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电动汽车的5个高压安全设计原理

2026-08-11 22:48:20

电动汽车的5个高压安全设计原理

纯电动汽车驱动力来自驱动电机，而高压用电设备的工作电流是非常大的，一般工作电流可达数十安培甚至数百安培，瞬间短路电流更是成倍地增加。高电压和大电流对车上人员的人身安全造成巨大的威胁，同时还会影响电气组件和车辆控制器的正常工作。因而，纯电动汽车的高压电气系统不仅要满足车辆的动力驱动要求，还必须确保车辆运行安全、驾乘人员人身安全和车辆使用及维护维修安全。纯电动汽车安全管理工作是一项十分重要的工作，需要从技术手段、操作程序、保护措施、安全知识等多方面加以综合管理。

（1）漏电保护

电动汽车采用漏电保护器是必要的，一旦有正母线或负母线与车身相连，保护器就会发出信号甚至直接切断高压供电，这就避免了电机壳体漏电成为高压正极，站在车上的人触摸负极造成电击伤。漏电保护器也可避免空调系统、DC/DC 系统高压的泄漏。

（2）高压互锁

高压系统相应的线束插接器在高压电未被断开的情况下不允许断开。但也会有工作人员疏忽和非工作人员强行拆开的情况，为防止电击伤，在高压系统线束插接器上设计有高压互锁开关，只要插接器被断开，互锁电路便会断开，控制器监测到互锁信号断开，将在极短的时间内断开系统的主继电器，切断高压供电，可以避免意外电击发生。高压互锁回路如下图所示。

（3）碰撞断电

当整车发生碰撞时，碰撞传感器发出碰撞信号，触发HVIL 信号，整车高压电源会马上自动断开，以保障驾乘人员的安全。下图所示为监测器与插接器一体式装置。

（4）绝缘电阻监测

较高的供电电压对整车的电气安全提出了更高的要求，尤其是对高压系统的绝缘性能提出了更为苛刻的要求。绝缘电阻是表征电动汽车电气安全与否的重要参数，相关电动汽车安全标准均作了明确规定，目的是消除高压电对车辆和驾乘人员人身的潜在威胁，保证电动汽车电气系统的安全。对于封闭回路的高压直流电气系统，其绝缘性能通常用电气系统中电源对地漏电流的大小来表征。现在普遍使用两种漏电流检测方法：辅助电源法和电流传感法。

① 辅助电源法。在漏电检测器中，使用一个直流110V 的检测用辅助蓄电池，蓄电池正极与待测高压直流电源的负极相连，蓄电池的负极与车辆外壳连接。在待测系统绝缘性能良好的情况下，蓄电池没有电流回路，漏电流为零；在电源线缆绝缘层老化或者环境潮湿等情况下，蓄电池通过电源线缆绝缘层形成闭合回路而产生漏电流，检测器根据漏电流的大小进行报警，并关断待测系统电源。这种检测方法不仅需要直流110V 电源，增加了系统结构的复杂程度，而且难以区分绝缘故障源是来自电源正极引线电缆还是负极引线电缆，故在电动汽车上较少采用。

② 电流传感法。采用霍尔式电流传感器是对高压直流系统进行漏电流检测的另一种方法。将待测系统中电源的正极和负极一起同方向穿过电流传感器，当没有漏电流时，从电源正极流出的电流等于返回到电源负极的电流，因此穿过电流传感器的总电流为零，电流传感器的输出电压为零，当发生漏电现象时，电流传感器输出的电流不为零。根据电压的正负可以进一步判断产生漏电流的来源是来自电源正极引线电缆还是电源负极引线电缆。但是，应用此方法的前提是待测电源必须处于工作状态。

（5）开盖监测

部分电动汽车的重要高压系统组件具有开盖检测功能，当发现这些组件的盖子在整车高压回路连通的情况下打开时，会立即向控制器发送信号，控制器监测到互锁信号断开，将在极短的时间内断开系统的主继电器，切断高压供电，同时激活主动泄放，在极短的时间内将高压系统组件内的电压泄放到安全电压。开盖检测机构如下图所示。

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