纯电动汽车高压电气系统安全设计
新能源汽车高压系统的电源管理与控制技术
充电控制技术
充电方式选择
根据电池特性和实际需求 ，选择合适的充电方式， 如恒流充电、恒压充电或 脉冲充电等。
充电速率控制
通过控制充电电流和电压 ，实现快速充电，同时避 免对电池造成损害。
充电安全保护
在充电过程中实时监测电 池状态，确保充电安全， 防止过充、过热等危险情 况发生。
新能源汽车高压系 统的电源管理与控 制技术
contents
目录
• 新能源汽车高压系统概述 • 电源管理关键技术 • 控制技术策略与实现 • 高压系统安全与保护措施 • 实验验证与性能评估 • 总结与展望
01
新能源汽车高压系统概述
高压系统定义与组成
高压系统定义
新能源汽车高压系统是指车辆中电压等 级在300V以上的电气系统，主要包括动 力电池、电机、高压配电盒、充电机等 部件。
高压安全防护措施
采用高压互锁、高压切断等装置，确 保在紧急情况下能够迅速切断高压电 源。同时，设置明显的高压警示标识 ，提醒人员注意高压危险。
故障诊断与处理机制
故障诊断
通过实时监测高压系统的电压、电流、温度等参数，结合故障诊断算法，及时 发现并定位故障。
故障处理
根据故障诊断结果，采取相应的处理措施，如切断故障部分电源、启动备用系 统等，确保车辆和人员的安全。
根据实验结果，讨论高压系统的电源管理与控制 技术的优缺点及改进方向，为实际应用提供指导 。
展望与未来工作
基于实验结果和讨论，展望高压系统电源管理与 控制技术的未来发展趋势，并提出下一步的研究 方向和工作计划。
06
总结与展望
研究成果总结
电动汽车高压线束技术规范
Q/TEV 湖南南车时代电动汽车股份有限公司企业标准Q/TEV 157—2014 电动汽车高压线束设计规范2014-04-30发布2014-05-15实施目次前言 (II)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 应满足的功能要求及应达到的性能要求 (2)5 设计输入、输出要求 (4)6 装配要求 (6)7 关键件选用规范要求 (7)8 设计计算 (7)9 安装、试验要求 (9)10 安全使用要求 (10)前言本规范由湖南南车时代电动汽车股份有限公司技术管理部提出并归口。
本规范由湖南南车时代电动汽车股份有限公司技术中心电气技术部负责起草。
本规范主要起草人：谭志红、张群政、汪帆、吕永宾、张沛伟电动汽车高压线束技术规范1 范围本规范规定了电动汽车高压线束设计过程中涉及到的符号、代号、术语及其定义，设计准则，布置要求，结构设计要求，材料选用要求，性能设计要求，设计计算方法，安全使用要求等。
本规范适用于湖南南车时代电动汽车股份有限公司生产的各类新能源客车。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 2423.17 电工电子产品基本环境试验规程-盐雾试验GB 4208 外壳防护等级（IP代码）GB/T 12528-2008 交流额定电压3kV及以下轨道交通车用电缆GB 14315 电力电缆导体用压接型铜、铝接线端子和连接管GB/T 14691 技术制图字体GB/T 18384.2 电动汽车安全要求第2部分功能安全和故障防护GB/T 18384.3 电动汽车安全要求第3部分人员触电防护GB/T 18487.1 电动车辆传导充电系统一般要求GB/T 18487.2 电动车辆传导充电系统电动车辆与交流直流电源的连接要求GB/T 18488.1 电动汽车车用电机及其控制器技术条件GB/T 19596 电动汽车术语QC/T 413 汽车电气设备基本技术条件Q/TEV 100 整车产品图样及技术文件编号规则Q/TEV 31306 电动汽车线束号编号规则Q/TEV 31307 电动汽车动力系统线号编号规则SAE J1654 高压电缆 High Voltage Primary CableSAE J1673 电动汽车高压电缆总成设计 High Voltage Automotive Wiring Assembly Design SAE J1742 道路车辆车载电线束高压连接-试验方法和一般性能要求 Connections for High Voltage On-Board Vehicle Electrical Wiring Harnesses-Test Methods and General Performance Requirements3 术语和定义3.1 工作电压在任何正常工作状态下，电气系统可能产生的交流电压（均方根值rms）或直流电压的最高值（不考虑瞬时电压）。
2024版年度新能源汽车高压安全与防护教案完整版
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紧急情况下的处理措施
01
02
03
04
立即切断电源
在发现高压系统异常或事故时， 应立即切断电源，防止事故扩
大。
疏散人员
将现场人员疏散到安全区域， 避免触电或其他安全事故发生。
使用绝缘工具
在处理高压系统事故时，应使 用绝缘工具进行操作，防止触
10
03
新能源汽车高压系统组成与工作原理
2024/2/3
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高压电池组成及工作原理
高压电池种类与特点
介绍锂离子电池、镍氢电池等常见新能源汽车高压电池的种类及其 特点。
高压电池结构
详细阐述高压电池的内部结构，包括正负极材料、隔膜、电解液等 组成部分。
工作原理
解释高压电池在充放电过程中的工作原理，以及电池管理系统（BMS） 对电池状态进行监控和管理的机制。
高压部件布局
将高压部件布置在车身结构较为安 全的区域，避免在碰撞时受到直接 冲击，同时采用防护罩、绝缘材料 等进行隔离保护。
16
电气设备安全防护设计
高压电气系统隔离
采用高压电气系统隔离技 术，将高压电路与车身、 底盘等隔离，避免漏电、 短路等安全隐患。
2024/2/3
高压部件绝缘保护
对高压部件进行绝缘处理， 如使用绝缘材料包裹、喷 涂绝缘漆等，提高电气系 统的绝缘性能。
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充电系统组成及工作原理
01
充电系统种类
介绍新能源汽车的充电方式，包括慢充、快充、无线充电等。
02
组成结构
详细阐述充电系统的内部组成，包括充电口、充电线路、充电桩等部分。
新能源车辆高压安全设计
随着人们环保意识的提高，以及国家能源战略安全考虑，发展新能源汽车是大势所趋。
然而无论哪种车辆，安全性始终是第一位的。
新能源汽车新增高压电气部件和工作模式，增加了高压安全风险、高压电驱动系统，新增了高压部件电磁干扰风险。
本文对新能源汽车高压存在的风险进行识别分析，并通过实例阐述解决高压安全风险的设计方法。
1 电动汽车高压安全风险定义纯电动汽车高压电气系统主要包括动力电池组、电驱动系统、配电系统、DC/DC直流转直流系统、DC/AC直流转交流系统（主要应用于电动空气压缩机系统、电动转向油泵系统）、空调暖风系统等。
纯电动汽车电压等级高，动力电池一般在300～600VDC，电流瞬时值可达百安级。
人体能承受的安全电压为36V，人体的电阻普遍在1000～3000Ω，相当于人体能承受的最大电流为36mA。
因此，纯电动新能源车辆的高压安全设计，是设计过程中至关重要的环节。
高压安全存在以下危险：电气危害，包括接触危险（如触电、烧伤等）和非接触危险（如高压与低压没有绝缘、高压连接器电弧危险、高压网络错误连接等)；热危害，包括高压过压、欠压、过温、过流及电芯质量导致的热失控，电气部件的热辐射等；化学危害，由动力电池产生有害气体、电解液泄漏等；高压风险相关功能安全需求。
【摘要】通过对电动汽车高压安全风险的识别及风险评估分析，进行高压安全设计分类，并给出高压安全设计的方法。
2 电动汽车高压安全风险评估高压安全相关系统的功能所要达到的安全指示，由汽车安全完整性等级ASIL来衡量。
分析ASIL等级需考虑3个因素：严重性、曝光率以及可控性，每个因素按照可以将其分为不同的等级。
ASIL分为A、B、C、D四个等级，其中A为最低安全等级，D为最高安全等级。
3 电动汽车高压安全系统设计3.1 高压安全遵守的原则高压安全在总布置时需要遵守以下原则：运动零部件：运动包络与周围零部件间隙宜大于30mm或以上距离。
表面锋利的零部件：与周边零部件间隙宜大于20mm或以上距离。
电动汽车高压电安全系统设计要求(接触防护)
电动汽车高压电安全系统设计要求(接触防护)秦振海;耿志勇;李隽杰【摘要】在电动汽车设计开发过程中,电动汽车高压电安全系统设计是保障整车安全的重点,文章对高压部件和电压电缆的防护提出具体实施方案,并对其做出详细规定和要求,在高压部件和高压电缆的防护方面,形成一套完整的电动汽车高压电安全技术解决方案.【期刊名称】《汽车电器》【年(卷),期】2018(000)011【总页数】5页(P1-5)【关键词】电动汽车;高压电缆;高压互锁;碰撞安全【作者】秦振海;耿志勇;李隽杰【作者单位】陕西汽车集团有限责任公司,陕西西安710200;陕西汽车集团有限责任公司,陕西西安710200;陆军装备部车船局驻西安地区军代室,陕西西安710200【正文语种】中文【中图分类】U469.72电动汽车是指由搭载蓄电池提供电力驱动的汽车，工作电压高达几百伏，远远高于安全电压。
一旦高压电路发生绝缘、短路及漏电等情况，直接危及驾乘人员的生命安全。
因此电动汽车高压安全设计显得尤为重要。
1 高压电安全设计1.1 防护设计电动汽车车身及各大总成应有足够的强度，一方面来抵抗发生碰撞时造成的冲击，另一方面防止二次事故的发生。
1.2 高压部件的要求1.2.1 高压部件的壳体强度要求参考GB 11551－2014的《乘用车正面碰撞的乘员保护》及GB 20071－2006的《汽车侧面碰撞的乘员保护》碰撞试验条件要求初速度为50km／h，瞬间撞击能量可达到30～60kJ，预抵抗吸收如此大的撞击能量，对整车驾驶室、车架、侧防护及高压部件机械强度有很严格的要求。
一般高压部件的壳体强度要求应能承受不低于10 kPa的压强，不发生明显的塑性变形。
1.2.2 高压电源的安装位置要求高压电源（动力蓄电池、增程器、氢燃料反应堆）最好安装在车架的两纵梁之间和后桥之前、前桥之后，在很大程度上可减轻或防止外部碰撞造成的损伤。
如整车布置没法满足此要求，必须在高压电源的外围另外增加高强度辅助防护围挡。
纯电动汽车高压回路安全监测系统设计
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａｉ ｍｉ ｎ ｇ ａ ｔ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｉ ｎ ｇ ｈ ｉ ｇ ｈ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｉ ｒ ｎ ｇ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｕ ｒ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ， ｉ ｎ ｓ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｉ ｒ ｎ ｇ ， ｐ ｒ ｅ — ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｉ ｎ ｇ ， ｈ ｉ ｇ ｈ ＆ ｌ ｏ ｗ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｈ ｉ ｇ ｈ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｌ ｏ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｗｅ ｒ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｅ ｄ． ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｉｎ ｒ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ
新能源汽车高压安全设计及检验
一、信息收集
（二）高压互锁系统 1.宝马i3电动汽车高压互锁系统
宝马i3电动汽车高压互锁系统如 图3-1所示。
图3-1 宝马i3电动汽车高压互锁系统 1-高电压安全插头(“售后服务时断开连接”)；2-前部熔断丝支架；3-安全型蓄电池接线柱SBK；4-12V蓄电池；
5-智能型蓄电池传感器IBS；6-碰撞和安全模块ACSM；7-高电压蓄电池单元；8-蓄能器管理电子装置SME； 9-蓄能器管理电子装置内用于高电压触点监控检测信号的信号发生器；10-蓄能器管理电子装置内用于高电压触点监
一、信息收集
（一）宝马电动汽车高压绝缘监控系统的工作原理
在电动车辆中，高压电的正负两极与车身绝缘，因此，通过测量高压电的 正负两极与车身之间的电压就可以判断出是否存在绝缘故障。
安全盒S-BOX在高电压系统启用期间通过定期（约每隔5s）测量电阻两端 的电压进行绝缘监控（间接绝缘监控），安全盒S-BOX通过局域 CAN 将相关 结果发至高压电池管理单元（SME控制单元），并对这些测量结果进行分析。 在此车辆搭铁作为参考电位使用，因此为了确保测量准确，防止因存在电势差 而造成的触电危险，在高压组件的外壳或者可导电的外盖等部件之间都必须采 用等电位导线与车身支架相连的方式，以达到等电位的效果。在欧盟， ECER100中针对等电位也作出了相关规定，要求高压组件外壳至车身任一点之 间的电阻不大于0.10Ω。只有在各高压部件都满足等电位要求的情况下，这种 监控方式才能确定所有高压组件出现的绝缘故障。
2新能源汽车高压安全
IT网络系统要求高压用电设备要等电位联结， 等电位联结是将电气装置外露的金属及可导电部 分与人工或自然接地体同导体连接起来，以达到 减少电位差，称为等电位联结。
注意：高压部件的等电位联结螺栓的扭紧力矩 应符合维修手册标准要求，没有正确拧紧电位补 偿螺栓会造成生命危险。再次安装时，需要彻底 清洁螺栓接触面以及螺纹孔内部，按照标准拧紧 扭矩拧紧电位补偿螺栓，并让另一个人检查扭矩， 两位人员在文档上进行记录和签名。
高压电缆屏蔽
因为新能源车高压和大的交流产生的 电磁场干扰，以及电器元器件的快速 通断产生的电磁干扰，考虑到电磁干 扰的因素，整个高压系统均由屏蔽层 全部包覆。
高压线束采用橙色线缆并用橙色波纹管对其进行防护。 同时高压连接器也标识为橙色，起到警示作用。 高压连接器防护等级设计要求满足IP67，保证防尘和涉水安全。 IP指防护安全级别，IP后的第一个数字为固态防护等级，第二个数字为液态防护等级
B级电压的电能存储系统，应标记的符号。符号的底色为黄色，边框和箭头为黑色。 B级电压电路中电缆和线束的外皮应用橙色加以区别
基本防护方法
单点失效保护
电容耦合保护 漏电保护
0 2
新能源汽车
安全设计
01
高压设备安全设计
基本防护方法
动力电池模组框架保护 承受700MPA压力
高压电缆连接
高压正极和高压负极使用各自单独的 高压电缆（高压线），高压正极和高 压负极通过各自单独的导线与高压部 件相连接，车身不用作搭铁
动力电池充电提醒灯
动力电池绝缘报警灯
12V蓄电池充电指示灯
乘员远离车辆报警灯
动力电池内部故障报警灯
动力系统报警灯
电动机故障灯
0 3
新能源汽车
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纯电动汽车高压电气系统安全设计
发表时间：2018-07-18T14:10:55.687Z 来源：《电力设备》2018年第7期作者：吴玉成[导读] 摘要：现代电动轿车一般分为纯电动轿车、混合动力轿车、燃料电池电动轿车、外接式可充电混合动力轿车及增程式电动轿车。
（广东亿鼎新能源汽车有限公司广东惠州 516000）摘要：现代电动轿车一般分为纯电动轿车、混合动力轿车、燃料电池电动轿车、外接式可充电混合动力轿车及增程式电动轿车。
纯电动轿车是指彻底由蓄电池供给电力驱动的电动轿车，作业电压高达几百伏，远远高于安全电压。
且高压体系作业时放电电流有可能到达数十安，乃至高达上百安。
当高压电路发作绝缘、短路及漏电等状况时，会直接对驾乘人员的人身生命财产安全形成损害。
因而，在规划高
压体系和对高压体系要害部件进行选型时，不只要满足整车驱动的要求，还有必要保证驾乘人员和轿车运转环境安全。
因而，纯电动轿车整车的电气体系安全性已成为评价纯电动轿车安全性的一项重要目标。
关键词：纯电动；轿车高压；电气体系；安全规划。