓系統(tǒng)絕緣阻值小于600Ω，那么就對駕駛員提供警報提醒，根據(jù)實時數(shù)值反饋駕駛員前車儀表盤上，讓駕駛員或維修員及時了解客車高壓系統(tǒng)的絕緣情況;當(dāng)客車絕緣值小于 100Ω時，及時的進行系統(tǒng)的運行，保證客車整車控制的運轉(zhuǎn)停止，阻斷客車電池的消耗。

4.3 電動客車溫度檢測分析

另外，電動客車的溫度也是影響其安全性的重要因素。在對電動客車溫度檢測的過程中，主要是針對電驅(qū)動系統(tǒng)及電池箱體進行溫度的檢測。當(dāng)前者出現(xiàn)高溫情況時，則表明在電機控制器部分出現(xiàn)了散熱不良的問題，如果這種情況持續(xù)過久，則對整個電動客車產(chǎn)生危害，造成安全問題。針對溫度的不同情況進行一個不同程度的警報系統(tǒng)設(shè)置。當(dāng)溫度高于第一級時，這時則調(diào)動客車自身系統(tǒng)進行一個功率的處理;當(dāng)溫度高于第二級別時，則需要駕駛員對車體進行檢查。而對于車體的電池箱體進行檢測過程中，需要對其模塊的溫度過高與溫度過低提高警惕。小于設(shè)定值時，禁止對車輛充電，保證動力電池安全。

4.4 電動客車系統(tǒng)電壓檢測

對電動客車系統(tǒng)進行電壓檢測的過程中，主要是對總壓、單體電壓進行一個檢測。而針對兩者的檢測需要從不同方面進行。在對總壓進行監(jiān)控時，主要是通過整車控制系統(tǒng)進行一個監(jiān)控，而對單體電壓進行監(jiān)測時沒需要進行動力電池不同模塊的檢查。當(dāng)電池的電壓過于大時，說明充電時長過久，需要對電池停止充電;當(dāng)電池電壓過低時，則說明電池電量不足，需要及時的進行充電。駕駛員要根據(jù)電動可測系統(tǒng)的電壓檢測，及時的對電池進行工作，保證電池的安全性運作。

5 電動客車高壓下電控制策略分析

5.1 正常狀態(tài)下電控制策略分析

駕駛員要針對電動客車不同情況進行電控制。在正常狀態(tài)下，駕駛員首先切斷客車高壓電源，那么這個時候客車的安全控制系統(tǒng)也應(yīng)隨之停止工作。在此之前，駕駛員需要對車輛狀態(tài)進行分析，如果車體處于靜止的情況，那么這個時候需要將電機控制器關(guān)閉，使其停止運作，并將主接觸器斷開，然后將輔助系統(tǒng)關(guān)閉，最后再關(guān)閉總正接觸器，這樣來進行正常狀況下的電控制。

5.2 故障狀態(tài)下電控制策略分析

在車體故障狀態(tài)下，要對電動客車采取不同的電控制措施。而故障狀況可能是由于在電動客車啟動、運行、停車等等狀態(tài)中出現(xiàn)的，一旦報警系統(tǒng)啟動，那么客車的安全控制系統(tǒng)就會針對故障狀態(tài)啟動對緊急的電控制的方案。根據(jù)故障的不同程度，車體具體的嚴(yán)重等級，來進行不同程度的供電情況，以使客車在不同情況下有不同程度的電供應(yīng)，并且實現(xiàn)各個部件在發(fā)生意外情況下的安全性。

5.3 其他策略

其實電動客車的高壓下電設(shè)計控制策略除了正常狀態(tài)下電控制策略與故障狀態(tài)下的電控制策略以外，還有很多其他措施，例如：故障檢測與診斷功能的設(shè)計。其實故障的檢測與診斷功能能夠針對電動車動力系統(tǒng)當(dāng)中的所有環(huán)節(jié)展開隨時隨地的監(jiān)控，能夠借助CAN總線的輸出獲取每個環(huán)節(jié)的實際狀態(tài)與分值，從而作為報警命令或者通斷指令，以此來啟動相應(yīng)的安全保護功能，最大限度的提高電動車的安全性與可靠性。而故障檢測和診斷功能的設(shè)計包括以下幾個方面：

第一，對主電路的互鎖工能進行監(jiān)測，想要保證高壓電路實現(xiàn)可靠的鏈接，就必須要在接通高壓電路之前完成對供電電路的檢測。

第二，針對絕緣性展開詳細(xì)的檢測。一般來說，電動汽車在運行的過程中各個部件之間經(jīng)常會發(fā)生碰撞、加壓或者摩擦的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致電動汽車的高壓電路和底盤之間的絕緣性能呈現(xiàn)大幅度的下降情況，而此時電源的正負(fù)極線路就回通過絕緣層造成漏電回路現(xiàn)象的發(fā)生。為了能夠有效的規(guī)避這一問題，就需要在時時刻刻的對正極母線、底盤與負(fù)極母線、底盤的絕緣性能進行檢測，只有絕緣的電阻高于100Ω/V時，才能給電動汽車的安全性能提供保障。而針對電氣絕緣性能的實時監(jiān)測是提高電氣安全技術(shù)的關(guān)鍵。

第三，對溫度情況進行監(jiān)測。電動汽車在運行的過程中需要對電池、點擊、控制器以及電池箱高壓的連接間溫度展開實時的監(jiān)測，一旦溫度高于正常范圍，就需要立即采取過熱保護功能降低其溫度。

第四，余電泄放保護。正常情況下高壓電路中的容性負(fù)載量較大，當(dāng)高壓電被切斷以后，供電回路中的電壓與電能并不能在短時間內(nèi)完全消失，仍然存在較高的電能和電壓，基于這樣的情況下，為了能夠減少其所帶來的危害，就不要在切斷高壓電源后，將供電回路中的多余電壓與電能以余電泄放的方式進行保護。

6 結(jié)束語

對電動客車高壓部件安全控制的分析，是我國進行電動汽車研究的基礎(chǔ)，為我國進行更進一步電動客車車的發(fā)展提供了經(jīng)驗。通過對電動客車高壓系統(tǒng)安全控制的分析，保證了電動客車的可靠性，并為電動汽車的安全設(shè)置奠定基礎(chǔ)。

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