I. Høj-arkitekturdesign
Det øverste-niveau af højspændingsarkitekturen definerer sikkerhedsgrundlinjen for hele køretøjet. Under overgangen fra 400V til 800V er et let overset problem, at nogle elektriske-lavspændingskomponenter fortsætter med at bruge deres originale tålespændingsværdier. I et faktisk tilfælde oplevede relæet på en PTC-varmer kontaktsvejsning i det øjeblik, hvor høj-spænding- blev tændt. Grundårsagen var, at relæet var designet af leverandøren til en mærkespænding på kun 450V. Da busspændingen på 800V platformen nåede 820V, oversteg lysbueenergien under kontaktadskillelse langt relæets lysbueslukningsevne. Den korrekte tilgang er at verificere den nominelle spænding, nominelle strøm og kort{15}}kredsløbsbrudkapacitet for hver høj-komponent under arkitekturdesignfasen med særlig opmærksomhed på intermitterende driftsbelastninger såsom klimaanlægskompressoren, PTC-varmeren og DCDC-konverteren. Disse belastninger oplever den højeste systemspænding på tidspunktet for relædrift. Derudover skal valget af højspændingsstik tage højde for antallet af parringscyklusser over hele livscyklussen. På hurtige-opladningskredsløb udfører kunder ca. 50 til 80 jævnstrøms hurtigopladningssessioner om året. Over en otte-års levetid skal hurtigopladningsstikket-modstå mindst 400 parringscyklusser under belastning uden væsentlig forringelse af kontaktmodstanden. I et holdbarhedstestprojekt blev der efter 250 parringscyklusser observeret spændingsfald forårsaget af slitage på ladestikket. Grundårsagen var, at terminalbelægningstykkelsen faldt under den nedre grænse for designspecifikationen.
II. Udvikling af høj-sikkerhedsfunktion
Kernen i højspændingssikkerhedsfunktioner- er at matche fejldetektionskapaciteten med fejlresponstid. ISO 26262 kræver typisk en fejldetektionstid på mindre end 100 millisekunder for højspændingslåsesløjfen. Men i faktiske projekter, hvis låsesløjfen bruger lange ledningsnet og flere serieforbundne konnektorer, øges sløjfekapacitansen betydeligt, hvilket sænker kanthastigheden af detektionskredsløbet. I et rigtigt debugging-tilfælde var tiden fra den faktiske forekomst af en højspændingslåsefejl til detektion af controlleren næsten 300 millisekunder. Hvis et højspændingsstik ved et uheld var blevet afbrudt i løbet af dette interval, ville operatøren være blevet udsat for strømførende terminaler. Løsningen indebar optimering af pull--op-modstandsværdien i detektionskredsløbet og justering af detektionstærsklen fra TTL-niveauer til et komparatorbaseret-skema med større støjmargin. Til detektering af isolationsmodstand er den fordelte kapacitans til jord af en 800V platformsbatteripakke næsten fire gange højere end den for en 400V platform, hvilket med magt forlænger isolationsdetektionscyklussen. Den traditionelle passive balanceringsmetode kræver, at man venter på, at busspændingen stabiliserer sig, før man beregner isolationsmodstanden, når den distribuerede kapacitans er stor, hvilket potentielt forlænger detektionscyklussen ud over fem sekunder. I ingeniørpraksis forkorter den aktive injektionsmetode detektionstiden markant. Efter koblingstransistoren åbner, injiceres et AC-signal ved en kendt frekvens aktivt. Isolationsmodstanden beregnes direkte ved at udtrække amplituden og fasen af responssignalet. Begrænsningen ved denne metode er, at det injicerede signal kan kobles til EMI-filtre inde i den-indbyggede oplader, hvilket kræver, at softwaren implementerer et notch-filter eller undgår interferensfrekvensbåndet.
III. Høj-sikkerhedstest og validering af højspænding
En almindelig misforståelse inden for test og validering af højspændingssystem er over-afhængighed af end-af-hipottest, mens funktionel sikkerhedstest under designfasen forsømmes. Hipot-test kan kun verificere, om den grundlæggende isolering er intakt. For mikro-revner eller hulrum inden for ét lag af flerlagsisolering, kan hipottestning ofte ikke opdage dem, fordi disse defekter manifesterer sig som delvis afladning under strøm-frekvent højspænding, men det delvise afladningsniveau forbliver under hipottesterens alarmtærskel. I et tilfælde bestod alle motorstatorviklinger fabrikkens hipot-test, men der opstod en kortslutning til jorden efter 5.000 kilometers vejtest af køretøjer. Fejlanalyse afslørede mikro-revner på emaljetrådens overflade, som gradvist forplantede sig under vedvarende spændingsbelastning og termisk cyklus. Delvis afladningstest i designfasen bør blive et obligatorisk valideringselement for høj-motorer og højspændingsledninger. Testspændingen er typisk indstillet til 1,5 til 1,7 gange den nominelle spænding, med særlig opmærksomhed på, om udladningsslukningsspændingen opfylder kravene. Lækagetest af-højspændingssystemer er lige så udsat for undervurdering. En vandtæt IP67-klassificering kræver, at batteripakken kan modstå nedsænkning i en meter vand i 30 minutter uden indtrængning af vand. I virkelige køretøjsdriftsforhold kan tætningspakningerne på højspændingskonnektorer dog opleve kompression efter gentagne parringscyklusser, hvilket fører til-langvarig tætningsforringelse. I accelererede ældningstests giver placering af konnektorer i et miljø på 85 grader og 85 % relativ luftfugtighed i 1.000 timer før udførelse af lækagetest en mere realistisk simulering af forseglingsevneforringelse over køretøjets fulde livscyklus.
IV. Efter-salgsviden til høj-sikkerhed
Reparation efter-salg af-højspændingssystemer repræsenterer det højeste-risikosegment med hensyn til sikkerhedshændelser. I faktiske reparationssikkerhedshændelser, der er opstået, er en typisk rodårsag, at reparationsteknikeren ikke overholder den påkrævede ventetid efter høj-strømafbrydelse-. Buskapacitansen for en 800V platformsbatteripakke er typisk over 500 mikrofarad. Når højspændingskontaktoren åbner, kan den tid, der kræves for, at busspændingen naturligt aflades fra 820V til under den sikre spænding på 60V, overstige tre minutter, mens reparationsmanualen typisk kræver fem-minutters ventetid. I en hændelse målte en reparationstekniker busspændingen med et multimeter efter at have ventet to minutter, observerede en aflæsning på 90V og antog fejlagtigt, at den var sikker. Men i det øjeblik, hvor højspændingsstikket blev afbrudt, blev restladningen mellem kondensatorterminalerne frigivet gennem kontaktbuen, hvilket forårsagede en højspændingsbueblink, der resulterede i forbrændinger. Den korrekte sikkerhedsprocedure kræver brug af et dedikeret afladningsværktøj eller afladningsmodstandskredsløb til at udføre tvungen afladning af buskondensatoren efter strømafbrydelse-. Når afladningen er fuldført, skal der bruges et voltmeter til at bekræfte, at spændingen mellem hver fase eller hver terminal er under 60V, før reparationsoperationer påbegyndes. Derudover skal viden om fejldiagnose for-højspændingssystemer registreres på en struktureret måde. I en bilmodel, der gentagne gange rapporterede en isolationsmodstand for lav fejl, udskiftede reparationsteknikere højspændingsledningsnettet og batteripakken flere gange uden held. Grundårsagen blev til sidst identificeret som kondensvand, der dannedes på klimaanlæggets rør under specifikke driftsforhold. Vanddråber dryppede på lavspændingsspærreterminalen på et-højspændingsstik, hvilket reducerede isolationsmodstanden fra spærrekredsløbet til jord. Denne sag viser, at højspændingsfejldiagnose ikke kun kan fokusere på højspændingskomponenter i sig selv. Der skal etableres en videnbase om kryds-systemfejlkorrelation, som forbinder elektriske fejl med mekanisk samling, termisk styring, væsketætning og andre tekniske domæner.