《新能源汽車高壓安全與防護(hù)》學(xué)生手冊(cè)項(xiàng)目三高壓電基礎(chǔ)理論P(yáng)AGEPAGE11任務(wù)3新能源汽車安全設(shè)計(jì)提出任務(wù)提出任務(wù)現(xiàn)在有一輛電動(dòng)汽車發(fā)生了事故，你被指派過去現(xiàn)場(chǎng)處理事故車輛的清理工作，你能正確區(qū)別哪些地方是安全的，哪些車輛部件或系統(tǒng)依然會(huì)存在高電壓?jiǎn)?？任?wù)任務(wù)要求一知識(shí)要求一1.能夠描述新能源汽車的主要安全隱患；2.能夠描述新能源汽車的安全設(shè)計(jì)方案及特點(diǎn)。二能力要求二1.能夠正確分析新能源汽車的安全設(shè)計(jì)特點(diǎn)，并靈活運(yùn)用。相關(guān)知識(shí)相關(guān)知識(shí)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。如果車輛在充電及行駛過程中出現(xiàn)碰撞、翻車等事故，可能造成電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的短路、漏電、燃燒、爆炸等，由此可能對(duì)乘員造成電傷害、化學(xué)傷害、燃燒傷害等。1.新能源汽車的安全隱患通常情況下，我們將高電壓類型新能源汽車的電氣系統(tǒng)分為低壓電氣系統(tǒng)、CAN網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)和高壓電氣系統(tǒng)。低壓電氣系統(tǒng)指的是12V電源及車身電氣系統(tǒng)；CAN網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)是包括整車控制器、BMS和電動(dòng)機(jī)控制器之間的通信網(wǎng)絡(luò)；高壓電氣系統(tǒng)包括了動(dòng)力蓄電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制器。以下闡述的新能源汽車安全隱患主要針對(duì)的就是高壓電氣系統(tǒng)。新能源汽車主要高壓電氣系統(tǒng)部件如圖3-3-1所示。新能源汽車安全隱患包括有高壓觸電、動(dòng)力蓄電池泄漏與燃燒，以及車輛特殊情況下可能存在的其他風(fēng)險(xiǎn)等。圖3-3-1新能源汽車主要高壓電氣系統(tǒng)部件（1）高壓安全無(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)力蓄電池的電壓一般在300~600V。正常工作時(shí)，電流可達(dá)幾百安培。人體能承受的安全電壓的高低取決于人體允許通過的電流和人體的電阻。人體電阻主要是由體內(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，但是人體電阻一般不低于1kΩ。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（以人體為電阻1200Ω）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。如圖3-3-2所示，是在新能源汽車中人體常見的觸電形式，以288V電壓為例。圖3-3-2人體觸電的主要形式對(duì)于系統(tǒng)中的高電壓元件，假如由于內(nèi)部破損或者潮濕，有可能會(huì)傳遞給外殼一個(gè)電勢(shì)。如果形成兩個(gè)這樣外殼具有不同電勢(shì)的部件，在兩個(gè)外殼之間會(huì)形成具有危險(xiǎn)性的電壓！此時(shí)，如果手觸及到這兩個(gè)部件，會(huì)發(fā)生觸電的危險(xiǎn)！人體沒有任何感覺的閾值是2mA。這就要求如果人或其他物體構(gòu)成動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)（或“高電壓”電路）與地之間的外部電路，最壞的情況下泄漏電流不能超過2mA，即人直接接觸電氣系統(tǒng)任一點(diǎn)的時(shí)候，流過人體的電流應(yīng)當(dāng)小于2mA才認(rèn)為車輛絕緣合格。（2）動(dòng)力蓄電池安全新能源汽車的關(guān)鍵部分是動(dòng)力蓄電池(圖3-3-3)，對(duì)于動(dòng)力蓄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。近年來(lái)，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)力蓄電池的安全性。圖3-3-3新能源汽車動(dòng)力蓄電池與安裝位置鋰離子電池在正常使用過程中不會(huì)出現(xiàn)安全問題，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。1）過充電與過放電。在給車輛進(jìn)行充電時(shí)，特別是在電池充電末期，電池內(nèi)部離子的濃度增加，擴(kuò)散性能下降，濃差極化增加，電池接受能力下降，電池再充電就會(huì)出現(xiàn)過充電。過充電時(shí)如果電池的散熱較好，或者過充電流很小，此時(shí)電池的溫度較低，過充電后只發(fā)生電解液的分解，電池仍然安全；如果此時(shí)電池的散熱較差，或者由于高倍率充電導(dǎo)致電池溫度很高而引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，往往導(dǎo)致安全隱患，如圖3-3-4所示為一輛電動(dòng)客車電池在過充電時(shí)導(dǎo)致著火事故的發(fā)生。同樣，在電池放電末期提供大電流的能力下降，當(dāng)電池剩余電量不足而又需要大電流放電時(shí)，就會(huì)使電池過放電。過放電過程如下：當(dāng)電池負(fù)極的鋰離子完全脫出以后，為了維持電流，電池負(fù)極表面電極電位低的物質(zhì)繼續(xù)被氧化，同時(shí)正極材料中的鋰離子有可能發(fā)生還原反應(yīng)。在發(fā)生過放電時(shí)，由于電池負(fù)極的鋰離子減少，脫出能力下降，極化電壓增加，此時(shí)很容易導(dǎo)致電池負(fù)極的活性物質(zhì)脫落，容易造成電池內(nèi)部短路。電池內(nèi)部短路的直接表現(xiàn)就是迅速產(chǎn)生熱量引發(fā)著火隱患。2）過電流。鋰電池過電流主要有以下幾種情況：a.低溫環(huán)境下充放電。在低溫環(huán)境下，由于電池的導(dǎo)電性和擴(kuò)散性下降，特別是電池負(fù)極的鋰離子活動(dòng)能力下降，電池可接受電流的能力下降，容易導(dǎo)致電池出現(xiàn)過電流。b.電池老化、電池的性能下降（包括容量降低、內(nèi)阻增加、倍率特性下降等）后，仍按照原來(lái)電流充電容易導(dǎo)致產(chǎn)生的相對(duì)電流過大。c.電池并聯(lián)成組。在充電過程中，由于電池一致性的差異，單體電池的內(nèi)阻各不相同，分配到各單體電池的充電電流不同，可能會(huì)導(dǎo)致分配到某些單體電池電流遠(yuǎn)大于充電電流，如圖3-3-5所示。圖4-3-4過充電導(dǎo)致的溫度過高著火圖3-3-5多個(gè)電池并聯(lián)充電電流不一致導(dǎo)致的過熱損壞d.電池的內(nèi)外部短路。電池短路會(huì)在瞬間產(chǎn)生很大電流，電池內(nèi)部溫度急劇升高，而使電池發(fā)生泄漏、起火等安全事故。3）電池過溫。上述提到的過充、過放、過電流會(huì)導(dǎo)致電池過溫，以下幾種情況也會(huì)引起電池過溫：a.電池的熱管理系統(tǒng)失效。表現(xiàn)為動(dòng)力蓄電池組總成內(nèi)電池溫度傳感器損壞，或者是檢測(cè)控制電路失效或散熱風(fēng)扇損壞。圖3-3-6所示為典型動(dòng)力蓄電池內(nèi)電池溫度檢測(cè)系統(tǒng)。圖3-3-6系統(tǒng)監(jiān)測(cè)電池溫度b.電池溫度采樣點(diǎn)有限。車輛上電池?cái)?shù)量眾多，很難對(duì)每個(gè)單體電池都實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)。c.溫度采樣點(diǎn)受限制。由于電池本身結(jié)構(gòu)的原因，新能源汽車的電池管理模塊對(duì)電池的溫度采樣點(diǎn)一般都在電池正負(fù)極接線柱上，或者通過貼片采集電池外殼的溫度，不能反映實(shí)際的電池內(nèi)部溫度。d.工作環(huán)境溫度高。如果電池靠近驅(qū)動(dòng)電機(jī)或空氣壓縮機(jī)等發(fā)熱部件，會(huì)導(dǎo)致電池過溫。e.電池溫度升高會(huì)引發(fā)的隱患包括有電池本身性能的逐步下降，進(jìn)一步加劇了電池內(nèi)部的短路。此外由于電池本身溫度過高，會(huì)導(dǎo)致電池產(chǎn)生熱溫度變形，從而產(chǎn)生泄漏等事故的發(fā)生。（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：1）高壓系統(tǒng)短路。當(dāng)動(dòng)力系統(tǒng)的高壓線短路時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力蓄電池瞬間大電流放電，此時(shí)動(dòng)力蓄電池和高壓線束的溫度迅速升高，將會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力蓄電池和高壓線束的燃燒，嚴(yán)重時(shí)還可能會(huì)引起電池爆炸。若動(dòng)力蓄電池的高壓母線與車身短路，乘員可能會(huì)觸碰到動(dòng)力蓄電池的高壓電，從而產(chǎn)生觸電傷害。2）發(fā)生碰撞或翻車。當(dāng)電動(dòng)汽車發(fā)生碰撞或翻車時(shí)，可能導(dǎo)致動(dòng)力系統(tǒng)高壓短路，此時(shí)動(dòng)力系統(tǒng)瞬間產(chǎn)生大量熱量，存在發(fā)生燃燒甚至爆炸的風(fēng)險(xiǎn)；此外還可能造成高壓零部件脫落，對(duì)乘員造成觸電傷害。如果動(dòng)力蓄電池受到碰撞或因?yàn)槿紵龑?dǎo)致溫度過高，有可能造成電池電解液的泄露，對(duì)乘員造成傷害；發(fā)生碰撞或翻車還會(huì)對(duì)乘員造成機(jī)械傷害。3）涉水或遭遇暴雨。當(dāng)電動(dòng)汽車遇到涉水、暴雨等工況時(shí)，由于水汽侵蝕，高壓的正極與負(fù)極之間可能出現(xiàn)絕緣電阻變小甚至短路的情況，可能引起電池的燃燒、漏液甚至爆炸，若電流流經(jīng)車身，可能使乘員遭受觸電風(fēng)險(xiǎn)。4）充電時(shí)車輛的無(wú)意識(shí)移動(dòng)。當(dāng)車輛在充電時(shí)，如果車輛發(fā)生移動(dòng)，可能會(huì)造成充電電纜斷裂，使乘員以及車輛周圍人員遭受觸電風(fēng)險(xiǎn)；若充電電纜斷裂前正在進(jìn)行大電流充電，還可能造成電池的高壓接觸器粘連，從而進(jìn)一步增加人員的觸電風(fēng)險(xiǎn)。2.新能源汽車的安全設(shè)計(jì)從上面的敘述可以看出，新能源汽車存在的安全風(fēng)險(xiǎn)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方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖3-3-7所示。新能源汽車的安全設(shè)計(jì)如圖3-3-8及動(dòng)畫所示。圖3-3-7新能源汽車安全設(shè)計(jì)圖3-3-8新能源汽車安全設(shè)計(jì)（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)（圖3-3-9），當(dāng)斷開維修開關(guān)時(shí)，動(dòng)力蓄電池的動(dòng)力輸出需立即中斷。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5min才能接觸高壓部件。圖3-3-9奧迪混合動(dòng)力汽車上的維修開關(guān)（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)滿足以下要求:碰撞過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)需求之外，還應(yīng)當(dāng)滿足以下要求:1）碰撞過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)和救援人員沒有觸電風(fēng)險(xiǎn)。為此有些車輛設(shè)計(jì)有圖3-3-10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)力蓄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3-3-10慣性開關(guān)在電路圖中的位置（3）電氣安全新能源汽車的電氣安全主要包括以下方面:1）防止人員接觸到高壓電。2）電池能量的合理分配。3）充電時(shí)的高壓安全。4）行駛過程中的高壓安全。5）碰撞時(shí)的電氣安全。6）維修時(shí)的電氣安全等。為保證新能源汽車的電氣安全，有些車輛會(huì)設(shè)計(jì)以下安全裝置:1）高壓零部件的接插件（圖3-3-11）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)問題的風(fēng)險(xiǎn)。圖3-3-11高壓插頭的安全設(shè)計(jì)方式2）動(dòng)力蓄電池與外部高壓回路之間設(shè)計(jì)有高壓接觸器（圖3-3-12），以保證在駕駛員無(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)駕駛員將車輛鑰匙打到“Start”檔或?qū)?dòng)力蓄電池進(jìn)行充電時(shí)，接觸器才可能會(huì)閉合。圖3-3-12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（圖3-3-13），在動(dòng)力蓄電池輸出高壓電之前，先通過預(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)充電阻構(gòu)成。由于高壓零部件的高壓正、負(fù)極之間設(shè)計(jì)有補(bǔ)償電容，如果沒有預(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)，若絕緣電阻值過小，整車控制器應(yīng)當(dāng)發(fā)送接觸器斷開指令。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)如圖3-3-12所示的短路保護(hù)器。如果流過短路保護(hù)器的電流大于某個(gè)值時(shí)，該保護(hù)器便會(huì)被熔斷。6）高壓互鎖（HVIL）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。如圖3-3-14所示，位于橙色高壓連接器上方設(shè)計(jì)的低壓互鎖開關(guān)，當(dāng)該低壓互鎖開關(guān)斷開時(shí)，系統(tǒng)將切斷高電壓。圖3-3-13高壓預(yù)充電電阻設(shè)計(jì)方式圖3-3-14高壓互鎖（4）功能安全此外，對(duì)于電動(dòng)類型的新能源汽車，還需要從以下2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）扭矩安全管理。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扭矩安全控制策略。具體扭矩安全策略如下:a.整車控制器負(fù)責(zé)計(jì)算整車的扭矩需求，計(jì)算的扭矩需求的差值大于某個(gè)標(biāo)定值，則認(rèn)為扭矩輸出存在安全風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)整車控制器會(huì)將車速限制在安全范圍內(nèi)。b.若整車控制器的需求扭矩與電機(jī)的實(shí)際扭矩的差值大于某個(gè)標(biāo)定值，則認(rèn)為電機(jī)的扭矩控制存在風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)整車控制器將會(huì)限制電機(jī)的扭矩輸出，若兩者差值一直過大，則切斷動(dòng)力蓄電池的動(dòng)力輸出。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，為此進(jìn)行如下設(shè)計(jì):a.只有檔位放在P檔時(shí)才允許充電。b.在充電過程中，扭矩需求及實(shí)際扭矩輸出都應(yīng)當(dāng)為0。c.當(dāng)充電槍插上時(shí)，不允許閉合控制高壓電輸出的接觸器。d.當(dāng)充電回路絕緣電阻小于標(biāo)準(zhǔn)要求的阻值時(shí)，應(yīng)當(dāng)停止充電并斷開高壓接觸器。任務(wù)實(shí)施任務(wù)實(shí)施（一）工作準(zhǔn)備（1）防護(hù)裝備：絕緣防護(hù)裝備。（2）車輛、臺(tái)架、總成：北汽新能源純電動(dòng)汽車；比亞迪秦混合動(dòng)力汽車；或其他同類新能源汽車。（3）專用工具、設(shè)備：無(wú)。（4）手工工具：無(wú)。（5）輔助材料：廠家維修手冊(cè)及培訓(xùn)資料。（二）實(shí)施步驟1.新能源汽車安全設(shè)計(jì)方面的部件認(rèn)知本任務(wù)主要要求學(xué)生結(jié)合實(shí)訓(xùn)中心新能源車輛，通過檢索資料和結(jié)合維修手冊(cè)，判斷該車輛的安全設(shè)計(jì)特點(diǎn)，并針對(duì)實(shí)際的應(yīng)用方面進(jìn)行討論。新能源汽車安全設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下。（1）動(dòng)力電池安全設(shè)計(jì)以北汽新能源為例，查找動(dòng)力電池廠家的資料，學(xué)習(xí)動(dòng)力電池相關(guān)的安全設(shè)計(jì)策略。1）電池可用容量修正。電池管理系統(tǒng)BMS根據(jù)單體電池在環(huán)境溫度下的放電容量，以及慢充過程中因?yàn)殡娦疽恢滦宰儾顚?dǎo)致電池系統(tǒng)充電并未真正充滿等因素，確定可用容量上報(bào)給整車控制器VCU，VCU根據(jù)該值計(jì)算續(xù)航里程。2）SOC估算及修正策略。根據(jù)車載充電模式和行車模式下單體電池最高電壓進(jìn)行SOC修正。3）放電過程電流控制策略。行車放電過程中，放電電流不能超過電池BMS系統(tǒng)給整車VCU上報(bào)的最大允許放電電流值。放電過程電流控制策略是BMS根據(jù)動(dòng)力電池當(dāng)前的SOC及最高溫度實(shí)時(shí)調(diào)整“最大允許放電電流”數(shù)值。4）能量回饋過程控制策略。BMS通過上報(bào)“最大允許充電電流”給整車控制器來(lái)表現(xiàn)動(dòng)力電池當(dāng)前狀態(tài)可以接受最大回饋電流的能力。5）車載充電電流控制策略。車載充電時(shí)，BMS根據(jù)當(dāng)前最小溫度請(qǐng)求允許最大充電電流。當(dāng)單體最高電壓充電到3.6V時(shí)，BMS請(qǐng)求充電電流降到5A。單體最高電壓達(dá)到3.7V，停止充電，并把SOC修正為100%。6）地面充電控制策略?？斐鋾r(shí)動(dòng)力電池系統(tǒng)與地面充電樁之間的交互信息及工作流程嚴(yán)格按照《GB/T27930-2011電動(dòng)汽車非車載傳導(dǎo)式充電機(jī)與電池管理系統(tǒng)之間的通信協(xié)議》執(zhí)行。受限于動(dòng)力電池的充電能力，為了更好地實(shí)現(xiàn)快充功能，在快充過程中設(shè)計(jì)有加熱功能。a.快充電結(jié)束條件為電池最高單體電壓Vmax≥3.7V。b.快充過程中不進(jìn)行SOC修正。c.當(dāng)電池最小溫度Tmin＜0℃時(shí)，閉合加熱繼電器，開啟加熱功能。7）保溫過程控制策略。車載充電完成之后，根據(jù)電池的溫度判斷是否需要保溫，如果需要保溫，進(jìn)入保溫過程。a.進(jìn)入保溫條件：電池溫度Tmax＜25℃并且Tmin＜10℃。b.在保溫過程中，如果Tmin<5℃，BMS向車載充電機(jī)請(qǐng)求加熱需求電壓360V，加熱需求電流5A，并閉合加熱繼電器。c.保溫過程中，當(dāng)Tmin≥8℃時(shí)，斷開加熱繼電器，停止加熱。d.保溫時(shí)間：6h。如果進(jìn)入保溫過程達(dá)到6h，停止保溫，退出保溫過程。8）動(dòng)力電池故障處理策略。動(dòng)力電池系統(tǒng)在行車模式/車載充電模式/地面充電模式下診斷、上報(bào)和處理的故障，及處理措施及恢復(fù)條件。2.車輛安全設(shè)計(jì)新能源汽車（電動(dòng)汽車）主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行安全設(shè)計(jì)（圖3-3-15）：1）碰撞保護(hù)→通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)當(dāng)車輛安全氣囊引爆后，系統(tǒng)將自動(dòng)切斷正常高電壓。2）高壓互鎖→通過在高壓連接器上設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)低壓開關(guān)，當(dāng)開關(guān)被斷開時(shí)先斷開高電壓，防止觸電。3）電源極性反接保護(hù)→意外接錯(cuò)電源正負(fù)極，系統(tǒng)將自動(dòng)切斷高電壓。4）開蓋檢測(cè)→在高壓電池與部件的蓋子上設(shè)立低壓開關(guān)，在低壓開關(guān)打開（蓋子被打開）時(shí)，系統(tǒng)切斷高電壓。5）主動(dòng)泄放與被動(dòng)泄放→通過主動(dòng)與被動(dòng)監(jiān)測(cè)是否存在對(duì)車身短路，自動(dòng)快速將電池組電能泄放掉，避免電池發(fā)熱燃燒。圖3-3-15車輛安全設(shè)計(jì)此外，電動(dòng)汽車高壓系統(tǒng)的每一個(gè)高壓回路均有熔斷絲做為過電流保護(hù)。動(dòng)力蓄電池總成內(nèi)部增加了一定數(shù)量的熔斷絲盒接觸器進(jìn)行保護(hù)，動(dòng)力蓄電池的每根采樣線也有單獨(dú)的熔斷絲保護(hù)。即使發(fā)生碰撞短路，也可保證電池包等高壓器件及線束會(huì)短路損壞或起火。如圖3-3-16所示。圖3-3-16動(dòng)力蓄電池內(nèi)部的接觸器與保險(xiǎn)絲3.高壓維修安全設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車對(duì)維修人員有特殊的安全操作要求，這包括圖3-3-17所示的4個(gè)方面。圖3-3-17維修的高壓系統(tǒng)安全須知此外，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的維修開關(guān)（ServiceSwitch），主要作用是當(dāng)車輛在以下情況時(shí)直接斷開高壓回路，從而保證操作人員的安全（圖3-3-18）。例如：（1）檢修所有高壓模塊產(chǎn)品。（2）檢修所有動(dòng)力蓄電池包四周的零部件。（3）檢修其他以需要拆卸或移動(dòng)高壓產(chǎn)品為前提的零部件。圖3-3-18維修開關(guān)擴(kuò)展知識(shí)擴(kuò)展知識(shí)1.新能源汽車安全要求的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)混合動(dòng)力或電動(dòng)汽車應(yīng)滿足國(guó)家汽車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的安全要求，下列所示為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T18384-2015）針對(duì)電動(dòng)汽車安全要求的主要?dú)w納，具體內(nèi)容可直接參考GB/T18384-2015。（1）動(dòng)力蓄電池安全要求1）動(dòng)力蓄電池的絕緣電阻、爬電距離的要求應(yīng)符合GB/T18384.1-2015的要求。2）應(yīng)保證車輛的任何地方不得有安裝在車輛上的動(dòng)力蓄電池產(chǎn)生的危險(xiǎn)氣體聚集。3）動(dòng)力蓄電池艙應(yīng)盡可能與乘客艙隔開。動(dòng)力蓄電池艙應(yīng)確保均勻散熱和通風(fēng)，使車輛運(yùn)行過程中或過程后，動(dòng)力蓄電池處于安全允許的溫度范圍內(nèi)，動(dòng)力蓄電池排出的有害氣體能安全地逸到大氣中，不允許排到乘客艙。4）在發(fā)生意外事故或其他故障條件下，動(dòng)力蓄電池可能會(huì)釋放出較多的有害物質(zhì)，此時(shí)應(yīng)使其危險(xiǎn)降到最低限度，尤其要注意乘客艙。5）動(dòng)力蓄電池和動(dòng)力電路系統(tǒng)應(yīng)通過斷路器和熔斷器進(jìn)行保護(hù)。該裝置應(yīng)能在車輛制造廠規(guī)定的過流、與動(dòng)力蓄電池連接的電路出現(xiàn)短路的情況下，自動(dòng)斷開與動(dòng)力蓄電池的連接電路。該裝置的響應(yīng)時(shí)間應(yīng)由車輛制造廠根據(jù)動(dòng)力蓄電池參數(shù)、動(dòng)力蓄電池和電路發(fā)生過流或短路的防護(hù)方式來(lái)確定。6）動(dòng)力蓄電池類型應(yīng)清晰可見地注明動(dòng)力蓄電池的化學(xué)類型以便識(shí)別。（2）觸電防護(hù)安全要求

1）防止與動(dòng)力電路系統(tǒng)中帶電部件直接接觸。2）車輛不得含有暴露的導(dǎo)線、接線端、連接單元。動(dòng)力電路系統(tǒng)的帶電部件，應(yīng)通過絕緣或使用蓋、防護(hù)欄、金屬網(wǎng)板等來(lái)防止直接接觸。這些防護(hù)裝置應(yīng)牢固可靠，并耐機(jī)械沖擊。在不使用工具或無(wú)意識(shí)的情況下，它們不能被打開、分離或移開。3）在乘客艙及行李箱中，帶電部件在任何情況下都應(yīng)由至少能提供IPXXD防護(hù)等級(jí)的殼體來(lái)防護(hù)。4）發(fā)動(dòng)機(jī)艙中的帶電部件應(yīng)設(shè)計(jì)為只有在有意接近的情況下，才有可能接觸到。5）打開機(jī)蓋后，與系統(tǒng)連接的部件應(yīng)具有IPXXB防護(hù)等級(jí)。6）車輛其他地方的帶電部件，應(yīng)提供IPXXB防護(hù)等級(jí)。7）車輛標(biāo)志、動(dòng)力蓄電池規(guī)定的、容易接觸的帶電部件的防護(hù)罩等應(yīng)清楚地標(biāo)注圖規(guī)定的標(biāo)志，標(biāo)志應(yīng)清晰牢固。8）高電壓配線線皮應(yīng)統(tǒng)一由橙色和/或橙色套管構(gòu)成。9）防止與動(dòng)力電路系統(tǒng)中外露可導(dǎo)電部件的間接接觸。10）所有電氣的設(shè)計(jì)、安裝應(yīng)避免相互摩擦，防止絕緣失效。11）應(yīng)通過絕緣的方法來(lái)防止間接接觸，并且使車載的外露可導(dǎo)電部件聯(lián)接在一起，達(dá)到電位均衡。（3）絕緣電阻要求混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的高電壓電路系統(tǒng)和電平臺(tái)應(yīng)絕緣，絕緣電阻值的要求應(yīng)符合GB/T

18384.3—2015中6.2.2的規(guī)定。（4）電位均衡要求

電位均衡應(yīng)符合GB/T18384.3—2015中6.4的規(guī)定。（5）動(dòng)力電路系統(tǒng)和燃料供給系統(tǒng)要求

燃油系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安裝位置及管路應(yīng)避開溫度較高的熱源以及動(dòng)力電路系統(tǒng)等可能產(chǎn)生電弧的地方，尤其不能在一個(gè)密閉的空間內(nèi)。動(dòng)力電路系統(tǒng)和燃油供給系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安裝位置及線路、管路走向應(yīng)保證兩個(gè)系統(tǒng)具有安全距離或保證有效隔離。車輛在各種使用條件下，供油管路與其接頭不允許有泄漏。一旦發(fā)生燃油泄漏時(shí)，設(shè)計(jì)上應(yīng)保證絕不允許流到動(dòng)力蓄電池和高電壓電路系統(tǒng)。對(duì)于使用汽/柴油之外燃料的車輛，燃料供給系統(tǒng)須滿足其相應(yīng)燃料車輛標(biāo)準(zhǔn)的安全要求。（6）車輛碰撞的特殊要求按照國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行相關(guān)的碰撞試驗(yàn)，滿足相關(guān)的要求，以及下列要求。GB/T

18384.3—2015中4.1.4.2乘員保護(hù)進(jìn)行碰撞試驗(yàn)時(shí)應(yīng)滿足下列要求:1）如果車載儲(chǔ)能裝置安裝在乘客艙的外部，進(jìn)行碰撞試驗(yàn)中和試驗(yàn)后，動(dòng)力蓄電池包及其部件（動(dòng)力蓄電池、蓄電池模塊、電解液）不得穿入乘客艙內(nèi)。2）如果車載儲(chǔ)能裝置安裝在乘客艙內(nèi)，車載儲(chǔ)能裝置的任何移動(dòng)應(yīng)確保乘客的安全。3）進(jìn)行碰撞試驗(yàn)中和試驗(yàn)后均不能有電解液進(jìn)入乘客艙。4）進(jìn)行碰撞試驗(yàn)中和試驗(yàn)后儲(chǔ)能裝置不能出現(xiàn)爆炸、著火。（7）第三方保護(hù)要求

進(jìn)行碰撞試驗(yàn)時(shí)，動(dòng)力蓄電池包及其部件（動(dòng)力蓄電池、蓄電池模塊、電解液）或超級(jí)電容器等儲(chǔ)能裝置不能由于碰撞而從車上甩出。進(jìn)行碰撞試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)防止造成動(dòng)力電路的短路。碰撞試驗(yàn)結(jié)束后，按照GB/T18384.3—2015中6.2.2的要求（不需進(jìn)行準(zhǔn)備階段）進(jìn)行絕緣電阻的測(cè)量，并滿足絕緣電阻的要求。翻車時(shí)車載儲(chǔ)能裝置應(yīng)滿GB/T18384.3—2015中4.1.4的要求，同時(shí)混合動(dòng)力電動(dòng)客車的儲(chǔ)能裝置應(yīng)滿足GB/T17578的要求。（8）防水要求

應(yīng)通過一個(gè)絕緣電阻值監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供防水監(jiān)控，或通過遮蔽電壓設(shè)備（非高電壓部件本標(biāo)準(zhǔn)不做要求）防止其暴露在水中或依靠其他方式。如果車輛安裝了絕緣電阻值監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，應(yīng)符合GB/T18384.3—2015的要求。如果車輛未安裝絕緣電阻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，應(yīng)進(jìn)行GB/T18384.3—2015中7.2規(guī)定的試驗(yàn)，試驗(yàn)中和試驗(yàn)后車輛不會(huì)損壞，不會(huì)喪失行駛能力，并滿足GB/T18384.3—2015中7.3.2的要求。（9）功能安全要求1）起動(dòng)程序。應(yīng)通過一個(gè)鑰匙開關(guān)起動(dòng)車輛。

對(duì)于需要外接充電的車輛，當(dāng)車輛與外部電路（例如:電網(wǎng)、外部充電器）連接時(shí)，不能通過其自身的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使車輛移動(dòng)。防止車輛在鑰匙開啟狀態(tài)和換擋器在“行駛”和“倒退”位置時(shí)開動(dòng)車輛。而且，應(yīng)提供必要的互鎖裝置:

a.除非換擋器位置選擇在“停車”或“空擋”，在任何其他位置時(shí)控制器都不能向車輛傳輸移動(dòng)的最初動(dòng)力。b.起動(dòng)鑰匙只有“點(diǎn)火開關(guān)”在“關(guān)”的狀態(tài)，換擋器在“停車”的狀態(tài)時(shí)才能夠拔掉。2）行駛和停車車輛應(yīng)通過一個(gè)明顯的信號(hào)裝置提示駕駛員車輛可以起步行駛，這個(gè)信號(hào)裝置可參照GB/T4094.2—2005中規(guī)定的“運(yùn)行準(zhǔn)備就緒”信號(hào)裝置。車輛行駛時(shí)產(chǎn)生的氫氣要求符合GB/T18384.1—2015的規(guī)定。當(dāng)車輛處于停車，發(fā)動(dòng)機(jī)不工作時(shí)，如果車輛仍處于“可行駛”狀態(tài)，或只通過一個(gè)操作動(dòng)作就可使車輛處于“可行駛”狀態(tài)時(shí)，則應(yīng)通過一個(gè)信號(hào)（聲學(xué)或光學(xué)信號(hào)）明顯地提醒駕駛員?！翱尚旭偂睜顟B(tài):在這種狀態(tài)，當(dāng)踩下加速踏板時(shí)，車輛可能行駛。如果車輛裝有在緊急情況時(shí)（例如:某部件過熱）可限制操作的裝置，則應(yīng)通過一個(gè)明顯的信號(hào)通知車輛使用者。當(dāng)車輛在停車狀態(tài)以及鑰匙開關(guān)在“關(guān)”位置時(shí)