纯电动汽车安全系统设计
汽车的安全系统设计是汽车设计的一个关键部分，影响到整个汽车的安全性能。

文章对纯电动车的汽车安全系统的设计方法进行分析和探讨，旨在为汽车的安全系统设计提供一定的理论支持。

标签：电动汽车；汽车设计；安全系统
引言
随着国民生活水平的不断提高，汽车在人们生活中的普及程度越来越高，传统的内燃机汽车带来的环境污染及能源问题越来越突出，但是人们对汽车的需求越来越大，因此在汽车开发过程中开始不断更新技术，纯电动汽车是未来汽车发展的重要方向，电动汽车的环保性能以及能源替代性较好，纯电动汽车成为汽车研究的主要趋势。

在纯电动汽车的研究过程中，汽车的安全系统是一个十分重要的方面，电动汽车在使用的过程中面临的安全隐患也比较多，比如车辆在充电及行驶过程中出现碰撞、翻车等事故，很可能使得汽车的线路出现短路、漏电、燃烧等各种安全问题，从而对人们的生命财产安全带来威胁。

因此在电动汽车的研究过程中，应该要积极加强对汽车的安全系统的研究和开发，使得汽车的安全性能更高。

1 纯电动汽車的安全隐患
纯电动汽车在能源性以及环境危害性上相对于内燃机汽车而言要好一些，但是其运行过程中的安全隐患也比较大。

其主要的安全隐患有几个方面。

第一，动力系统高压短。

当电动汽车的动力系统内部的高压线路出现短路的时候，就很有可能会导致电池出现瞬间电流增大的现象，这个时候的动力电池以及高压线束的温度会升高，很有可能会造成电池以及高压线束的燃烧，严重的时候还可能会导致电池爆炸。

短路的时候还可能出现漏电，这也会对人们的生命带来威胁。

第二，发生碰撞或翻车。

当汽车在运行的时候不幸出现了碰撞以及翻车问题，则很有可能会导致高压短路，这个时候动力系统会产生很大的热量，而且存在燃烧以及爆炸的危险，而且还可能会导致各种零件的脱落，对乘员造成触电伤害。

发生碰撞以及翻车情况时候，从机械物理的角度来讲，也会对乘员产生伤害。

第三，涉水或遭遇暴雨。

当电动汽车在运行或者静止的过程中遇到暴雨、涉水等问题的时候，水汽对汽车会产生侵蚀，因此会使得高压的正极与负极之间出现绝缘电阻变小甚至短路的情况，最终可能会导致电池出现燃烧、漏液等情况，严重的时候还会出现爆炸问题。

第四，充电时车辆的无意识移动。

纯电动汽车的动力来源是电能，需要充电
才能驱动汽车，但是电动汽车还可能存在的一个问题就是充电的时候汽车发生移动，如果出现这种现象，则会使得充电电缆断裂，使乘员以及车辆周围人员遭受触电风险。

第五，车辆的扭矩安全。

纯电动汽车的驱动是通过电机的旋转来产生电能，从而驱动汽车的，电机不仅可以实现顺时针旋转，也可以实现逆时针旋转，电动汽车的前进以及后退一般都是通过改变电机的旋转方向来实现的，因此需要对电机的旋转方向进行准确的控制才能实现正确的驱动。

但是当前很多电动车会出现突然改变旋转方向的情况。

2 纯电动汽车的安全系统设计
2.1 维修安全
维修安全是纯电动汽车安全系统设计的一个重要内容，主要指的是高压安全，工作人员在对汽车进行操作的时候，必须要确保这个汽车本身的电压是处于安全范围内的，以防对汽车的使用人员产生影响。

为此，在这个系统的设计上，应该要注意安装维修开关，当汽车的维修开关断开的时候，汽车的电力输出就处于中断的状态，可以有效地防止出现高压危险。

2.2 碰撞安全
碰撞是电动汽车很容易出现的一种安全问题，当出现碰撞的时候，不仅对人们产生机械伤害，还容易出现漏电。

车辆的安全系统中应该要包括碰撞安全的防护。

对于电动汽车而言，可以将惯性开关串联到高压接触器的供电回路中，一旦发生了碰撞事故，则可以使得惯性开关立即断开，从而切断高压接触器的供电电源，使得汽车的蓄电池的高压输出自动断开，保证了乘员的安全，防止出现触电现象。

2.3 电气安全
纯电动汽车的电气安全是关键的部分，一方面要防止人员出现触电的额为限，另一方，要保证运行、碰撞以及维修过程中的电气安全。

在电气系统的安全设计过程中可以从以下几个方面着手。

第一，汽车中的高压零部件的接插件应当满足IP67的要求，可以防止触电，同时可以防水、防尘。

第二，在动力蓄电池与外部高压回路之间安装高压接触器，确保没有开车意图或者充电意图时，车辆内除了电池以外都没有高电压。

只有当触动了开始档或者对电池进行充电的时候，才会使得接触器闭合，开始正常工作。

第三，高压系统中应当设计预充电回路，一旦动力蓄电池准备开始输出高压电，则应该首先要经过回路对电池外部的高压系统进行预充电，防止高压回路瞬间充电而被烧毁。

第四，设计绝缘电阻检测系统。

绝缘电阻检测系统的设计是为了保证人员免遭触电风险。

第五，加强短路保护器的安装。

当汽车的高压系统出现短路情况的时候，可以通过保护器熔断来实现安全保护功能。

第六，高压互锁回路设计。

这个系统也是为了保护高压安全，当高压互锁回路被切开的时候，乘员以及维修人员很有可能触电，因此电池
的管理单元在检测到各种断开信号之后，应该要立即断开相应的高压触电器，切断高压输出。

如图1所示，在设计的时候可以设计三个高压互锁回路，分别是HVIL_A，放电回路，HVILB，慢充回路，HVIL_C，快充回路。

2.4 功能安全设计
第一，扭矩安全设计，为了防止汽车出现期望之外的运动，则应该要在汽车的安全系统中加入扭矩安全管理系统，比如可以设计两个CPU，主CPU是整车进行控制的，而从CPU主要负责计算整车的扭矩需求，两个CPU都可以进行扭矩计算，当两个计算结果之间的差距不大时可以认定为安全，一旦出现差距较大的现象，则需要进行检查。

第二，充电安全系统设计。

在充电的时候很容易出现车辆移动的情况，对此，应该要对车辆的充电安全进行控制。

可以进行以下设计，比如只有将车辆的档位放在P档的时候才能充电；在充电的过程中不允许闭合控制高压电输出的接触器等，从而实现充电安全保护。

3 结束语
综上所述，电动汽车是当前汽车行业发展的一个重要趋势，电动汽车存在的安全隐患较多，在进行汽车开发设计的时候应该要加强对安全系统的设计，对各种问题进行考虑，从而不断提高汽车的安全性能。

参考文献
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[2]田子.电动汽车离我们有多远[J].百科知识，2010（5）.
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