新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全 課件 2 新能源汽車高壓部件識(shí)別與安全隱患檢查

新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2024/10/919:17模塊二新能源汽車高壓電路與高壓部件識(shí)別本模塊介紹新能源汽車高壓電路與觸電急救，以及新能源汽車高壓安全設(shè)計(jì)與高壓部件識(shí)別相關(guān)的知識(shí)和技能，分為2個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，分別為：學(xué)習(xí)任務(wù)一，高壓電路認(rèn)知與觸電急救；學(xué)習(xí)任務(wù)二，新能源汽車高壓部件識(shí)別與安全隱患檢查。通過(guò)以上學(xué)習(xí)任務(wù)的學(xué)習(xí)，你能夠?qū)W會(huì)人體觸電的原因及觸電急救的方法；能夠識(shí)別新能源汽車高壓部件安裝位置、高壓電類型、高壓電存在時(shí)間；能夠檢查高壓安全隱患及分析事故原因。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2024/10/919:17學(xué)習(xí)任務(wù)2高壓部件識(shí)別與安全隱患檢查任務(wù)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)：1.能夠描述新能源汽車高壓部件特征與識(shí)別方法；2.能夠描述新能源汽車高壓安全設(shè)計(jì)要求與內(nèi)容；3.能夠描述新能源汽車事故隱患與形式。

能力目標(biāo)：1.能夠識(shí)別新能源汽車高壓部件位置和高壓電類型；2.能夠檢查并排除新能源汽車安全隱患；3.能夠分析新能源汽車安全事故原因。

素質(zhì)目標(biāo)：1.培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和工匠精神；2.培養(yǎng)安全意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神；3.培養(yǎng)自我管理和自主學(xué)習(xí)能力。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2024/10/919:17情境導(dǎo)入

情境描述：

一輛新能源（電動(dòng)）汽車發(fā)生了事故，你被指派過(guò)去現(xiàn)場(chǎng)處理事故車輛的工作，你能正確判斷哪些部件存在高壓電，以及檢查車輛是否還存在安全隱患，并分析事故原因嗎？

情境提示：

新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)存在高壓電，維修之前，必須能夠正確識(shí)別高壓部件，能夠檢查和排除安全隱患，并能夠分析事故原因。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全知識(shí)學(xué)習(xí)

一、新能源汽車高壓部件特征與識(shí)別方法1.新能源汽車高壓電的類型新能源（電動(dòng)）汽車的高壓系統(tǒng)均同時(shí)具有直流高壓和交流高壓。（1）直流高壓直流高壓主要分布在動(dòng)力電池輸出到高壓部件的位置。（2）交流高壓交流高壓主要分布在驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器（逆變器）與驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間，以及車輛在進(jìn)行交流慢充時(shí)，充電接口與車載充電機(jī)（充電器）之間。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2.新能源汽車高壓電的變換由于動(dòng)力電池只能輸出、輸入直流高壓電，因此新能源汽車（包括油電混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車）的高壓系統(tǒng)都需要進(jìn)行高壓電變換。（1）混合動(dòng)力汽車高壓電變換混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要高壓部件有動(dòng)力電池、逆變器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)。在逆變器內(nèi)部的變換包括直流變直流、交流變直流以及直流變交流。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（2）純電動(dòng)汽車高壓電變換純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與混合動(dòng)力汽車結(jié)構(gòu)區(qū)別的是沒(méi)有了燃油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛和發(fā)電，而是增加了用于外部電源充電的車載充電機(jī)（充電器）及充電相關(guān)的部件和導(dǎo)線。對(duì)于插電式混合動(dòng)力汽車，也裝備了充電（通常是交流慢充）相關(guān)的部件。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全3.新能源汽車高壓電存在的時(shí)間新能源汽車高壓系統(tǒng)的高壓電主要有以下三種存在時(shí)間。（1）持續(xù)存在：只要滿足動(dòng)力電池的放電條件，即使車輛停止運(yùn)行，仍然持續(xù)存在高壓電。（2）運(yùn)行期間存在：運(yùn)行期間存在高壓電的部件，是指當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)處于ON、RUN或其它運(yùn)行狀態(tài)下，部件存在高壓電。（3）充電期間存在：采用交流慢充和直流快充時(shí)，充電過(guò)程中，充電樁和充電槍以及充電系統(tǒng)相關(guān)的電路上都具有高壓電。未正式充電前，充電樁和充電接口是安全的。在車輛充電期間，由于車載充電機(jī)和動(dòng)力電池可能產(chǎn)生很高的熱量，因此車輛的空調(diào)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)運(yùn)行來(lái)降低車載充電機(jī)和動(dòng)力電池的溫度，此時(shí)電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)也會(huì)在充電期間運(yùn)行，也存在有高壓電。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全4.新能源汽車高壓部件的警告標(biāo)記和顏色為防止意外觸及高壓系統(tǒng)，新能源汽車對(duì)高壓部件均采用特殊的標(biāo)記或顏色，對(duì)維修人員或駕乘人員給予警告。新能源汽車通常采用高壓警告標(biāo)記和高壓警告顏色兩種形式進(jìn)行高電壓警告。（1）高壓警告標(biāo)記新能源汽車的高壓部件上標(biāo)有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)危險(xiǎn)電壓警告標(biāo)記：黃色（警告）或紅色（禁止）底色的高壓觸電警告圖標(biāo)。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（2）高壓警告顏色由于高壓導(dǎo)線可能有幾米長(zhǎng)，因此在一處或兩處通過(guò)警告牌標(biāo)記的意義不大。新能源汽車采用橙色警告色標(biāo)記出所有高壓導(dǎo)線，高壓部件的接插件也采用橙色設(shè)計(jì)。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全5.新能源汽車高壓部件的安裝位置和高壓部位新能源汽車的高壓部件主要集中在動(dòng)力電池（高壓電源）系統(tǒng)、電機(jī)及變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、充電系統(tǒng)以及空調(diào)與暖風(fēng)系統(tǒng)幾個(gè)位置。此外，用于連接高壓部件之間的導(dǎo)線也屬于高壓部件。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（1）動(dòng)力電池的安裝位置和高壓部位純電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池體積比較大，一般安裝在車輛底部；混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力電池體積比較小，一般安裝在后排座椅后部或行李艙內(nèi)。動(dòng)力電池上所有的部件，包括動(dòng)力電池組、維修開關(guān)、連接的高壓導(dǎo)線及接插件均具有高壓直流電。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)及逆變器的安裝位置和高壓部位除了動(dòng)力電池外，新能源汽車的高壓部件，如驅(qū)動(dòng)電機(jī)、逆變器（驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器）等高壓部件布置在乘客艙外部，大部分集中在前機(jī)艙位置。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)的高壓部位圖為驅(qū)動(dòng)電機(jī)內(nèi)部具有高壓的部位。當(dāng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，位于電機(jī)的高壓導(dǎo)線、接插件，以及電機(jī)定子繞組上均會(huì)存在高壓交流電。2）逆變器的高壓部位圖為逆變器（驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器）上的主要高壓部位，逆變器的殼體通常采用金屬全封閉設(shè)計(jì)，主要的高壓部位集中在模塊導(dǎo)線的接口（接插件）上。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（3）電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)及暖風(fēng)加熱器的安裝位置和高壓部位1）電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)安裝位置和高壓部位新能源汽車采用高壓驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)，一般安裝在前機(jī)艙下部。空調(diào)壓縮機(jī)的電機(jī)可采用直流電機(jī)，也可以采用三相交流異步電機(jī)，但交流電機(jī)需要由空調(diào)促動(dòng)器（提供交流驅(qū)動(dòng)電源）或在壓縮機(jī)內(nèi)部集成了直流/交流逆變器。電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)在運(yùn)行時(shí)，位于壓縮機(jī)上的高壓導(dǎo)線接口、高壓連接導(dǎo)線以及壓縮機(jī)內(nèi)部均具有直流或交流高壓電。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2）暖風(fēng)加熱器安裝位置和高壓部位在暖風(fēng)實(shí)現(xiàn)的形式上，純電動(dòng)汽車由于沒(méi)有燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量來(lái)源，因此利用PTC（PositiveTemperatureCoefficient，正溫度系數(shù)，溫度越高電阻越大，泛指正溫度系數(shù)很大的半導(dǎo)體材料或元器件）電加熱的方式來(lái)產(chǎn)生暖風(fēng)。電加熱的方式有兩種，一種是通過(guò)高壓電加熱類似傳統(tǒng)汽車暖風(fēng)系統(tǒng)中的冷卻液（電熱液），再經(jīng)過(guò)高溫冷卻液循環(huán)為暖風(fēng)水箱提供熱量，這種類型的PTC加熱器通常安裝在前機(jī)艙；另一種是直接通過(guò)高壓電驅(qū)動(dòng)加熱器來(lái)加熱經(jīng)過(guò)蒸發(fā)箱的空氣實(shí)現(xiàn)暖風(fēng)，這種類型的PTC加熱器通常安裝在車內(nèi)的儀表板下方。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（4）高壓導(dǎo)線安裝位置和高壓部位新能源汽車高壓系統(tǒng)的高壓導(dǎo)線一般是沿著底盤外布置,高壓導(dǎo)線在相關(guān)的高壓部件運(yùn)行時(shí)，具有高壓電。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全二、新能源汽車高壓安全設(shè)計(jì)要求與內(nèi)容1.國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)新能源（電動(dòng)）汽車的安全要求2020年5月12日，工業(yè)和信息化部組織制定的GB18384-2020《電動(dòng)汽車安全要求》、GB38032-2020《電動(dòng)客車安全要求》和GB38031-2020《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》三項(xiàng)強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)發(fā)布，并于2021年1月1日起開始實(shí)施。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2.新能源汽車安全設(shè)計(jì)內(nèi)容根據(jù)新能源汽車（電動(dòng)汽車）存在的安全隱患以及實(shí)際的工作狀況，主要從維修安全、碰撞安全、電氣安全、功能安全的角度進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)也包括對(duì)動(dòng)力電池安全設(shè)計(jì)策略。（1）維修安全新能源汽車對(duì)維修人員有特殊的安全保護(hù)設(shè)計(jì)，包括以下幾個(gè)方面。1）維修開關(guān)大部分的新能源汽車設(shè)計(jì)有維修開關(guān)（MSD），可以直接斷開高壓回路，保證維修人員的安全。2）開蓋檢測(cè)開關(guān)有的新能源汽車在高壓部件的上蓋上設(shè)立開蓋檢測(cè)開關(guān)（低壓線路），當(dāng)高壓部件的上蓋被打開時(shí)，開蓋檢測(cè)開關(guān)同時(shí)斷開，整車控制器VCU接收到信號(hào)后指令高壓控制系統(tǒng)切斷高壓。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全3）高壓互鎖回路高壓互鎖回路（HazardousVoltageInterlockLoop，HVIL），是指通過(guò)使用低壓信號(hào)來(lái)監(jiān)控新能源汽車高壓系統(tǒng)上所有與高壓母線（動(dòng)力電池輸出的主高壓導(dǎo)線）相連的各分路，包括整個(gè)動(dòng)力電池系統(tǒng)、電機(jī)控制器、車載充電機(jī)、電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)等高壓部件，以及高壓導(dǎo)線、接插件等高壓系統(tǒng)回路的電氣連接完整性（連續(xù)性）。高壓互鎖回路內(nèi)的低壓回路需要一個(gè)檢測(cè)用電源，讓低壓信號(hào)沿著閉合的低壓回路傳遞。一旦低壓信號(hào)中斷，說(shuō)明某一個(gè)高壓部件的接插件有松動(dòng)或者脫落。按照整體控制策略，設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)或監(jiān)測(cè)回路將高壓互鎖信號(hào)回路的狀態(tài)傳遞給VCU或BMS。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全4）電源極性反接保護(hù)如果意外接錯(cuò)高壓電源的正負(fù)極，動(dòng)力電池管理系統(tǒng)BMS將自動(dòng)控制高壓接觸器切斷高壓輸出。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（2）碰撞安全當(dāng)車輛發(fā)生碰撞時(shí)，車輛的安全系統(tǒng)（車身結(jié)構(gòu)和安全防護(hù)性能）應(yīng)當(dāng)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)需求之外，還應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：1）碰撞過(guò)程中避免駕乘人員和行人遭受觸電風(fēng)險(xiǎn)。2）碰撞過(guò)程中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。3）碰撞后保證維修和救援人員沒(méi)有觸電風(fēng)險(xiǎn)。為了滿足碰撞安全要求，車輛的控制系統(tǒng)（VCU和BMS）通過(guò)CAN車載網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)到安全氣囊引爆后，將自動(dòng)切斷高壓電路的高壓輸出。有的新能源汽車上設(shè)計(jì)慣性開關(guān)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“物理性”斷開，保證了乘員、行人、維修和救援人員的高壓安全。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（3）電氣安全為保證新能源汽車在高壓系統(tǒng)運(yùn)行期間的電氣安全，設(shè)計(jì)有以下安全裝置。1）高壓接插件高壓部件的絕緣接插件既可防止維修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)。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2）高壓接觸器新能源（電動(dòng)）汽車高壓部件都是由整車控制器VCU或動(dòng)力電池管理系統(tǒng)BMS通過(guò)高壓接觸器控制高壓電路的接通與關(guān)閉的。高壓接觸器相當(dāng)于傳統(tǒng)汽車的主繼電器，實(shí)際上也是一個(gè)大功率的繼電器，用于控制高壓導(dǎo)線正負(fù)極導(dǎo)線之間的接通與斷開。如果接觸器斷開，整車僅動(dòng)力電池上會(huì)存在高壓，位于接觸器下游的高電壓系統(tǒng)部件將沒(méi)有高壓。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全正常情況下，只有當(dāng)車輛的點(diǎn)火開關(guān)置于ON檔位置或?qū)?dòng)力電池進(jìn)行充電時(shí)，高壓接觸器才會(huì)閉合，接通高壓回路，即“上電”。①高壓接觸器接通條件如下:a.點(diǎn)火開關(guān)置于ON位置。b.高壓系統(tǒng)自檢，沒(méi)有存在漏電（絕緣電阻低于標(biāo)準(zhǔn)值）等故障。②高壓接觸器斷開條件如下:a.點(diǎn)火開關(guān)置于OFF位置。b.高壓系統(tǒng)檢測(cè)到存在安全事件的發(fā)生，例如，互鎖開關(guān)斷開、高壓部件或高壓導(dǎo)線存在對(duì)車身絕緣電阻過(guò)低、車輛發(fā)生過(guò)碰撞且安全氣囊已彈出等異常情況時(shí)，自動(dòng)切斷高壓輸出，避免人員觸電。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全3）預(yù)充電回路新能源汽車高壓系統(tǒng)中設(shè)計(jì)有預(yù)充電回路，主要由預(yù)充電阻及預(yù)充接觸器構(gòu)成。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。由于高壓部件的高壓正、負(fù)極之間設(shè)計(jì)有補(bǔ)償電容等電子元器件，如果沒(méi)有預(yù)充電阻，那么在高壓回路導(dǎo)通瞬間，補(bǔ)償電容或其他電子元器件將會(huì)由于瞬間電流過(guò)大而燒毀。預(yù)充電過(guò)程如下：在充、放電初期閉合預(yù)充接觸器，串聯(lián)的預(yù)充電阻對(duì)外部的容性負(fù)載進(jìn)行預(yù)充電，當(dāng)接觸器兩端電壓達(dá)到電池總電壓一定值（通常是95%）時(shí)，預(yù)充電完成后斷開預(yù)充接觸器，同時(shí)閉合正極接觸器。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全4）絕緣電阻檢測(cè)新能源汽車在運(yùn)行過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)零部件之間的相互碰撞、摩擦、擠壓，導(dǎo)致高壓電路與底盤之間的絕緣性能下降，高壓電源的正負(fù)極導(dǎo)線可能通過(guò)絕緣層與底盤構(gòu)成漏電回路。當(dāng)高壓電路與底盤之間發(fā)生多點(diǎn)絕緣性能下降時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致漏電回路的熱積累效應(yīng)，可能造成車輛的電氣火災(zāi)。因此，高壓系統(tǒng)相對(duì)車輛底盤的電氣絕緣性能實(shí)時(shí)檢測(cè)是電氣安全技術(shù)的核心內(nèi)容。高壓系統(tǒng)通過(guò)電流傳感器等部件檢測(cè)車輛的絕緣電阻，當(dāng)檢測(cè)到短路（漏電）發(fā)生時(shí)，高壓接觸器切斷高電壓的同時(shí)啟動(dòng)主動(dòng)泄放保護(hù)和被動(dòng)泄放保護(hù)。以比亞迪純電動(dòng)汽車為例：①主動(dòng)泄放保護(hù)。5s內(nèi)把預(yù)充電容電壓降低到≤60V，迅速釋放危險(xiǎn)電能。②被動(dòng)泄放保護(hù)。2min內(nèi)把預(yù)充電容電壓降低到≤60V。被動(dòng)泄放是主動(dòng)泄放失效的二重保護(hù)。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全絕緣電阻判定標(biāo)準(zhǔn)：高壓電源正極對(duì)負(fù)極、正極對(duì)地（車身）和負(fù)極對(duì)地絕緣阻值均大于等于100Ω/V（直流）、500Ω/V（交流）為合格。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全5）短路保護(hù)器新能源汽車高壓系統(tǒng)的每一個(gè)高壓回路均有短路保護(hù)器（熔絲）做過(guò)流保護(hù)。動(dòng)力電池總成內(nèi)部增加了多個(gè)的高壓接觸器和短路保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)，動(dòng)力電池的每根采樣線也有單獨(dú)的保護(hù)器保護(hù)。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（4）功能安全對(duì)于新能源汽車，還需要從以下功能方面采取安全設(shè)計(jì)，避免安全事故的發(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)，例如驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)快甚至失控，需要在整車控制器VCU中加入轉(zhuǎn)矩安全控制策略。具體轉(zhuǎn)矩安全策略如下：①VCU負(fù)責(zé)計(jì)算整車的轉(zhuǎn)矩需求，計(jì)算的轉(zhuǎn)矩需求的差值大于某個(gè)標(biāo)定值，則認(rèn)為轉(zhuǎn)矩輸出存在安全風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)VCU會(huì)將車速限制在安全范圍內(nèi)。②若VCU計(jì)算的需求轉(zhuǎn)矩與電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩的差值大于某個(gè)標(biāo)定值，則認(rèn)為電機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制存在風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)VCU將會(huì)限制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出，若兩者差值一直過(guò)大，則切斷動(dòng)力電池的高壓輸出。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（直流）、慢充（交流）、行駛模式之間的沖突，為此進(jìn)行如下設(shè)計(jì)：①只有檔位放在P/N檔時(shí)才允許充電。②在充電過(guò)程中，轉(zhuǎn)矩需求及實(shí)際轉(zhuǎn)矩輸出都應(yīng)當(dāng)為0（即車輛無(wú)法行駛）。③當(dāng)充電槍插上時(shí)，不允許閉合控制高壓輸出的接觸器。④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。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（5）動(dòng)力電池安全設(shè)計(jì)策略以北汽新能源純電動(dòng)汽車為例，動(dòng)力電池相關(guān)的安全設(shè)計(jì)策略如下：提示：電池狀態(tài)計(jì)算包括電池組荷電狀態(tài)（StateofCharge，SOC）和電池組健康狀態(tài)（StateofHealth，SOH）兩方面。SOC用來(lái)提示動(dòng)力電池組剩余電量，是計(jì)算和估計(jì)電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的基礎(chǔ)。SOH用來(lái)提示電池技術(shù)狀態(tài)，預(yù)計(jì)可用壽命等健康狀態(tài)的參數(shù)。1）動(dòng)力電池可用容量修正：動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（BMS）根據(jù)單體電池（電芯）在環(huán)境溫度下的放電容量，以及慢充過(guò)程中因?yàn)閱误w電池一致性變差導(dǎo)致動(dòng)力電池系統(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)駛里程。2）SOC估算及修正策略：BMS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(guò)程電流控制策略：行車放電過(guò)程中，放電電流不能超過(guò)BMS給VCU上報(bào)的最大允許放電電流值。放電過(guò)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。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全4）能量回饋（回收）過(guò)程控制策略BMS通過(guò)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（交流慢充）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)單體電池最高電壓充電到3.6V時(shí)，BMS請(qǐng)求充電電流降到5A。當(dāng)單體電池最高電壓達(dá)到3.7V時(shí)，停止充電，并把SOC修正為100%。6）地面充電控制策略地面充電（直流快充）時(shí)，BMS與地面直流充電樁之間的交互信息及工作流程嚴(yán)格按照GB/T27930-2015《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(guò)程中設(shè)計(jì)有加熱功能。①快充結(jié)束條件為電池最高單體電壓Vmax≧3.7V。②快充過(guò)程中不進(jìn)行SOC修正。③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。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全7）保溫過(guò)程控制策略車載充電完成之后，BMS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(guò)程。①進(jìn)入保溫條件：電池溫度Tmax<25℃并且Tmin<10℃。②在保溫過(guò)程中，如果Tmin<5℃，BMS向車載充電機(jī)請(qǐng)求加熱需求，并閉合加熱繼電器。③保溫過(guò)程中，當(dāng)Tmin≧8℃時(shí)，斷開加熱繼電器，停止加熱。④保溫時(shí)間為6h。如果進(jìn)入保溫過(guò)程達(dá)到6h，停止保溫，退出保溫過(guò)程。8）動(dòng)力電池故障處理策略BMS在行車模式/車載充電模式/地面充電模式下持續(xù)診斷、上報(bào)和處理動(dòng)力電池的故障，以及處理措施及恢復(fù)條件。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全三、新能源汽車安全隱患與事故形式新能源（電動(dòng)）汽車安全隱患包括高壓觸電安全隱患、動(dòng)力電池安全隱患，以及車輛發(fā)生事故等特殊情況下可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)等。1.新能源汽車安全隱患（1）高壓觸電安全隱患無(wú)論是純電動(dòng)汽車，還是油電混合動(dòng)力汽車，其電壓和電流等級(jí)都比較高。動(dòng)力電池的額定電壓一般在300-600V，甚至更高。高壓系統(tǒng)正常工作時(shí)，電流可達(dá)幾百安培，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人體能承受的極限。新能源汽車高壓系統(tǒng)中的高壓部件和導(dǎo)線，如果發(fā)生破損或者潮濕，就可能會(huì)漏電！此時(shí)，如果人體觸及到相關(guān)漏電部位，會(huì)發(fā)生觸電的危險(xiǎn)！新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（2）動(dòng)力電池安全隱患新能源汽車動(dòng)力電池在設(shè)計(jì)、制造和出廠環(huán)節(jié)都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試，在正常使用過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)安全問(wèn)題，但如果電池的濫用會(huì)導(dǎo)致電池的熱效應(yīng)加劇，最終表現(xiàn)為電池的“熱失控”，從而引發(fā)安全事故。以鋰離子電池為例，導(dǎo)致動(dòng)力電池?zé)崾Э赜羞^(guò)充電、過(guò)放電、過(guò)電流和過(guò)溫等情況。1）過(guò)充電在充電末期，電池內(nèi)部離子的濃度增加，電池接受能力下降，再充電就會(huì)出現(xiàn)過(guò)充電。過(guò)充電時(shí)，如果電池的散熱較好，或者過(guò)充電流很小，此時(shí)電池的溫度較低，過(guò)充電后只發(fā)生電解液的分解，電池仍然安全。但是，如果此時(shí)電池的散熱較差，或者由于大電流充電導(dǎo)致電池溫度很高而引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，往往導(dǎo)致安全事故發(fā)生。為避免動(dòng)力電池過(guò)充電發(fā)生，如果充滿電后運(yùn)行時(shí)間較短就充電，充電時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2）過(guò)放電在動(dòng)力電池放電末期，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)造成電池過(guò)放電。如果新能源汽車在上坡、急加速時(shí)發(fā)生動(dòng)力電池自燃，則可能原因是動(dòng)力電池剩余電量不足，造成動(dòng)力電池過(guò)放電。為避免動(dòng)力電池過(guò)放電發(fā)生，在車輛正常行駛時(shí)，如果電量表指示電量不足，應(yīng)盡快充電，否則會(huì)造成過(guò)度放電，使動(dòng)力電池發(fā)熱引發(fā)事故。過(guò)充電、過(guò)放電和充電不足都會(huì)縮短動(dòng)力電池壽命。在新能源汽車使用過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況準(zhǔn)確把握充電時(shí)間和充電頻次。建議每天都充電，這樣使動(dòng)力電池處于淺循環(huán)狀態(tài)，使用壽命會(huì)延長(zhǎng)。如果長(zhǎng)時(shí)間停放車輛時(shí)，應(yīng)定期檢查動(dòng)力電池狀態(tài)并充電，保持電量充足，避免電池自放電影響電池壽命和過(guò)度放電損壞電池。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全3）過(guò)電流新能源汽車動(dòng)力電池過(guò)電流主要有以下幾種情況：①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(guò)電流。②電池老化及電池的性能下降（包括容量降低、內(nèi)阻增加等）后，如果仍按照原來(lái)的電流充電，容易導(dǎo)致產(chǎn)生的相對(duì)電流過(guò)大。③電池一致性差異。在多個(gè)單體電池并聯(lián)充電過(guò)程中，由于單體電池一致性的差異，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)大于正常的充電電流。如果多個(gè)電池并聯(lián)充電，充電電流不一致導(dǎo)致過(guò)熱損壞。④電池的內(nèi)部、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)生電解液泄漏、起火等安全事故。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全4）電池過(guò)溫過(guò)充電、過(guò)放電、過(guò)電流會(huì)導(dǎo)致電池過(guò)溫，以下幾種情況也會(huì)引起電池過(guò)溫。①電池的熱管理系統(tǒng)失效。電池?zé)峁芾硎Э乇憩F(xiàn)為動(dòng)力電池組總成內(nèi)電池溫度傳感器損壞，或是檢測(cè)控制電路失效或散熱風(fēng)扇損壞。②電池溫度采樣點(diǎn)數(shù)量有限。動(dòng)力電池內(nèi)部包含的單體電池?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)。③電池溫度采樣點(diǎn)位置受限制。BMS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(guò)貼片采集電池外殼溫度，不能完全反映實(shí)際的電池內(nèi)部溫度。④工作環(huán)境溫度高。如果電池靠近驅(qū)動(dòng)電機(jī)或其他容易發(fā)熱部件，會(huì)導(dǎo)致電池過(guò)溫。電池溫度升高會(huì)造成電池本身性能的逐步下降，加劇了電池內(nèi)部的短路。此外，如果動(dòng)力電池本身溫度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致電池產(chǎn)生變形，從而導(dǎo)致電解液泄漏、短路等事故的發(fā)生。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2.新能源汽車事故形式新能源汽車在行駛中發(fā)生危險(xiǎn)運(yùn)行工況（如交通事故、暴雨等）時(shí)，有可能發(fā)生安全事故，以下是幾種常見的事故形式。（1）發(fā)生碰撞或翻車當(dāng)新能源汽車發(fā)生碰撞或翻車時(shí)，除了會(huì)對(duì)乘員造成機(jī)械傷害外，可能導(dǎo)致高壓系統(tǒng)的電路短路，此時(shí)高壓系統(tǒng)瞬