电动汽车电气系统安全标准体系的研究

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　　摘要：电动汽车安全事故的频繁发生引起了大众的关注，相对于传统汽车来说电动汽车更易危及乘员的生命，然而，现今，电动汽车的安全问题仍未得到很好的解决，电动汽车的安全仍是阻碍电动汽车发展的一个很重要的问题。在这样的背景
　　下，通过对电动汽车安全性进行分析和研究，制订电动汽车安全标准，开发标准管理信息系统对保障电动汽车行车可靠性、乘员的人身安全以及规范标准信息的管理有着十分重要的意义。
　　关键词：电动汽车，电气系统，安全标准体系，标准制订
　　电力驱动模块、车载电源模块以及辅助模块是构成电动汽车的电气系统的三个主要部分，其中，电力驱动模块是由驱动电机、电机控制器和传动系统等构成，其主要是让蓄电池实现电能与动能之间的相互转化，首先，由蓄电池贮存的电能转化为汽车的动能，然后在汽车制动过程中，其动能则转化为电能并再次贮存于蓄电池中;车载电源模块主要是由车载充电机、动力电池组和电池管理系统等构成，其功能是提供电能，保证电动汽车驱动电机、电池等部件的正常使用;而辅助模块的功能是为灯光、仪表等电动汽车其他辅助装置提供正常工作所需要的动力电源，它主要是由辅助电池和 DC/DC 功率变换器等构成。
　　1 动力电池
　　动力电池是电动汽车驱动能量的唯一能源，其性能直接影响电动汽车的续航能力以及安全性。蓄电池和燃料电池是当前市场上电动汽车主要使用的两类电源。其中，蓄电池用于储存能源，利用外界环境自我充电蓄能;燃料电池则是利用化学反应产生电能。其中，本文以动力蓄电池为主开展相关研究，而动力蓄电池主要包括磷酸铁锂电池和锂离子电池：
　　磷酸铁锂电池是将磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。磷酸铁锂具有非常稳定的分子结构，即使在高温或者过充状态下也能够保持分子结构，具有很强安全性。对比普通蓄电池，磷酸铁锂电池的使用寿命长、高温性能好、蓄能大、重量小、无记忆效果（随充随用）并且环保。
　　电动汽车使用的锂离子电池，主要通过离子的迁移来实现化学能与电能之间的转换，从而实现储能和放电。锂电子电池有较大的能量密度，所以平均输出电压高，自放电小，充电效率可达100%，循环性好，具有很大的功率输出，充电具有快速性，不含有害元素，又称为绿色电池，在电动汽车的动力电池中应用极为广泛。目前，银隆新能源电动汽车所使用的动力电池就是钛酸锂电池，其具有6分钟快充放、不起火不爆炸、30年长寿命、耐高温等优势，具有巨大的市场前景。
　　2 驱动电机
　　电动汽车中的驱动电机一般具有发电机和电动机双向功能，驱动电机在汽车启动和行进过程中将电能转化为动能，发挥电力驱动功能，而在制动或下坡滑行过程中将汽车的惯性动能转化为电能，发挥发电机功能。而且电动机与驱动控制器所组成的驱动系统是纯电动汽车中最为关键的部件，纯电动汽车的运行性能主要和驱动系统的型号、类别、性能等有关。运行性能对电动汽车的启动、稳定行驶、制动等性能有直接影响，驱动中的电能与动能的转化也受其影响。目前市场上常用的驱动电机主要有以下四种：
　　直流电动机是直流电转化为动能的电动机，通常由转子和定子两部分组成，具有很强的调速性能，可以根据电机需求进行人为调速，方便控制，同时具有较大的启动力矩，从而能够经济、均匀的实现调速，曾广泛应用与汽车电动领域。但由于其具有复杂的机械结构，保养、修理成本高，因而逐渐被淘汰。
　　交流异步电动机主要由转子、定子和结构间的间隙组成。工作原理是由定子通过三相电流产生旋转磁场，使得转子产生转矩。交流异步电动机相较于直流电动机，其结构简单，保养、修理成本低，工作效率高，而调速和控制性能较弱。市场上通常利用矢量控制方式控制异步电动机，使得它的可控性和调速范围都相对提高。
　　根据电流波形的不同，永磁式电动机有三种形式：一是永磁同步电机，它具有正弦波电流;二是无刷直流电机，它具有矩形脉冲波电流;三是混合式永磁电机，是前两者的结合。永磁电机在运行中不会产生火花，具有很高的安全性，能量密度大，工作效率高，在市场的应用也较广泛。
　　开关磁阻电机是当前的新型调速电机，结合了直流、交流电机的优势，与其他常用的驱动电气相比，开关磁阻电机的结构更为简单，具有调速范围大、效率高、可控性好、保養维修方便简单等优点。
　　3 DC/DC 功率变换器
　　DC/DC功率变换器是电动汽车电气系统电能输送和转换的重要结构，通过电池系统和DC/DC功率变换器共同构成电源系统为电动汽车的驱动系统，包括车灯、电池系统、车辆附属设备等供应电能。区别于传统的燃油汽车，电动汽车辅助蓄电池的充电是由动力蓄电池通过DC/DC功率变化器完成的，电动汽车DC/DC功率变换器一般具有以下特点：一是变化功率达，以确保电动汽车的动力性能;二是稳定性强，抗电磁干扰;三是可控性高，输出响应迅速;四是具有能量回馈功能，实现能量的再回收利用。 DC/DC功率变换器主要有以下两个基本功能：一是随着输入直流电压在一定范围内变化时，DC/DC功率变换器可以根据负载的要求，从而输出变化范围之内的直流电压，如当输入最高电压时也能达到最低输出电压，当输入最低电压时也可达到最高输出电压等;二是DC/DC功率变换器可以根据负载的要求输出直流电流，使设备能够在从空载到满载（电流从零到最大）等足够宽的负载变化范围的情况下依旧正常运行。
　　DC/DC 功率变换器目前在各种仪器仪表中已经得到了广泛的应用。由于DC/DC功率变换器是整机的电源部件，其可靠性和安全性对整机质量影响甚大，因此，要求其需具备以下特点：转换效率高，提高能源利用率;具有升压功能，降低电池输出电压要求;闭环运行进行稳压，提高变换器动态调节能力;体积小，重量轻。
　　作为在直流电路中将一个电压值的电能转换为另一个电压值的电能装置，DC/DC功率变换器生产工艺复杂，制造过程控制不严将会直接影响其工作性能，产生异响和烧焦气味，引发安全事故。另外，在电动汽车行驶过程中，振动频率较高，DC/DC功率变换器易产生松动和损坏，无法进行正常工作。当DC/DC功率变换器壳体受到重物撞击时，也容易产生塑性变形。
　　电动汽车电气安全检测标准体系应为电动汽车安全检测标准的研制、试验等工作创造科学化、有序化的条件，缩短标准制订的周期，并降低生产费用。基本目标是：满足电动汽车电气系统安全检测需求，有效整合和分析目前已制定的电动汽车标准，整体规划，反映电动汽车电气安全检测标准制订的特征系统要求，形成科学性、合理性、系统性、协调性、实用性的电动汽车电气安全检测标准体系。
　　参考文献
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