I. Projektovanje visokonaponske arhitekture
Vrhunski-dizajn visokonaponske-arhitekture definira sigurnosnu osnovu cijelog vozila. Tokom prijelaza sa 400V na 800V, jedan problem koji se lako previdi je da neke niskonaponske{5}}električne komponente nastavljaju koristiti svoje izvorne nazivne otporne napone. U konkretnom slučaju, relej PTC grijača je doživio kontaktno zavarivanje u trenutku uključivanja visokog napona-napona-. Osnovni uzrok je taj što je relej projektovao dobavljač za nazivni napon od samo 450V. Kada je napon sabirnice platforme od 800 V dostigao 820 V, energija luka tokom razdvajanja kontakta je daleko premašila sposobnost gašenja luka releja. Ispravan pristup je provjera nazivnog napona, nazivne struje i kratko{15}}prekidne sposobnosti svake komponente visokog{16}}napona tokom faze projektovanja arhitekture, sa posebnom pažnjom na povremeno radna opterećenja kao što su kompresor klima uređaja, PTC grijač i DCDC pretvarač. Ova opterećenja doživljavaju najveći napon sistema u trenutku rada releja. Nadalje, odabir visokonaponskih{19}}konektora mora uzeti u obzir broj ciklusa parenja tokom cijelog životnog ciklusa. Na krugovima za brzo{21}}punjenje, kupci izvode otprilike 50 do 80 sesija brzog punjenja DC godišnje. Tokom radnog vijeka od osam-godina, konektor za brzo{26}}punjenje mora izdržati najmanje 400 ciklusa parenja pod opterećenjem bez značajnog smanjenja otpora kontakta. U jednom projektu testiranja izdržljivosti, uočen je pad napona uzrokovan trošenjem na terminalima utičnice za punjenje nakon 250 ciklusa parenja. Osnovni uzrok bio je taj što je debljina terminalne ploče pala ispod donje granice projektne specifikacije.
II. Visoko-Razvoj sigurnosnih funkcija visokog napona
Srž visoko-naponskih sigurnosnih funkcija je usklađivanje sposobnosti otkrivanja kvara s vremenom odgovora na kvar. ISO 26262 tipično zahtijeva vrijeme detekcije greške manje od 100 milisekundi za visoko-petlju za zaključavanje. Međutim, u stvarnim projektima, ako petlja za zaključavanje koristi dugačke kabelske svežnjake i višestruke serijski-povezane konektore, kapacitivnost petlje se značajno povećava, usporavajući brzinu ruba kruga za detekciju. U stvarnom slučaju otklanjanja grešaka, vrijeme od stvarne pojave greške-visokonaponske blokade do detekcije od strane kontrolera bilo je skoro 300 milisekundi. Da je visokonaponski-konektor slučajno bio isključen tokom ovog intervala, operater bi bio izložen terminalima pod naponom. Rješenje je uključivalo optimizaciju{13}}vrijednosti pull-up otpornika u krugu za detekciju i podešavanje praga detekcije od TTL nivoa do komparatorske{14}}bazirane šeme sa većom marginom šuma. Za detekciju izolacijskog otpora, raspoređeni kapacitet prema masi baterije na platformi od 800 V je skoro četiri puta veći nego kod platforme od 400 V, prisilno produžavajući ciklus detekcije izolacije. Tradicionalna metoda pasivnog balansiranja zahtijeva čekanje da se napon magistrale stabilizuje prije izračunavanja otpora izolacije kada je distribuirani kapacitet velik, potencijalno produžavajući ciklus detekcije na više od pet sekundi. U inženjerskoj praksi metoda aktivnog ubrizgavanja značajno skraćuje vrijeme detekcije. Nakon što se prekidački tranzistor otvori, aktivno se ubrizgava AC signal na poznatoj frekvenciji. Otpor izolacije se direktno izračunava izdvajanjem amplitude i faze odzivnog signala. Ograničenje ove metode je da se ubrizgani signal može spojiti sa EMI filterima unutar-punjača, što zahtijeva da softver implementira notch filter ili izbjegne frekventni opseg interferencije.
III. Sigurnosno-testiranje i validacija visokog napona
Uobičajena zabluda u visoko-testiranju i validaciji sistema visokog napona je prekomjerno-oslanjanje na-hipot testiranje{3}}proizvoda dok se zanemaruje testiranje funkcionalne sigurnosti tokom faze projektovanja. Hipot testiranje može samo potvrditi da li je osnovna izolacija netaknuta. Za mikro-pukotine ili šupljine unutar jednog sloja višeslojne-slojne izolacije, hipot testiranje ih često ne uspijeva otkriti jer se ovi defekti manifestiraju kao djelomično pražnjenje pod visokim naponom -frekvencije, ali nivo djelomičnog pražnjenja ostaje ispod alarmnog praga hipot testera. U jednom slučaju, svi namotaji statora motora prošli su tvorničko hipot testiranje, ali je došlo do kratkog spoja na masu nakon 5.000 kilometara testiranja vozila na cesti. Analiza kvara otkrila je mikro-pukotine na površini žice od emajla, koje su se postepeno širile pod stalnim naponom i termičkim ciklusom. Ispitivanje djelimičnog pražnjenja tokom faze projektovanja trebalo bi da postane obavezna stavka za validaciju za visokonaponske-motore i visoko{16}}naponske kablove. Ispitni napon se obično postavlja na 1,5 do 1,7 puta veći od nazivnog napona, s posebnom pažnjom na to da li napon gašenja pražnjenja ispunjava zahtjeve. Ispitivanje curenja visokonaponskih-sistema jednako je sklono potcjenjivanju. Ocjena vodootpornosti IP67 zahtijeva da baterija izdrži uranjanje u jedan metar vode u trajanju od 30 minuta bez prodiranja vode. Međutim, u stvarnim uslovima rada vozila, zaptivne brtve visokonaponskih-konektora mogu doživjeti kompresiju nakon ponovljenih ciklusa parenja, što dovodi do dugotrajne-degradacije zaptivki. U testovima ubrzanog starenja, stavljanje konektora u okruženje od 85 stepeni i 85% relativne vlažnosti tokom 1000 sati pre izvođenja testiranja na curenje obezbeđuje realističniju simulaciju degradacije performansi zaptivanja tokom celog životnog ciklusa vozila.
IV. Poslije{1}}znanje za sigurnost visokog napona-
Nakon{0}}popravka visokonaponskih-sistema nakon prodaje predstavlja-segment najvećeg rizika u smislu sigurnosnih incidenata. U stvarnim sigurnosnim incidentima koji su se desili, tipičan osnovni uzrok je da tehničar za popravku ne poštuje potrebno vrijeme čekanja nakon -ispadanja napajanja{5}} visokog napona. Kapacitet magistrale baterije na platformi od 800 V je obično iznad 500 mikrofarada. Nakon što se-naponski kontaktor otvori, vrijeme potrebno da se napon sabirnice prirodno isprazni sa 820V na ispod sigurnog napona od 60V može premašiti tri minute, dok priručnik za popravku obično zahtijeva pet-minutnog čekanja. U jednom incidentu, tehničar za popravku je izmjerio napon sabirnice multimetrom nakon što je čekao dva minuta, primijetio očitavanje od 90 V i pogrešno pretpostavio da je sigurno. Međutim, u trenutku isključivanja visokonaponskog-konektora, zaostalo punjenje između terminala kondenzatora je otpušteno kroz kontaktni luk, uzrokujući visoko-bljesak luka visokog napona koji je rezultirao opekotinama. Ispravna sigurnosna procedura zahtijeva korištenje namjenskog alata za pražnjenje ili kola otpornika za pražnjenje za izvođenje prisilnog pražnjenja kondenzatora magistrale nakon -ispadanja napajanja. Nakon što je pražnjenje završeno, voltmetar se mora koristiti da se potvrdi da je napon između svake faze ili svakog terminala ispod 60V prije početka popravke. Osim toga, znanje o dijagnostici kvarova za visokonaponske-sisteme treba obuhvatiti na strukturiran način. U jednom modelu vozila koji je u više navrata prijavljivao da je otpor izolacije prenizak, tehničari za popravku su više puta bezuspješno zamijenili visokonaponski-ožičenje i bateriju. Osnovni uzrok je na kraju identificiran kao kondenzirana voda koja se stvara na cjevovodu klima uređaja u specifičnim radnim uvjetima. Kapljice vode kapale su na niskonaponski-terminal za blokadu na visokonaponskom-konektoru, smanjujući otpor izolacije kruga blokade prema masi. Ovaj slučaj pokazuje da se visoko{32}}dijagnostika kvara ne može fokusirati samo na-komponente visokog napona. Potrebno je uspostaviti međusistemsku bazu znanja o korelaciji grešaka, povezujući električne kvarove sa mehaničkim sastavljanjem, termičkim upravljanjem, brtvljenjem fluida i drugim inženjerskim domenima.