原创 EV/HEV硬件和设计中采取的安全措施概述

SAEJ2344，电动汽车的安全指导，是我们用来识别和定性电动车中存在的安全问题，包括硬件和设计上需要考虑的一些因素。

EV/HEV通常有一定的潜在的电压/电流的潜在问题，需要考虑保障操作者，维护者和可以接触到这种危险的所有的人。在正常工作情况下，电气隔离是通过物理分离等手段保证的，包括绝缘导线，绝缘的外壳或其他隔离直接接触的其它方式。通常总有些意外的事情发生使得这种安全保障会打折扣，这时候就需要在设计上就采取一些一些手段和方法来检测这种情况，使得使用者得到持续的安全保障。有以下8种需要考虑或者可以采用的方法来进行处理。

1.危险电压自动断开 Automatic Hazardous Voltage Disconnect

也成为自动断路器，这种功能可以保证在没有用户干预的情况下电池组与其他负载和电路的自动断开，这种断开是根据电路中存在的一些判据，确认发生意外的触发事件。在设计的时候，需要考虑在这种触发事件去除以后，整个断开装置能有重新启动的能力。一般而言，在设计的时候考虑的那些故障事件是作为这种自动断开装置的输入来定义的。

2.检测电池的绝缘失效（接地故障）Detected Loss of Battery Isolation (Ground Fault)

这是用来监测动力电池电压与车辆传导结构之间的电气隔离的程度。这种电气隔离程度的下降是一个测量不安全的信号。这里需要注意的是，当检测到绝缘失效单独发生的时候可用于激活自动断开的条件。当汽车在使用过程中，如果立即发生断电，想象一下在公路上行驶突然失去动力的结果，因此必须等到汽车在非驾驶模式的时候断开，哪怕这时候有一定的风险。有一些标志性的事件可以作为汽车进入非驾驶模式，比如钥匙拨回初始位置，钥匙拔出或者停车以后。

3.危险电压闭锁回路（HVIL）Hazardous Voltage Interlock Loop

HVIL是用来检测存在危险电压的回路，判断危险电压是否存在，当回路断开或者完整性受到破坏的时候，就需要启动自动断路器，将危险电压自动断开。

这是GM的专利

其他的一些设计方法可参考：
http://www.patentstorm.us
7586722 High voltage interlock system and control strategy
20090073624 High Voltage Interlock System and Control Strategy
7402068 High voltage interlock connection
7084361 High voltage interlock switch
7641499 High voltage connector and interlocking loop connector assembly
20080220652 HIGH VOLTAGE SHIELDED ELECTRICAL CONNECTOR ASSEMBLY
6169406 Very low frequency high voltage sinusoidal electrical testing method, systems and apparatus
5949806 High voltage cable interlock circuit

4.过流 Overcurrent

自动断路器需要考虑在设计中加入过流保护的功能，哪怕电路中有其他的起主要功能的短路保护器。这样整个回路就多了一种冗余保护，过流保护的精度可能并不相同，应该把自动断路器的保护电流的容差做得精确一些。

5.手动断开Manual Disconnects

从汽车的装配，服务和维修的操作来说，在整个回路中需要设计一个手动的断路器以保证在后期操作中手动断开危险电压，保证电气的隔离程度。这个断路器应该保证电池输出端不存在正负见任何电压和电流。

6.特殊工具 Special Tools

对于EV/HEV的电气系统，包括控制和牵引是不建议进行拆卸的，除了真的有维修的必要。这种维修需要确认操作者是受过合适的培训的，并且有人监督，保证有正确的人员防护装备（PPE），这些设备保护包括绝缘橡胶手套和鞋子至少能够抵抗1000伏直流电。对于电气系统的维护，可能需要更为有针对性的防护性设备。

7.接地 Grounding

如果某些外壳和导电的载体能够使人员可以接触到危险电压，那么就需要考虑将这些外壳接一个良好的导电连接至车辆底盘。电池和主要电力电子模块，应该把这些导电的外壳直接通过低阻抗回路传导至大地。这样保证了线束断开的时候，危险电压源也一同去除。

8.熔断保护 Fusing

在设计中保险丝用来保护当系统承受过大的电流的时候，因为这个保护过程是不可逆的，必须更换后的保险丝以后才能把故障排除。因此不允许用来作为人员的防护，这是由于保险丝对于人员接触危险电压并不是那么敏感。