纯电动汽车安全系统设计

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1、纯电动汽车安全系统设计沈延张剑锋冷宏祥(上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海201804)【摘要】详细分析纯电动汽车可能存在的安全隐患，设计的纯电动汽车的安全系统包含4大部分：维修安全、碰撞安全、电气安全和功能安全，同时还对每一部分进行详细分析和设计。通过这套安全系统可保证纯电动车在多种异常工况以及充电情况下车辆和相关人员的安全。【Abstract】Thepotentialsafetyfailuremodesofelectricvehicleareanalyzed．Thesafetysys—temconsistsoffo

2、urparts：maintenancesafety，crashsafety，electricalsafetyandfunctionsafety．Meanwhile，eachpartofsafetysystemisclearlyanalyzedandelaborated．Withthehelpofthissafetysystem，thesafetyofhumanandvehiclecanbeensuredunderfailuredangerousscenariosandchargingconditions．【关键词】纯电动汽

3、车安全系统碰撞doi：10．3969／j．issn．1007-4554．2012．06．02行系统的研究具有重要意义。0引言目前世界各地的汽车企业和研究组织对电动汽车安全的研究主要集中在电池等零部件领域，关于纯电动汽车安全系统设计的研究还处于起步随着国民生活水平的不断提高，汽车已经日渐成为人们的生活必需品；随着传统内燃机汽车阶段。本文将从系统设计角度出发，针对纯电动汽车动力系统的技术特点，设计出一套适用于使带来的环境污染及能源短缺问题越来越突出，电用锂电池的电动汽车特有的安全系统，保证车辆动汽车以其良好的环保特性和能源替代

4、特性而备在充电和行驶过程中人员的安全。受关注。如何开发出安全、经济且满足用户需求的电动汽车已成为各国政府和汽车行业研究的新课题。1电动汽车的危险工况及潜在安全汽车安全作为现代汽车技术研究的3个重点隐患方向之一，在全世界范围内受到广泛关注。相比于传统内燃机汽车，由于动力系统的特殊性，电动相比于传统内燃机汽车，在危险工况下或车汽车的安全系统设计更为复杂；如果车辆在充电辆发生故障时，电动汽车发生危险的不同点在于及行驶过程中出现碰撞、翻车等事故，可能造成动可能存在的高压电安全隐患，因此本文主要讨论力系统的短路、漏电、燃烧、爆炸等，

5、由此对乘员造的是高压电系统的安全设计。成电伤害、化学伤害、燃烧伤害等。因此在电动汽1．1动力系统高压短路车的研究开发过程中，对电动汽车的安全设计进当电动汽车动力系统的高压线短路时，将会收稿日期：2012—04—13上海汽车2012．06·7·瑟嚣导致动力电池瞬问大电流放电，此时动力电池和1所示。高压线束的温度迅速升高，将会导致动力电池和驾驶员需求高压线束的燃烧，严重时还可能会引起电池爆炸。若动力电池的高压母线与车身短路，乘员可整车控制器能会触碰到动力电池的高压电，从而产生触电伤管嚣理单兀}f控制器目r_-i害。1．2发生碰

6、撞或翻车动力EiPrC)：lI热器查If当电动汽车发生碰撞或翻车时，可能导致动]，控制器『』压力系统高压短路，此时动力系统瞬间产生大量热量，存在发生燃烧甚至爆炸的风险；此外还可能造图1纯电动汽车结构原理图成高压零部件脱落，对乘员造成触电伤害。如果动力电池受到碰撞或因为燃烧导致温度过高，有根据以上分析，电动汽车存在的安全风险包可能造成电池电解液的泄露，对乘员造成伤害；发括：高压系统短路、高压系统绝缘故障、高压系统生碰撞或翻车还会对乘员造成机械伤害，这类伤脱落、高压充电风险、扭矩输出风险。根据这些风害可参照传统内燃机汽车的机械

7、伤害来研究。险本文设计如图2所描述的电动汽车安全系统。1．3涉水或遭遇暴雨当电动汽车遇到涉水、暴雨等工况时，由于水纯电动汽车安全系统汽侵蚀，高压的正极与负极之间可能出现绝缘电维修安全Il碰撞安全fl电气安全jl功能安全Ji其他阻变小甚至短路的情况，可能引起电池的燃烧、漏液甚至爆炸，若电流流经车身，可能使乘员遭受触电风险。蔫保护jll』保护}f1l嚣保护lI；l簇保暴护¨的萤求il鬃策略lI⋯～c1．4充电时车辆的无意识移动图2纯电动汽车安全系统架构当车辆在充电时，如果车辆发生移动，可能会造成充电电缆断裂，使乘员以及车辆周围

8、人员遭本文所设计的纯电动汽车安全系统主要由4受触电风险；若充电电缆断裂前正在进行大电流部分组成：维修安全、碰撞安全、电气安全和功能充电，还可能造成电池的高压接触器粘连，从而进安全。一步增加人员的触电风险。1．5车辆的扭矩安全3安全系统设计方案纯电动汽车的驱动是通过电机旋转实现的，由于电机既可顺时针旋转也