[摘 要] 有别于传统燃油动力的汽车，电动汽车因其环保性越来越受到大众的喜爱，而且现在的趋势是国内外都在大力提倡电动汽车，比如梅赛德斯-奔驰母公司戴姆勒宣布将于 2022 年之前，将旗下子品牌 EQ 的所有车型快速转化为电动汽车。现在热门的特斯拉无人驾驶汽车、百度的无人驾驶汽车、乐视的汽车都是以电力为驱动的，而我国的公交系统现在已经在逐步推进电动公交车，逐步淘汰燃油车。而电动汽车的安全性是我们关注的另外一个焦点，如何才能提高其安全性是现在需要考虑的问题。

[关 键 词] 电动汽车；高压安全性；措施

[中图分类号] U469.72 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2017）32-0182-02

一、电动汽车高压安全性研究的必要性

近几年来，随着新能源汽车的快速发展，新能源汽车的安全性研究越来越引起人们的关注，新能源汽车的安全性能也越来越接近传统车辆。但是由于新能源汽车的结构有别于传统汽车，因此新能源汽车的安全性也明显的有别于传统汽车，新能源汽车的安全性主要包括三个方面：结构安全、高压安全和化学安全。HEV车辆的设计还必须满足GB/T19751-2005混合动力电动汽车安全要求和GB/T18384电动汽车安全要求。

电动汽车是一个复杂的机电装置，动力电池、直流传输母线、逆变器、电动机、直流变换等都会涉及绝缘问题，且电动汽车工作环境复杂、震动、温度和湿度急剧变化、酸碱气体的腐蚀，都会引起绝缘的损伤和破坏使绝缘性能下降，这不仅会危及乘客的人身安全，还将影响低压电器和车辆控制器的正常工作。当高电压电路和底盘之间发生多点绝缘性能严重下降时，还会导致漏电回路的热积累效应，造成车辆的电气火灾。因此，准确、实时地检测高压电气系统及车辆底盘绝缘性能对保证乘客安全、电气设备正常工作和车辆安全运行具有重要意义。

二、高压系统工作过程及基本原理

现阶段电动汽车的发展从最初的概念设计到最后的产品输出，设计理念大概分为两个方向：第一个方向是在传统汽车车辆的基础上根据使用性能及使用途径进行局部的调整与改造，第二个方向是将以往的汽车设计思路完全推翻，以全新的概念进行设计开发。

电动汽车区别于内燃机汽车的最大不同点是动力系统由电力驱动系统组成，电力驱动系统是电动汽车的核心，由驱动电机及其控制器、动力电源、高压配电系统和电力附件组成，电动汽车的其他装置则基本与内燃机汽车相似。目前，电动汽车上使用的驱动电机广泛采用为永磁无刷或异步交流电机，随着电机和电机控制技术的发展，開关磁阻电机和轮载电机等势必成为将来电动汽车驱动电机应用的方向。电动汽车上应用最广泛的动力电源是组离子动力电池，但随着新型储能装置的发展和技术革新，类似燃料电池、金属电池、超级电池、超级电容等储能装置也将会改变电动汽车应用的进程。

下图是纯电动汽车高压系统原理图，从原理图上可见，主要高压器件有电池包、高压盒、电机、DC/DC、A/C等5种高压器件。同时利用驱动电机电机作为车辆运行使用的主要能源，当车辆启动时，会优先使用，如果其由于汽车加速行驶能量不够导致汽车功率下降，则会有电池组等辅助能源进行能量提供。同理，在汽车减速慢行或者刹车时，电池组则会吸收刹车时的能量，这就在汽车运行过程中有效地降低了对电池功率或者其他特质的硬性要求，从而提高整个汽车电力系统的安全程度。因为燃料电池与动力电池材质不同，结构不同，因此它的电压范围以及特性也会有很大不同，所以导致它们很难并联使用。针对这种情况，就要有变换器的使用，在燃料电池组终端连一个具有升压功能的DC/DC变换器，以便对电压进行随时控制与调节。由于在运作过程中电池组产生的工作电压匹配于DC/DC变换器的输出输出电压，因此也可以说是此电压是最为重要的母线电压。汽车的运行包括转向、刹车或者行驶都是由这个母线电压向各大功率电气设备例如动力转向机、制动机等随时提供电能而进行操作的。

三、高压安全策略方案

电动汽车的电源系统是与传统汽车的系统不同的，电动汽车一般都有300伏以上、电流可达200A以上的电源系统，而传统汽车就要低一些，只配有12/24V，因此安全程度也就会有所差异。电动汽车的高压与高电流会对人体或者汽车的零部件产生潜在的危害，因此安全措施要到位。

电动汽车采用高压配电盒安全技术，有工作经验的人都了解，配电房是每个工厂必备的。如果把汽车比作一个工厂，那高压盒的意义就相当于汽车的配电房。电动汽车高压盒的作用是一个桥梁，连接传递动力电池与各个高压设备的信号，并且随时随地对系统的各种故障如高压故障、接地故障等进行检测，为整个系统提供安全保障。因此设计高压配电盒的初衷就是为了确保汽车运行环境以及驾驶人的安全问题。

纯电动汽车高压配电盒里面有铜排、断路器、空开、接触器、软启、变频器、变压器、接触器、高压继电器、熔断器、浪涌保护器、互感器、电流表、电压表、转换开关等。电动汽车的能量储存在动力电池当中，在安装过程中由于汽车整体小，会有空间限制，布置会有一定难度。因此在设计中，要把保险丝以及各个回路的接触器集成到一起，器件布局尽量紧凑、便于拆装。这样既能满足汽车的驱动要求，也可以在维修时不用进行拆卸，方便快捷。

同时也要注意器件温度的变化，提高散热意识，防止温度突然升高。现在的制作材质通常是铸铝外壳和接插件，安全程度可达IP67水平，在未来的发展中，会逐渐迎来轻量化的时代。传统连接器设备已经难以满足其大电流、高电压的要求，电动汽车连接器必须是大功率连接产品。如果不符合要求，电动汽车发生火灾事故是必然的。是否符合要求取决于低电阻性、绝缘等级以及锁止功能是否合格，必须达到汽车级产品的要求。安全预警方面要有绝缘监测、过压保护、过流保护，包括一些触点监测。在绝缘上，国标对高压系统绝缘已经有明确的要求，电动汽车的基本绝缘、附加绝缘、双重绝缘、加强绝缘等都要满足要求。

四、提高电动汽车高压安全性的建议及措施

在运行过程中高压系统可能会达到几百伏的电压，其中任何一个零部件出现了问题都可能会给电动汽车以及人身安全带来隐患。因此要科学地规定安全管理方法，以完全保证电动汽车在运行时的高压用电安全。

基于电动汽车的高压配置，可以分析出电动汽车发生故障及安全隐患的主要原因。大致可分为高压环路互锁故障、动力蓄电池组故障、短路故障、绝缘故障等几大类。电动汽车的安全隐患问题也是相关故障造成的，尤其是线路短路或者由于各种原因导致的电池液泄露会对驾驶人直接造成伤害，具有很大的危险性，值得注意。为保障驾驶人员的安全问题以及电动汽车的性能安全问题，电动汽车的各个功能安全问题、故障防护等多个方面都应该符合国家标准。

严格设计高压系统的电路并进行严格的监测，同时对硬件设计实验的相关规程应给出详细的规定。但是这些只是电动汽车中高压系统设计与布置层面的相关安全措施，由于在运行过程中周围的环境并不是理想状态还有许多不确定因素，单纯地靠这些表面措施还远远不能保障电动汽车的安全问题。因此，为了应对各种安全问题，最主要的是需要针对各种可能发生的安全隐患制定一套相关的管理规定与方法，能够对发生的故障有一个及时的判断并且迅速做出有效科学的保护措施，以便最大限度地保证生命财产安全。

从产品的设计之初到最后的测试售卖，都需对汽车高压系统中进行专业、全面的测试，各个阶段都有不同的检测方式，例如比较危险的测试状况，汽车行驶速度很高就可以将汽车放置在台架上并进行总成的测试。综合来讲，整个产品的完成都离不开高压测试，因此测试人员的专业素质也要有一定保障，可将测试人员分为初、中、高三个等级，三个等级人员操作权限也要有一定规定。对初等阶段的人员，只需负责关于汽车的驾驶问题以及简单操作或者充电等基础知识；中等操作人员则按照相关的操作文件一一执行；高等操作人员能够制作相关指导文件。

此外，目前在电动汽车开发实施过程中提出的防护措施非常零散，这使人们尤其是没有电动汽车技术背景的使用者对高压电安全问题缺乏一个系统的认识，一定程度上限制了电动汽车的发展和普及。在后续发展中，需要着重解决以下几个问题：（1）目前对高压系统电击形式的分析尚未全面。因此，对电气系统的电击危险性还需要进行更加全面、更加深入的定量分析，才能更加有效地指导工程实践。（2）由于电动汽车高压系统的等效绝缘电阻与整个系统的工作状态密切相关，并且系统高压母线上的干扰非常大，这对绝缘监测系统的设计、测试与完善提出了很高的要求。（3）目前的些法规和标准是在工业、动力机车等领域中的标准、法规基础上形成的，对电动汽车的适用性仍有待完善。（4）目前的电动汽车开发中，关于电安全设计的方法和流程还不系统，提出的设计方案较为零散，因此需要形成系统的电动汽车高压电安全设计方法和流程，建立完善的电安全防护与管理体系。

五、结语

随着科技的发展与进步，各类自动电子设备被越来越多地运用于汽车的各个部位，大量的新兴技术设备能够对新型能源汽车的优化产生积极的作用，例如汽车整体的安全性、稳定性，操纵的方便快捷以及动力更加充足等，让汽车变得更加符合人的需要，更貼近实际。总的来说，新能源汽车已经逐渐走进人们的生活中，随着中国新能源汽车产业的发展，厂家的技术水平越来越高，通过积极贯彻ISO26262国际标准，中国新能源汽车成熟的生态圈必将形成，纯电动汽车的安全性及普及率也会越来越高。

参考文献：

[1]朱建新，郑荣良，卓斌，等.电动汽车高压电安全诊断与控制策略的研究[J].汽车工程，2007（4）：308-312.

[2]田令，张梦洁.新能源汽车技术发展现状和趋势[A].第三届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C]，2006：1-6.