电动车辆电气安全防护策略分析

引言：电动车辆电气系统以300V 以上高压回路为核心，包含动力电池、驱动电机等关键部件，其安全风险较传统燃油车更为复杂。比如，绝缘层老化容易引发电击事故，电池过充过放可能造成热失控，电磁辐射会干扰车载电子设备正常工作。“分层防护、冗余设计”是电气工程领域的安全准则，本文通过拆解“风险－项目－措施”的对应逻辑，为电动车辆电气安全设计提供参考。

一、高压系统分层防护：针对多场景风险开展防护落地项目

针对高压系统存在的“防漏电、防误触、防事故扩大”这些主要风险，可以开展“高压系统全场景安全防护方案落地”项目，通过以下三个关键步骤来控制风险，提高防护效果。

第一步，加强基础绝缘，选用耐温在 125℃及以上的交联聚乙烯作为高压线束的绝缘层，在外面包裹铜丝编织屏蔽层（屏蔽效能要达到 85dB 及以上） ) 同时，在动力电池包外壳和内部高压部件之间加装绝缘衬垫，用绝缘电阻测试仪校准，保证外壳与高压回路的绝缘电阻稳定在 100MΩ 及以上，从根本上阻止漏电的路径。第二步，搭建高压互锁监测网络。在高压连接器、高压控制盒、充电接口等关键位置设置互锁触点，组成一个闭环监测电路。在调试的时候，模拟维修时的误操作，比如没插紧连接器，看看高压系统会不会自动断电，仪表盘会不会实时显示“高压互锁故障”的提示，确保在误操作的情况下不会有触电风险。第三步，设计应急断电机制。在车身四周布置4 个碰撞加速度传感器，连接高压主继电器控制模块。经碰撞测试验证，当检测到碰撞加速度 时，0.1 秒内切断高压电源，同时启动泄放电路，2 秒内将高压母线电压降至 60V 以下安全值，防止事故扩大。项目实施后，模拟测试表明，维修误操作、碰撞等场景下均无安全隐患，防护效果显著。

二、电池系统精准防护：针对全生命周期风险开展安全验证项目

针对电池系统在整个使用过程中存在的“防过充过放、防热失控、防机械损伤”这些风险，可以开展“动力电池安全防护设计与验证”项目，通过“智能管控 + 物理防护”两条途径来实施，保证电池能安全运行[1]。

项目的第一阶段主要是智能充放管控，可在电池管理系统（BMS）里植入分段保护算法：充电的时候，当单体电芯电压达到 3.9V（额定是 3.7V），电流就从 50A 降到 20A ；达到 4.0V 时，电流降到 5A ；超过 4.1V 就马上切断充电回路。放电的时候，电压低于 2.7V 就限制电机功率，低于 2.5V 就切断放电回路。通过 500 次充放电循环测试，验证电池容量衰减率不超过 8%_⨀ 。第二阶段是优化热管理系统。在电池包内每 2 个电芯配备 1 个 NTC 温度传感器，连接液冷和加热模块。调试的时候，模拟高温（45℃）和低温（ -10^∘C ）的环境，保证温度达到 80% 及以上时液冷系统启动，温度降到 -10^cC 及以下时加热系统启动，把电池温度控制在 25-35℃这个范围。第三阶段是强化机械防护。采用厚度 ⩾3mm 的铝合金制作电池包外壳，底部加装 5mm 厚玻璃纤维增强树脂护板。通过40km/h 底部钢块撞击测试，验证电池包无破损、无漏液。项目完成后，电池在充放、温变、冲击等场景下均安全，防护方案可靠性达标。

三、电磁兼容专项防护：针对设备干扰风险开展兼容优化项目

针对电动车辆因为“防辐射干扰、防传导干扰、防外部雷击”而导致车载设备出现异常的风险，可以开展“电动车辆电磁兼容防护方案优化”项目，通过三个关键措施来减少干扰，保证电子设备稳定运行。

首先是电磁屏蔽升级，可采用厚度在 1.2mm 及以上的冷轧钢板制作电机控制器、逆变器的外壳，外壳的接缝处用导电胶密封，形成一个封闭的屏蔽腔体。高压线束选用屏蔽双绞线，两端连接器的屏蔽层通过接地端子可靠接地。用电磁辐射测试仪检测，要确保在 10MHz-1GHz 这个频段内，辐射干扰降低20dBμV/m 及以上。其次是加装滤波装置。在高压系统输入端、低压电源端安装 EMC 滤波器（在 10kHz-100MHz 频段插入损耗要达到 40dB 及以上），在车载电子控制单元（ECU）电源引脚处并联 0.1μF 的陶瓷电容。通过传导干扰测试验证，阻止干扰信号沿着线路传播。最后是优化线束布局：在整车布线时，可将高压线束与低压信号线（雷达信号线、GPS 天线、CAN 总线）分开布置，平行距离 ⩾150mm ，交叉时采用垂直交叉方式，避免信号耦合干扰。项目落地后，经国标 GB18387-2017 测试，电磁辐射场强符合限值要求，实际行驶中设备无异常。

四、结束语

总之，电动车辆电气安全防护要以“风险定位－项目落地－效果验证”为核心思路，针对高压、电池、电磁兼容这些领域的主要风险，通过专项项目把抽象的防护策略变成具体的操作。本文提出的项目实施方法，既涵盖了电气系统主要的安全风险，又经实践验证具备可行性，可为电气工程领域相关设计与实践提供参考。未来，随着固态电池、无线 BMS 等新技术的应用，电动车辆电气安全防护将向更高效、更智能的方向发展。

参考文献：

[1] 李 曙 俏 . 电 动 汽 车 电 气 安 全 与 防 护 策 略 探 讨 [J]. 汽 车 测 试 报告 ,2024,(15):74-76.