學(xué)習(xí)目標(biāo)1：正確認(rèn)識新能源汽車

1、學(xué)習(xí)目標(biāo)1能夠正確認(rèn)識新能源汽車6.1 新能源汽車概述 石油是現(xiàn)代工業(yè)和交通的重要能源，世界各國的經(jīng)濟和社會發(fā)展離不開石油。目前汽車的主體仍然是燃油汽車，汽車消耗的石油量約占石油總產(chǎn)量的一半。隨著汽車保有量的逐年增加以及現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，石油的需求量與日俱增。然而汽油是一種不可再生的能源，在地球上的儲量是有限的，有限的儲量與巨大的需求量間的矛盾形成了日益劇烈的供需失衡，發(fā)展新型能源汽車是解決石油危機的有效途徑。6.1.1 新能源汽車的定義 新能源汽車的定義在中國有一個不斷變化的過程。在此過程中，中國新能源汽車的定義和包括的車輛類型逐漸由模糊變得清晰，同時也越來越科學(xué)規(guī)范。 根據(jù)新能源汽車生產(chǎn)

2、企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則的主要政策，在2009年中國出現(xiàn)了“新能源汽車”的概念，包括混合動力汽車、純電動汽車（包括太陽能汽車）、燃料電池電動汽車、氫發(fā)動機汽車、其他新能源汽車（如高效儲能器、二甲醚等）多個類別產(chǎn)品。當(dāng)時新能源汽車的主要特征是采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源或使用常規(guī)的車用燃料、采用新型車載動力裝置，綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進技術(shù)，具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。 根據(jù)節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（20122020）的主要政策，2012年依然沿用“新能源汽車”名詞，但分類僅包括插電式混合動力汽車、純電動汽車和燃料電池汽車，其主要特征是采用新型動力系統(tǒng)，完全或主要依靠新型能源驅(qū)動的

3、汽車。6.1.2 安全與工具使用 電動汽車的重要特點是帶有高壓動力回路，其工作回路中的電壓有的可以達到600V以上。因此在考慮電動汽車給我們帶來環(huán)保效益的同時，高壓安全問題同樣不容忽視。 1電動汽車高壓的危害 人體皮膚的電阻很大，在干燥情況下可達到610k，潮濕情況下大約為1k。理論研究中，常把人體本身看作是一個大電阻，當(dāng)對人體施加一個電壓時，便會產(chǎn)生對應(yīng)的電流，電流的強度和作用時間的長短會對人體造成不同的傷害。如圖6-1所示，當(dāng)電流強度大于50mA，作用時間超過10ms時，就會造成人體心室顫動、呼吸困難，危及觸電人員安全。若以8001200作為人體電阻值， 4060V的電壓就可能造成這類危害

4、。 在電動汽車安全要求標(biāo)準(zhǔn)GB/T18384.3-2001中，對電動汽車的電壓作了規(guī)范定義。標(biāo)準(zhǔn)里將電動汽車的工作電壓分為A、B兩級，如表所示。表 電動汽車的工作電壓等級劃分電壓等級最大工作電壓/V直流交流A級0U600U30B級60U150030U1000 對于A級電壓，不需要進行觸電防護，對于任何B級電壓電路的中的帶電部件，都應(yīng)為接觸人員提供防護。 2安全防護措施 電動汽車的安全防護措施有等電位連接、保護接地、保護接零、電氣隔離、自動斷路、手動斷開和熔斷等。電位連接保護接地保護接零電氣隔離自動斷路手動斷開熔斷 （1）等電位連接 等電位連接是指在電動汽車動力系統(tǒng)中，將電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部件

5、直接或通過保護導(dǎo)體與車輛底盤相連。等電位連接的作用如圖所示，該設(shè)備外殼與車身為相同電位，該設(shè)備正極發(fā)生對殼體漏電事故時，即使人員接觸到該設(shè)備帶電的外殼，由于人體被等電位連接線短路，所以不會有危險的電流通過，可有效避免電擊危險。 等電位連接所使用保護導(dǎo)體的電阻值應(yīng)滿足導(dǎo)電性試驗要求：用不超過60V（DC）的電壓以動力電路最大電流的1.5倍或25A的電流（取兩者中較大值）通過任何兩個進行等電位連接的外露可導(dǎo)電部件，持續(xù)時間最少5s，測量其電壓降根據(jù)電流與電壓降計算得到的保護導(dǎo)體的電阻值不應(yīng)超過0.1。 （2）保護接地 保護接地是將電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分用保護線和大地直接連接的防護措施。如圖所示為

6、電動汽車車身保護接地措施，即用PE線直接接地。若人員站在地面上接觸到帶有危險電壓的車身外殼，因為保護線PE的電阻很小，所以人體兩端承受的電壓也很小，通過人體的漏電流也就很小，大部分漏電流由PE線經(jīng)大地回流電網(wǎng)，從而使人員的間接電擊危險顯著降低。 （3）保護接零 保護接零是利用PE線將電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電外殼和供電電網(wǎng)的保護零線連接，如圖所示為對充電機外殼保護接零。 采用保護接零時，因為設(shè)備外殼通過保護導(dǎo)體連接到電網(wǎng)保護零線，設(shè)備對外殼絕緣出現(xiàn)故障時漏電流會流回電網(wǎng)電源中性點，此時回造成故障相線對零線的單相短路故障，巨大的短路電流會促使線路上的過電流和短路保護裝置或熔斷器動作，切斷電源，消除電擊

7、危險。另外，同保護接地相似，保護線PE電阻很小，可以降低人員間接接觸時兩端承受的電壓，從而降低電擊危險。 （4）電氣隔離 電氣隔離主要用于充電系統(tǒng)，采用交、直流隔離的充電機是目前進行電氣隔離最常用的方法。 （5）自動斷路 當(dāng)存在某些特殊情況時（如發(fā)生碰撞、絕緣不良、高壓電氣回路不連續(xù)、過電流及短路等），自動斷路功能可在沒有人員干預(yù)的條件下，通過斷路器將高壓電氣回路斷開，從而保護人員和電氣設(shè)備的安全。自動斷路裝置可以人工復(fù)位。碰撞絕緣不良高壓電氣回路不連續(xù)過電流短路 1）碰撞監(jiān)測及保護另外還有一種方法是不經(jīng)過主控裝置，直接由碰撞傳感器信號觸發(fā)高壓電氣系統(tǒng)斷路器工作，切斷高壓電源。當(dāng)車輛發(fā)生碰撞時

8、，碰撞傳感器向主控裝置傳遞信息，主控裝置接收到信號后立即切斷動力電路，保護人員安全。 2）漏電監(jiān)測及保護 電動汽車中，因為直流高壓系統(tǒng)屬于不接地的電氣系統(tǒng)，所以較多地使用對地電壓型漏電監(jiān)測裝置，利用檢測動力系統(tǒng)正、負(fù)極母線對車身的電壓來判斷是否存在絕緣故障。 漏電監(jiān)測及保護系統(tǒng)如圖所示，交流輸入端使用RCD、保護接地（或保護接零）組合。直流端具有漏電監(jiān)測裝置，用于監(jiān)測車內(nèi)直流母線對車身的絕緣狀況。 3）互鎖監(jiān)測及保護 根據(jù)互鎖防護設(shè)計角度的不同，電動汽車的互鎖監(jiān)測可分為環(huán)路互鎖和功能互鎖兩大類。環(huán)路互鎖是從電氣回路連續(xù)性（完整性）的角度設(shè)計。用于監(jiān)測電氣回路是否存在斷路的情況。功能互鎖主要是從

9、系統(tǒng)功能的角度進行防護，如充電時車輛不能意外起動等。 環(huán)路互鎖：在打開高壓電氣設(shè)備防護罩或斷開高壓回路的連接器時，人員可能會接觸到高電壓。所以需要對高壓回路的連續(xù)性進行監(jiān)測。危險電壓互鎖回路是首尾連接在自動斷開的裝置上，通過在回路中發(fā)送一個微弱的電流信號對電氣回路的連續(xù)性進行監(jiān)測。當(dāng)出現(xiàn)電氣回路不連續(xù)時，自動斷開裝置就會啟動，切斷電源以清除該處的危險電壓。在充電過程中，為了確保充電接口及線束與車輛之間的可靠連接，也需要在充電系統(tǒng)中設(shè)計互鎖回路。另外，對于高壓電氣設(shè)備的防護蓋，也必須設(shè)計互鎖回路或采取其他防護裝置，防止防護蓋被移開后對人員產(chǎn)生電擊危險。 功能互鎖：當(dāng)高壓電路和電池包斷開后，因為有

10、容性儲能元件及線束上本身存在的容性，高壓母線仍然會殘留危險電壓，必須將該危險電壓釋放到安全范圍內(nèi)。根據(jù)電壓和能量的大小以及電壓衰減所需的時間，不同的制造商有不同的設(shè)計方案。例如有些電動汽車的高壓系統(tǒng)斷電后通過電阻放電把電壓釋放到安全范圍內(nèi)。 4）過電流機短路保護 自動斷開裝置還可以用于過電流機短路防護。若使用熔斷器等進行過電流防護，在出現(xiàn)過電流時，為增加防護效果，也可以啟動自動斷開裝置，起到雙重保險的作用。 （6）手動斷開 在電動汽車裝配、保養(yǎng)和維修過程中，需要手動斷開電氣回路開關(guān)，確保在操作過程中裝配或維修人員的人身安全。手動斷開裝置也叫維修開關(guān)，如圖所示。手動斷開裝置通常位于動力電池系統(tǒng)中

11、，若使用單級型手動斷開裝置，則應(yīng)設(shè)置在動力電池的電氣中點，即中間分?jǐn)辔恢?。若使用雙級型，則應(yīng)可以同時切斷動力電池的正負(fù)極。 （7）熔斷 熔斷功能一般由熔斷器來完成，主要是確保電動汽車高壓電氣系統(tǒng)安全運行而采用的防護裝置。 3人員防護裝備 防止觸電的個人防護裝備主要有絕緣手套、護目鏡、絕緣鞋和非化纖材質(zhì)衣服等，如圖所示。（1）絕緣手套絕緣手套通常有兩種獨立的性能。一是在進行任何有關(guān)高壓組件或線路操作時，需要使用橡膠制成的電工絕緣手套，并能夠承受1000V以上的工作電壓。二是具備抗堿性，防止接觸到動力電池組的鉀氫氧化物，對人體產(chǎn)生傷害。（2）護目鏡護目鏡的作用是防止電池液的飛濺。高壓電動車輛維修用

12、的護目鏡應(yīng)具有側(cè)面防護功能，防止維修過程中產(chǎn)生的點火花對眼睛的傷害。（3）絕緣安全鞋絕緣安全鞋的作用是使人體與地面絕緣，防止電流通過人體與大地之間構(gòu)成通路，對人體造成電擊傷害。（4）非纖化工作服維修高壓系統(tǒng)時，必須穿非化纖類的工作服?；w類的工作服會產(chǎn)生靜電，并且發(fā)生火災(zāi)時，化纖會在高溫環(huán)境下粘連人體皮膚，導(dǎo)致維護人員受到嚴(yán)重的二次傷害。 4工具使用 除了傳統(tǒng)的維修工具和檢測設(shè)備外，新能源汽車因為存在高壓電路，所以有專用的維修工具和檢測設(shè)備。維護高壓系統(tǒng)時，必須使用帶有絕緣功能的工具。常用的有套筒、開口扳手、螺絲刀、鉗子和電工刀等，也包括專用的儀表，如萬用表等。新能源汽車常用的維修工具及檢測設(shè)

13、備如表所示。套筒開口扳手螺絲刀鉗子電工刀萬用表表 新能源汽車常用的維修工具及檢測設(shè)備序號類型工具設(shè)備名稱規(guī)格要求單位備注1拆裝工具絕緣工具套裝高壓維修絕緣工具，耐壓1000V套2檢測儀表數(shù)字式萬用表負(fù)荷CAT 要求個3數(shù)字電流鉗負(fù)荷CAT 要求臺4高壓絕緣測試儀負(fù)荷CAT 要求臺5診斷儀器專用車型診斷儀對應(yīng)車型套6防護用品絕緣臺耐壓10kv臺7絕緣手套耐壓10kv副8絕緣鞋耐壓10kv雙9護目鏡耐壓10kv副 （1）絕緣工具 絕緣工具是采用絕緣材料進行加工并適用于電氣系統(tǒng)拆裝操作的工具。新能源汽車涉及高壓部件的拆裝必須使用絕緣拆裝工具。絕緣工具必須裝有耐壓1000V以上的絕緣柄，如圖所示。 絕

14、緣工具分為三個類型，在新能源汽車高壓部件維修時，要求使用類以上的工具。類工具指采用普通基本絕緣的電動工具。在防觸電保護方面不僅依靠基本絕緣，還要附加安全預(yù)防措施，即對正常情況下不帶電，而在其基本絕緣損壞時，變?yōu)閹щ婓w的外露可導(dǎo)電部分作保護接零。保護接零至少要設(shè)置兩處，并且還應(yīng)附加漏電保護。同時要求操作者使用絕緣防護用品。類工具是指采用雙重絕緣或加強絕緣的電動工具。在防觸電保護方面不僅依靠器基本絕緣，而且還將其正常情況下帶電部分與不帶電的可導(dǎo)電部分作雙重絕緣或加強絕緣處理。類工具是指采用安全特低電壓供電的電動工具，在防觸電保護方面依靠安全隔離變壓器供電。 （2）檢測儀表 新能源汽車維修中常使用的檢測儀有數(shù)字式萬用表、數(shù)字電流鉗和高壓絕緣測試儀等，如圖所示。 1）數(shù)字萬用表 數(shù)字萬用表應(yīng)符合CAT 安全等級要求。 2）數(shù)字電流鉗 數(shù)字電流鉗主要由電流表和穿心式電流互感器組成，穿心式電流互感器鐵芯制成鉗形的活動開口，是一種不需要斷開電路即可直接測量電路交流電流的攜帶式儀表。 當(dāng)握緊鉗形電流表扳手時，電流互感器的鐵芯張開，被測導(dǎo)線進入鉗口內(nèi)部作為電流互感器的一次繞組。當(dāng)放松扳手鐵芯閉合后，根據(jù)互感器的原理在其