國(guó)家職業(yè)資格全國(guó)統(tǒng)一鑒定電工論文（國(guó)家職業(yè)資格一級(jí)）論文題目：新能源汽車高壓安全與防護(hù)姓名：身份證號(hào)：準(zhǔn)考證號(hào)：所在省市：所在單位：新能源汽車高壓安全與防護(hù)摘要：純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的高壓系統(tǒng)均同時(shí)具有直流高壓和交流高壓，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18384.3—2015《電動(dòng)汽車安全要求第3部分：人員觸電防護(hù)》要求，在電動(dòng)汽車維修時(shí)必須嚴(yán)格按照流程進(jìn)行，必須遵循高壓安全操作規(guī)范和機(jī)動(dòng)車維修操作規(guī)范。前言新能源汽車相比于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車，由于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)存在高電壓，其安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)更為復(fù)雜。純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的高壓系統(tǒng)均同時(shí)具有直流高壓和交流高壓，直流高壓主要分布在動(dòng)力電池到各個(gè)驅(qū)動(dòng)部件的位置，交流高壓主要分布在逆變器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間，以及充電接口與車載充電器之間。無(wú)論是純電動(dòng)汽車，還是高電壓的混合動(dòng)力汽車，其電壓和電流等級(jí)都比較高。動(dòng)力電池的電壓一般為300-600V，正常工作時(shí)，電流可達(dá)幾百安培，這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人體能承受的極限，因此，在執(zhí)行新能源車輛維護(hù)與維修期間，必須遵循高壓安全操作規(guī)范和機(jī)動(dòng)車維修操作規(guī)范，做好新能源汽車高壓安全與防護(hù)。1新能源汽車的高壓安全隱患1.1高壓觸電安全人體能承受的安全電壓的高低取決于人體允許通過(guò)的電流和人體的電阻。人體電阻主要由體內(nèi)電阻、體表電阻、體表電容組成。人體電阻隨著條件的不同在很大范圍內(nèi)變化，但是一般不低于lkΩ。我國(guó)民用電網(wǎng)中的安全電壓多采用36V,大體相當(dāng)于人體允許電流30mA(以人體電阻為120Ω)的情況，這就要求人體可接觸的新能源汽車任意兩個(gè)帶電部位的電壓要小于36V，流過(guò)人體的電流應(yīng)當(dāng)小于2mA才認(rèn)為車輛絕緣合格。1.2動(dòng)力電池安全新能源汽車的關(guān)鍵部分是動(dòng)力電池，對(duì)于動(dòng)力電池安全性的研究是分析高壓電類型新能源汽車安全性的前提。鋰離子電池在純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車上得到了廣泛的應(yīng)用，所以以鋰離子電池為例，來(lái)介紹動(dòng)力電池的安全性。鋰離子電池在正常使用過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)安全問(wèn)題，但電池的濫用會(huì)導(dǎo)致電池的熱效應(yīng)加劇，這是鋰離子電池出現(xiàn)安全問(wèn)題的導(dǎo)火索，最終表現(xiàn)為電池的“熱失控”，從而引起安全事故。導(dǎo)致熱失控有以下幾種情況：過(guò)充電與過(guò)放電；過(guò)電流；電池過(guò)溫。1.3危險(xiǎn)運(yùn)行工況下的安全新能源汽車由于存在高電壓，因此在行駛中發(fā)生事故時(shí)，如果沒(méi)有很好的安全設(shè)計(jì)，很容易發(fā)生安全隱患。這些安全隱患包括有：高壓系統(tǒng)短路；發(fā)生碰撞或翻車；涉水或遭遇暴雨；充電時(shí)車輛的意外移動(dòng)。2新能源汽車的高壓安全設(shè)計(jì)新能源汽車存在的安全隱患包括高壓系統(tǒng)短路、高壓系統(tǒng)絕緣故障、高壓系統(tǒng)脫落、高壓充電風(fēng)險(xiǎn)等。根據(jù)這些安全隱患以及實(shí)際的工作狀況，對(duì)新能源汽車主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖1所示。圖1新能源汽車高壓安全設(shè)計(jì)2.1維修安全維修安全主要包含兩方面：傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的維修安全和針對(duì)新能源汽車的特殊維修安全。新能源汽車的維修安全主要是防止高壓觸電。因此，維修人員在對(duì)高電壓類型汽車進(jìn)行操作之前應(yīng)當(dāng)保證不會(huì)有觸電風(fēng)險(xiǎn)，為此大多數(shù)汽車在系統(tǒng)上設(shè)計(jì)有維修開關(guān)，當(dāng)斷開維修開關(guān)時(shí)，動(dòng)力電池的動(dòng)力輸出立即中斷。在操作上應(yīng)當(dāng)遵從以下流程：在斷開電池的動(dòng)力輸出后，需等待5分鐘才能接觸高壓部件。2.2碰撞安全當(dāng)車輛發(fā)生碰撞時(shí)，車輛的安全系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)滿足在碰撞過(guò)程中以及碰撞后都要保證相關(guān)人員的人身安全。對(duì)于新能源汽車來(lái)說(shuō)，除了傳統(tǒng)汽車的相關(guān)保護(hù)要求之外，還應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：（1）碰撞過(guò)程中避免乘員和行人遭受觸電風(fēng)險(xiǎn)，在保證人員安全的情況下盡量保護(hù)關(guān)鍵零部件不受損害；（2）碰撞后保證維護(hù)和救援人員沒(méi)有觸電風(fēng)險(xiǎn)。為此，有些車輛設(shè)計(jì)有如圖2所示的電路，將慣性開關(guān)串聯(lián)到高壓接觸器的供電回路中，當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí)慣性開關(guān)斷開，從而切斷高壓接觸器的供電電源，此時(shí)動(dòng)力電池的高壓輸出便會(huì)被斷開，保證了乘員、行人、維護(hù)和救援人員的高壓安全。圖2慣性開關(guān)在電路圖中的位置2.3電氣安全新能源汽車的電氣安全主要包括：防止人員接觸到高壓電、電池能量的合理分配、充電時(shí)的高壓安全、行駛過(guò)程中的高壓安全、碰撞時(shí)的電氣安全、維修時(shí)的電氣安全。為保證新能源汽車的電氣安全，一般會(huì)設(shè)計(jì)有以下安全裝置：（1）高壓零部件的接插件既可防止人員直接接觸到高壓，還可防水、防塵，減小高壓系統(tǒng)絕緣出現(xiàn)問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)；（2）動(dòng)力電池與外部高壓回路之間設(shè)計(jì)有高壓接觸器圖3所示，以保證在駕駛?cè)藷o(wú)行駛意圖或充電意圖時(shí)，車輛除電池內(nèi)部之外的高壓系統(tǒng)是不帶高壓電的。只有當(dāng)駕駛?cè)藢④囕v鑰匙打到“Start”檔或?qū)?dòng)力電池進(jìn)行充電時(shí)，接觸器才可能會(huì)閉合；圖3高壓接觸器設(shè)計(jì)方式（3）高壓系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)預(yù)充電回路。在動(dòng)力電池輸出高壓電之前，先通過(guò)預(yù)充電回路對(duì)電池外部的高壓系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)充電。預(yù)充電回路主要由預(yù)充電電阻構(gòu)成。由于高壓零部件的髙壓正、負(fù)極之間設(shè)計(jì)有補(bǔ)償電容，如果沒(méi)有預(yù)充電電阻，那么在高壓回路導(dǎo)通瞬間，補(bǔ)償電容將會(huì)由于瞬間電流過(guò)大而燒毀；（4）絕緣電阻檢測(cè)系統(tǒng)。為保證人員免遭觸電風(fēng)險(xiǎn)，高壓系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行絕緣電阻檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)；（5）短路保護(hù)器。當(dāng)高壓系統(tǒng)出現(xiàn)短路等危險(xiǎn)情況時(shí)，為保護(hù)乘員和關(guān)鍵零部件，需設(shè)計(jì)短路保護(hù)器。如果流過(guò)短路保護(hù)器的電流大于某個(gè)值，則該保護(hù)器便會(huì)被熔斷；（6）高壓互鎖回路設(shè)計(jì)。當(dāng)高壓互鎖回路斷開時(shí)（表示某一高壓部件的低壓或高壓連接斷開），此時(shí)乘員或維修人員有可能會(huì)接觸到高壓電從而造成觸電傷害，因此電池管理單元在檢測(cè)到斷開信號(hào)之后應(yīng)當(dāng)立即斷開相應(yīng)的高壓接觸器以切斷高壓輸出。2.4功能安全新能源汽車需要從以下兩個(gè)功能方面采取安全設(shè)計(jì)，避免安全隱患的發(fā)生。（1）轉(zhuǎn)矩安全管理。為防止車輛出現(xiàn)不期望的運(yùn)動(dòng)，需要在整車控制器中加入轉(zhuǎn)矩安全控制策略；（2）充電安全。在充電時(shí)需要防止車輛移動(dòng)，以及避免快充、慢充、行駛模式之間的沖突。3新能源汽車的高壓維修安全與防護(hù)3.1新能源汽車維修人員要求新能源汽車維修操作人員必須持證上崗，具備國(guó)家安監(jiān)局頒發(fā)的《特種作業(yè)操作證（低壓電工證）》。在執(zhí)行車輛維護(hù)與維修期間，必須同時(shí)有兩名持有上崗證的人員，其中一名人員作為工作的監(jiān)護(hù)人，工作職責(zé)為監(jiān)督維修的全過(guò)程。當(dāng)發(fā)生觸電事故時(shí)，監(jiān)護(hù)人應(yīng)立即采取有效措施執(zhí)行急救。新能源汽車維修人員及監(jiān)護(hù)人必須經(jīng)過(guò)培訓(xùn)，并通過(guò)考核。在電動(dòng)汽車維修時(shí)必須嚴(yán)格按照流程進(jìn)行，必須遵循高壓安全操作規(guī)范和機(jī)動(dòng)車維修操作規(guī)范。3.2新能源汽車高壓維修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)新能源汽車涉及高壓電，只有在維修過(guò)程中保證按照工作流程進(jìn)行，才能保護(hù)我們自身安全和車輛、設(shè)備安全。維修高電壓車輛時(shí)，必須遵循高電壓安全操作規(guī)范和機(jī)動(dòng)車維修操作規(guī)范。在高電壓安全操作規(guī)范中要求：（1）對(duì)于車輛維修過(guò)程中的高壓配件必須立即標(biāo)識(shí)明顯的高壓勿動(dòng)警示，并禁止將帶有高壓電的部件放置在無(wú)人看管的環(huán)境下；（2）高電壓維修與維護(hù)過(guò)程中，維護(hù)人員禁止帶有手表、金屬筆等金屬物品在身上；（3）嚴(yán)禁非專業(yè)人員對(duì)高壓部件進(jìn)行移除及安裝；（4）未經(jīng)過(guò)高壓安全培訓(xùn)的維修人員，不允許對(duì)高壓部件進(jìn)行維修等操作；（5）車輛在充電過(guò)程中不允許對(duì)高壓部件進(jìn)行拆裝、維修等工作；（6）維修前必須進(jìn)行高電壓禁用操作；（7）維修完畢后上電前，確認(rèn)車輛無(wú)人操作；（8）更換高壓部件后，測(cè)量搭鐵是否良好；（9）電纜接口必須按照標(biāo)準(zhǔn)力矩?cái)Q緊；（10）在執(zhí)行車輛維護(hù)與維修期間，必須同時(shí)有兩名持有上崗證的人員進(jìn)行工作，其中一名人員作為工作的監(jiān)護(hù)人，工作職責(zé)為監(jiān)督維修的全過(guò)程。當(dāng)發(fā)生觸電事故時(shí)，監(jiān)護(hù)人應(yīng)立即采取有效措施執(zhí)行急救。3.3新能源汽車維修人員要求拆解維修高壓系統(tǒng)前，必須首先執(zhí)行高壓禁用流程。高壓禁用操作程序如下：（1）移：移除車輛上所有外部電源，包括12V蓄電池充電器；（2）拔：拔出充電槍（針對(duì)插電式混合動(dòng)力汽車或電動(dòng)汽車）；（3）關(guān)：關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，把鑰匙放到安全區(qū)域；（4）斷：斷開12V蓄電池負(fù)極，并遠(yuǎn)離負(fù)極區(qū)域；（5）?。喝∠翸SD（手動(dòng)維修開關(guān)），將其放到安全區(qū)域；（6）等：等待5min，以保證高壓能量全部釋放；（7）查：佩戴個(gè)人安全防護(hù)裝備，拆卸高壓插接器，開始下一步的電壓驗(yàn)證。3.4電動(dòng)汽車外出救援注意事項(xiàng)外出救援拋錨的新能源汽車時(shí)，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：（1）在車輛能動(dòng)的情況下，將車移到不影響其他車輛通行的安全地帶；（2）在條件許可的情況下，打開危險(xiǎn)警告燈（夜間也可以用發(fā)光體代替）；（3）立即按照規(guī)定的距離正確放置三角警示牌；（4）如果在現(xiàn)場(chǎng)不能維修，請(qǐng)采用硬連接將車輛拖回維修點(diǎn)；（5）如果確定無(wú)法移動(dòng)，請(qǐng)聯(lián)系救援車輛；（6）等待救援時(shí)，所有人員請(qǐng)勿呆在車內(nèi)。參考文獻(xiàn)：（1）李軍亮.純電動(dòng)汽車高壓電氣