摘 要：汽車的安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)是汽車設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵部分，影響到整個(gè)汽車的安全性能。文章對(duì)純電動(dòng)車的汽車安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行分析和探討，旨在為汽車的安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供一定的理論支持。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；汽車設(shè)計(jì)；安全系統(tǒng)

引言

隨著國(guó)民生活水平的不斷提高，汽車在人們生活中的普及程度越來越高，傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車帶來的環(huán)境污染及能源問題越來越突出，但是人們對(duì)汽車的需求越來越大，因此在汽車開發(fā)過程中開始不斷更新技術(shù)，純電動(dòng)汽車是未來汽車發(fā)展的重要方向，電動(dòng)汽車的環(huán)保性能以及能源替代性較好，純電動(dòng)汽車成為汽車研究的主要趨勢(shì)。在純電動(dòng)汽車的研究過程中，汽車的安全系統(tǒng)是一個(gè)十分重要的方面，電動(dòng)汽車在使用的過程中面臨的安全隱患也比較多，比如車輛在充電及行駛過程中出現(xiàn)碰撞、翻車等事故，很可能使得汽車的線路出現(xiàn)短路、漏電、燃燒等各種安全問題，從而對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來威脅。因此在電動(dòng)汽車的研究過程中，應(yīng)該要積極加強(qiáng)對(duì)汽車的安全系統(tǒng)的研究和開發(fā)，使得汽車的安全性能更高。

1 純電動(dòng)汽車的安全隱患

純電動(dòng)汽車在能源性以及環(huán)境危害性上相對(duì)于內(nèi)燃機(jī)汽車而言要好一些，但是其運(yùn)行過程中的安全隱患也比較大。其主要的安全隱患有幾個(gè)方面。

第一，動(dòng)力系統(tǒng)高壓短。當(dāng)電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)部的高壓線路出現(xiàn)短路的時(shí)候，就很有可能會(huì)導(dǎo)致電池出現(xiàn)瞬間電流增大的現(xiàn)象，這個(gè)時(shí)候的動(dòng)力電池以及高壓線束的溫度會(huì)升高，很有可能會(huì)造成電池以及高壓線束的燃燒，嚴(yán)重的時(shí)候還可能會(huì)導(dǎo)致電池爆炸。短路的時(shí)候還可能出現(xiàn)漏電，這也會(huì)對(duì)人們的生命帶來威脅。

第二，發(fā)生碰撞或翻車。當(dāng)汽車在運(yùn)行的時(shí)候不幸出現(xiàn)了碰撞以及翻車問題，則很有可能會(huì)導(dǎo)致高壓短路，這個(gè)時(shí)候動(dòng)力系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生很大的熱量，而且存在燃燒以及爆炸的危險(xiǎn)，而且還可能會(huì)導(dǎo)致各種零件的脫落，對(duì)乘員造成觸電傷害。發(fā)生碰撞以及翻車情況時(shí)候，從機(jī)械物理的角度來講，也會(huì)對(duì)乘員產(chǎn)生傷害。

第三，涉水或遭遇暴雨。當(dāng)電動(dòng)汽車在運(yùn)行或者靜止的過程中遇到暴雨、涉水等問題的時(shí)候，水汽對(duì)汽車會(huì)產(chǎn)生侵蝕，因此會(huì)使得高壓的正極與負(fù)極之間出現(xiàn)絕緣電阻變小甚至短路的情況，最終可能會(huì)導(dǎo)致電池出現(xiàn)燃燒、漏液等情況，嚴(yán)重的時(shí)候還會(huì)出現(xiàn)爆炸問題。

第四，充電時(shí)車輛的無意識(shí)移動(dòng)。純電動(dòng)汽車的動(dòng)力來源是電能，需要充電才能驅(qū)動(dòng)汽車，但是電動(dòng)汽車還可能存在的一個(gè)問題就是充電的時(shí)候汽車發(fā)生移動(dòng)，如果出現(xiàn)這種現(xiàn)象，則會(huì)使得充電電纜斷裂，使乘員以及車輛周圍人員遭受觸電風(fēng)險(xiǎn)。

第五，車輛的扭矩安全。純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)是通過電機(jī)的旋轉(zhuǎn)來產(chǎn)生電能，從而驅(qū)動(dòng)汽車的，電機(jī)不僅可以實(shí)現(xiàn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，也可以實(shí)現(xiàn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，電動(dòng)汽車的前進(jìn)以及后退一般都是通過改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向來實(shí)現(xiàn)的，因此需要對(duì)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行準(zhǔn)確的控制才能實(shí)現(xiàn)正確的驅(qū)動(dòng)。但是當(dāng)前很多電動(dòng)車會(huì)出現(xiàn)突然改變旋轉(zhuǎn)方向的情況。

2 純電動(dòng)汽車的安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 維修安全

維修安全是純電動(dòng)汽車安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要內(nèi)容，主要指的是高壓安全，工作人員在對(duì)汽車進(jìn)行操作的時(shí)候，必須要確保這個(gè)汽車本身的電壓是處于安全范圍內(nèi)的，以防對(duì)汽車的使用人員產(chǎn)生影響。為此，在這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，應(yīng)該要注意安裝維修開關(guān)，當(dāng)汽車的維修開關(guān)斷開的時(shí)候，汽車的電力輸出就處于中斷的狀態(tài)，可以有效地防止出現(xiàn)高壓危險(xiǎn)。

2.2 碰撞安全

碰撞是電動(dòng)汽車很容易出現(xiàn)的一種安全問題，當(dāng)出現(xiàn)碰撞的時(shí)候，不僅對(duì)人們產(chǎn)生機(jī)械傷害，還容易出現(xiàn)漏電。車輛的安全系統(tǒng)中應(yīng)該要包括碰撞安全的防護(hù)。對(duì)于電動(dòng)汽車而言，可以將慣性開關(guān)串聯(lián)到高壓接觸器的供電回路中，一旦發(fā)生了碰撞事故，則可以使得慣性開關(guān)立即斷開，從而切斷高壓接觸器的供電電源，使得汽車的蓄電池的高壓輸出自動(dòng)斷開，保證了乘員的安全，防止出現(xiàn)觸電現(xiàn)象。

2.3 電氣安全

純電動(dòng)汽車的電氣安全是關(guān)鍵的部分，一方面要防止人員出現(xiàn)觸電的額為限，另一方，要保證運(yùn)行、碰撞以及維修過程中的電氣安全。在電氣系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)過程中可以從以下幾個(gè)方面著手。第一，汽車中的高壓零部件的接插件應(yīng)當(dāng)滿足IP67的要求，可以防止觸電，同時(shí)可以防水、防塵。第二，在動(dòng)力蓄電池與外部高壓回路之間安裝高壓接觸器，確保沒有開車意圖或者充電意圖時(shí)，車輛內(nèi)除了電池以外都沒有高電壓。只有當(dāng)觸動(dòng)了開始檔或者對(duì)電池進(jìn)行充電的時(shí)候，才會(huì)使得接觸器閉合，開始正常工作。第三，高壓系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)預(yù)充電回路，一旦動(dòng)力蓄電池準(zhǔn)備開始輸出高壓電，則應(yīng)該首先要經(jīng)過回路對(duì)電池外部的高壓系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)充電，防止高壓回路瞬間充電而被燒毀。第四，設(shè)計(jì)絕緣電阻檢測(cè)系統(tǒng)。絕緣電阻檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是為了保證人員免遭觸電風(fēng)險(xiǎn)。第五，加強(qiáng)短路保護(hù)器的安裝。當(dāng)汽車的高壓系統(tǒng)出現(xiàn)短路情況的時(shí)候，可以通過保護(hù)器熔斷來實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)功能。第六，高壓互鎖回路設(shè)計(jì)。這個(gè)系統(tǒng)也是為了保護(hù)高壓安全，當(dāng)高壓互鎖回路被切開的時(shí)候，乘員以及維修人員很有可能觸電，因此電池的管理單元在檢測(cè)到各種斷開信號(hào)之后，應(yīng)該要立即斷開相應(yīng)的高壓觸電器，切斷高壓輸出。如圖1所示，在設(shè)計(jì)的時(shí)候可以設(shè)計(jì)三個(gè)高壓互鎖回路，分別是HVIL_A，放電回路，HVILB，慢充回路，HVIL_C，快充回路。

2.4 功能安全設(shè)計(jì)

第一，扭矩安全設(shè)計(jì)，為了防止汽車出現(xiàn)期望之外的運(yùn)動(dòng)，則應(yīng)該要在汽車的安全系統(tǒng)中加入扭矩安全管理系統(tǒng)，比如可以設(shè)計(jì)兩個(gè)CPU，主CPU是整車進(jìn)行控制的，而從CPU主要負(fù)責(zé)計(jì)算整車的扭矩需求，兩個(gè)CPU都可以進(jìn)行扭矩計(jì)算，當(dāng)兩個(gè)計(jì)算結(jié)果之間的差距不大時(shí)可以認(rèn)定為安全，一旦出現(xiàn)差距較大的現(xiàn)象，則需要進(jìn)行檢查。第二，充電安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在充電的時(shí)候很容易出現(xiàn)車輛移動(dòng)的情況，對(duì)此，應(yīng)該要對(duì)車輛的充電安全進(jìn)行控制?？梢赃M(jìn)行以下設(shè)計(jì)，比如只有將車輛的檔位放在P檔的時(shí)候才能充電；在充電的過程中不允許閉合控制高壓電輸出的接觸器等，從而實(shí)現(xiàn)充電安全保護(hù)。

3 結(jié)束語

綜上所述，電動(dòng)汽車是當(dāng)前汽車行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)，電動(dòng)汽車存在的安全隱患較多，在進(jìn)行汽車開發(fā)設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該要加強(qiáng)對(duì)安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)各種問題進(jìn)行考慮，從而不斷提高汽車的安全性能。

參考文獻(xiàn)

[1]沈延，張劍鋒，冷宏祥.純電動(dòng)汽車安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].上海汽車，2012（6）.

[2]田子.電動(dòng)汽車離我們有多遠(yuǎn)[J].百科知識(shí)，2010（5）.

[3]師曉霞.電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化：在求索中前行[J].新經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2003（7）.