新能源汽车三电系统功能安全技术分析

新能源汽车三电系统功能安全技术分析

孔德伟

长城汽车股份有限公司 河北省保定市莲池区哈佛技术中心 河北省保定市 071000

摘要：随着我国当前科技水平的不断提高，新能源汽车技术水平在逐渐的提升，为了促进新能源汽车的稳定发展，在实际使用时需要融入完善的三电系统，配合着安全技术，减少安全问题的发生概率，从而使新能源汽车运行能够具备较强的平稳性，规避不合理风险问题的发生，促进我国新能源汽车的稳定发展。

关键词：新能源汽车；三电系统功能；安全技术

1、新能源汽车三电系统安全的重要性

“三电”指的是电池、电控以及电驱动，三电系统对于汽车的安全性有着至关重要的作用，想要更好的提升安全性能，就要从控制系统入手，新能源汽车的控制系统一般都是在传统的汽车控制系统的基础之上，进行适当更改形成的。汽车的发展现在更加注重汽车的轻量化，“三电”技术的成本占比也是逐渐增多，传统的汽车发展已经到达了一个顶点，而新能源汽车的发展还不够完善，新能源汽车的普及还需要更多地考虑安全性问题，因为ISO26262的国际安全标准主要就是针对于汽车电子系统而设立的，而且已经多次发生因为“三电”系统的安全问题，导致的汽车召回情况，但是也从侧面反映出了一点，就是国内新能源汽车的安全性必须要得到更多人的重视。所以，国际安全标准是能够为“三电”的安全技术起到良好的正面效果的。

2、功能安全标准发展的三个阶段

首先是上世纪90年代欧美等国颁布的功能安全相关标准，这一标准最初应用在工业领域，面对的对象也是测量和控制设备。由于不是专门应对新能源汽车电力系统功能安全，因此这一阶段的功能安全范围相当模糊。其次在21世纪初德国和美国颁布了《电子 /电气 /可编程电子安全相关系统（E/E/PE）的功能安全 》。相比较上一阶段，这一阶段对功能安全的定义较为清楚，范围主要包括电子电气领域。但是本阶段的功能安全标准也有一定的局限性，侧重于对功能安全的描述，尤其是对各种电气问题的定义，却没有制定具体的可操作措施。21世纪电气技术得到了快速发展，电动汽车发展迅速，伴随而来的就是安全问题频发，“功能安全”逐渐得到了重视。因而2005年国际标准化组织（ISO）专门制定了最新的功能安全标准，即功能安全ISO26262标准。这一版本是当前运用的主流，其将功能安全分为十个部分，既包含了相关的功能安全定义、术语，也包含功能安全的产品开发系统，具体的功能运用，安全性能测试等。

3、基于当前标准的汽车电子电气系统开发流程

首先是概念设计阶段。本阶段是电动汽车生产的理念和逻辑研发阶段，可以说电动汽车后期的所有功能以及问题都是从这一阶段诞生的。因此，在概念设计阶段一方面要考虑电动汽车的各种功能，满足客户的个性化需求，增强电动汽车的实用性；另一方面也要加强风险评估，对汽车研发的逻辑和理念进行推敲，对有可能出现的风险问题进行修正，细化功能安全内容中的各种安全问题。其次是产品研发阶段。产品研发就是对概念设计的落实，让功能安全内容落实到汽车各个功能之中。从当前来看产品研发往往不能严格按照概念设计的理念来进行，造成这种现象的原因一方面是概念设计过于理想化，当前的技术手段难以达到设计要求；另一方面是产品研发人员对概念设计的理解很不到位，因此在产品设计阶段，要加强科技投入，加强沟通深化对概念的理解，落实概念设计理念。最后就是新能源汽车使用的各个生命周期。所有的新能源汽车都要经历生产、运行、维护和报废这四个阶段，因此电子电气系统在开发使用过程中一定要严格遵守生产参数，防止生产和使用过程中出现“短板”效应。另外，ISO26262标准的功能安全还通过对于支持过程需要的开发接口、安全要求定义、配置、变更、验证、软硬件工具/组件等方面进行详细的规范，其性质类似于质量管理体系的相近特征，保证电控产品的功能安全性能的一致性和可靠性。

4、新能源汽车三电系统功能安全技术的具体应用

4.1动力电池碰撞断电保护

在动力电池碰撞断电保护中，严格遵循了电动汽车碰撞后安全管理的要求，科学的评判好不同的安全指标，以此来提高整体安全管理效果。例如新能源汽车中整车母线和母线搭铁的电压必须达到的条件：AC不大于30V和DC不大于60V。电能要求高压母线上的残余电能要小于0.2J，根据实际使用需求优化了当前的工作方案，从而达到良好的防护效果。在系统开发时，关键在于尽可能地缩短在碰撞之后的保护时间，要更快的完成信号的采集以及确认执行期的相关指令等等，响应时间越短系统安全性越高，从这一角度入手来进行了科学的防护。在实际系统建立方面利用总线通信的方式符合断电保护的要求，并且将安全气囊和碰撞传感器进行了相互的融合，以此来判断碰撞信号是否能够达到预定的预警值，在确认之后要设置相对应的低电位主控器。在监测到信号引脚电型变化时候，需要发送碰撞报文之后再进行系统，然后反馈马上切断高压的回路，在碰撞断电保护工作中要考虑信号引脚受到外界电磁干扰所出现的碰撞误报警的情况，需要利用平波来代替碰撞信号，之后连续检测到完整的碰撞脉冲之后，就可以确定碰撞问题的发生了，之后马上切断高压回路。在系统建立方面，通过信号的传递完善当前的碰撞保护模式，并且将不同的信号波发送到碰撞的信号中。当确认信号有效之后，马上切断高压电指令，避免出现较为严重的安全问题，在碰撞保护工作中惯性开关在碰撞时会被触发切换当前的线路，达到良好的切断效果。

4.2动力电池充放电安全管理

在动力电池充放电安全管理工作中融入了电机控制器以及整车控制器等不同的设备，根据汽车运行的特点整合不同的信息，并且还需要认真地核对充放电的相关参数，例如功率和电压等等。在进行电池安全的逻辑判断将充放电指令发送到电能管理系统中，以此来调控好当前的充放电动作。在实际实施时需要满足充放电管理的工作要求，对充放电中还有可能出现的故障问题进行全面的分析，并且还需要将电池故障分级作为主要参数制定的工作出发点，落实安全管理工作原则，从而使充放电能够具备较强的通畅性。在实际使用的过程中对于某些不安全因素而引发了轻微故障，要先进行信号的传递，再和之前所设定的指令进行相互的匹配，对于一般故障，在报警的同时要适当的降低充电的功率，对于危险性的故障，例如温度极高和升温较快等等，要马上断电。根据不同的危险因素采取更加科学的防护方案，从而使整体管理效率能够得到全面的提高。

4.3动力电池高压电安全防护

在动力电池高压电安全防护的过程中，需要发现新能源汽车中潜在的影响因素，并且通过基本防护和继电器控制来达到良好的安全管理效果，例如在控制系统中还融入了监测系统，随时随地了解高压电系统的状态参数，并且满足新能源汽车安全管理的相关标准，达到安全防护的等级。在实际安装防护的过程中，系统在接收到正常断开信号，进入到断电管理状态时，要先检测电池的温度，在温度允许的情况下切断主接触器直接完成断电。如果温度过高要强制进行降温，达到预定的许可值之后再切断高压的回路，避免出现较为严重的安全隐患，落实层次性的工作原则，全面的提高整体的安全管理效果。

结语：在新能源汽车中，三电系统功能安全技术为重要组成部分，能够保证汽车的平稳使用，因此在实际工作中需要将可靠性和安全性原则落实到系统的建立工作中，并且妥善的解决在其中所涉及到的技术难题，严格遵循道路车辆功能安全的相关标准来优化安全管理系统的构建模式，适当的改善新能源汽车的安全性能，保证其平稳的使用。

参考文献：

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