李松焱

（鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210049）

1 高壓電的含義及危險

在裝配有高壓系統(tǒng)（HV）的汽車上安裝著工作電壓超過60V直流電壓或25V交流電壓的組件。汽車上的這種組件有些需要較高的電功率。汽車上的高壓電網(wǎng)在工作時具有高達650V的直流電壓，峰值電流也非常高。

人體的所有運動都由生物電機制觸發(fā)，所有的肌肉反應(yīng)都通過電刺激來控制。在人體內(nèi)，這種電刺激通過神經(jīng)束來傳導(dǎo)。觸摸導(dǎo)電高壓組件可能導(dǎo)致電流流過人體，超過30mA的直流電就會對脈搏造成暫時性的擾亂，具體情況取決于通電時間的長短。更高的穿體電流還會造成嚴重的內(nèi)部燒傷，可能引起昏迷、持續(xù)抽搐、心室纖維顫動、心跳和呼吸停止等。電氣系統(tǒng)兩極連接短路會形成電弧，對人體造成嚴重的外部燒傷和眼睛灼傷等。

2 電動汽車安全裝置

2.1 高壓安全

（1）高壓安全標示。高壓組件上要有安全標識、線束顏色標志、警示牌等。在電動汽車上，導(dǎo)線的顏色表示特定的含義，尤其對一些橙黃色導(dǎo)線要特別注意，因為這可能有高壓危險。

（2）防止直接接觸。在高壓電動車行駛時，電池調(diào)節(jié)控制單元發(fā)出約500V的測試電壓，其電流值很低，所以對人體無害。如果所有高壓組件都正確絕緣和屏蔽，那么控制單元會計算并對比事先設(shè)置的高壓系統(tǒng)總電阻。如果由于外部損壞使導(dǎo)線絕緣導(dǎo)破損，絕緣電阻發(fā)生改變，控制單元通過電阻改變識別到此絕緣故障。故障嚴重程度不同，汽車組合儀表會出現(xiàn)不同的提示。電動汽車的動力電池帶有高壓電系統(tǒng)，在汽車“熄火”的狀態(tài)下如果沒有足夠的安全防護標準，依然可能對人或動物產(chǎn)生傷害。整車廠為了避免個人檢修帶來的危險，除了加防凍液等簡單操作外，整車設(shè)計也將逐步采取電器元件的封閉式設(shè)計。早期出品的電動乘用車產(chǎn)品打開“發(fā)動機艙”可以看到很多電器元件和線束電纜等，但很多最新上市的產(chǎn)品，前后機艙大都采用封閉式設(shè)計，部分產(chǎn)品的前后機艙則變成了儲物倉。

（3）防止間接接觸。電動汽車高壓系統(tǒng)對車身接地斷路稱為電隔離，電隔離可防止意外斷路致使車身接地通電。為了實現(xiàn)電隔離，高壓組件具備一個專門的電位平衡裝置。電動汽車控制線路是一個低壓系統(tǒng)，是完全獨立的安全系統(tǒng)，用于確定所有高壓組件是否都正確地連接在高壓系統(tǒng)上，如圖1所示。一旦某一高壓部件的高壓觸點斷開，控制電路就會斷開，高壓電池會從高壓電網(wǎng)中脫離。

圖1 控制電路閉合

（4）防水涉水安全。電動汽車還應(yīng)具備一定的防水性能，傳統(tǒng)燃油車涉水后最大的風(fēng)險只是無法行駛，而電動汽車涉水后還可能引發(fā)觸電風(fēng)險。所以電動汽車所有的電器接口、充放電接口、絕緣電阻等具體的器件都有很多的防觸電要求。

圖2 碰撞保護

（5）碰撞安全。為保證事故中駕乘人員、救護人員及事故車維修人員的安全，必須關(guān)閉高壓系統(tǒng)，使高壓電網(wǎng)斷電、高壓系統(tǒng)通過安全氣囊控制單元與撞擊識別功能連接，如圖2所示。一旦安全氣囊控制單元識別到發(fā)生事故且安全帶拉緊器或安全氣囊觸發(fā)，它就會通過CAN要求電池調(diào)節(jié)控制單元斷開保護繼電器。如果只有一次碰撞，安全帶拉緊器觸發(fā)，重新啟動點火開關(guān)就可以使繼電器閉合；如果發(fā)生了二次碰撞，安全帶拉緊器和安全氣囊觸發(fā)，只能用VAS檢測儀（大眾系列車型）使繼電器閉合。

（6）外部充電安全。如果汽車具有外部充電的充電觸點，那么在高壓設(shè)備的充電電路中還裝有額外的保護繼電器。只有當系統(tǒng)確定充電觸點已連接且存在電壓時，保護繼才會將高壓電池與充電觸點連接。保證即使在下雨或觸點潮濕的情況下，充電過程也安全可靠。

2.2 功能安全

（1）安全報警提示。電動汽車具有可行駛模式提示、低電量提示、離席提示、故障報警等。

（2）操作安全。電動汽車不需要變速箱就可以通過改變電機旋轉(zhuǎn)方向來實現(xiàn)前進和倒車兩個行駛方向轉(zhuǎn)換。若是此類驅(qū)動電機類型，那么安全標準就要求：前進和倒車兩個行駛方向的轉(zhuǎn)換，應(yīng)通過駕駛員兩個不同的操作動作來完成，或者如果僅通過駕駛員的一個操作動作來完成，應(yīng)使用一個安全措施使模式轉(zhuǎn)換只能在車輛靜止或低速時才能夠完成。也就是說，該類電動汽車，在向前行駛過程應(yīng)該不能直接切換倒擋，或者即使能夠在前進行駛中切換倒擋，電動汽車也不會立刻倒車行駛，只能等車輛靜止或低速后才能倒車。 由于電動汽車具有高壓危險性，所以只有具有專門資質(zhì)的人員可以在高壓系統(tǒng)上進行作業(yè)，維修過程中必須做好高壓電的防護。

3 國家法律法規(guī)的完善

伴隨著電動汽車技術(shù)突飛猛進，對電池安全性的質(zhì)疑也一直不絕于耳。針對這方面的質(zhì)疑聲，國家也出臺了相關(guān)標準，現(xiàn)有標準GB/T 18384-2015《電動汽車安全要求》、GB/T 31498-2015《電動汽車碰撞后安全要求》等。中國電動汽車安全標準存在“電動汽車安全標準目前都是推薦性標準”、“商用車領(lǐng)域的安全標準被忽視”、“缺少被動安全試驗項目”等問題。

為彌補相關(guān)缺失，各地也制定了相應(yīng)的地方標準。如上海市于2012年11月1日起實施地方標準《電動乘用車運行安全和維護保障技術(shù)規(guī)范》，為新能源汽車在上海的示范運行起到重要的技術(shù)支撐作用。該標準主要內(nèi)容在參考GB/T 28382-2012《純電動乘用車技術(shù)條件》的基礎(chǔ)上，在汽車安全性、動力性能、可靠性、安全監(jiān)控要求和維修服務(wù)、事故救援等方面進行補充細化，能基本滿足上海市電動乘用車示范運行相關(guān)安全使用和維護保障等基本要求。其中明確規(guī)定了電動車示范運行企業(yè)在上海應(yīng)具有完善的售后服務(wù)體系，應(yīng)有5家以上授權(quán)合格的電動汽車維修服務(wù)站點，并布置在合理的服務(wù)區(qū)域，確保能為客戶提供24h不間斷保障服務(wù)。車輛的質(zhì)保期應(yīng)為3年或8萬km，動力電池應(yīng)為5年或10萬km。

工業(yè)和信息化部于2018年1月24日發(fā)布了《電動汽車安全要求（征求意見稿）》、《電動汽車用鋰離子動力蓄電池安全要求（征求意見稿）》、《電動客車安全要求（征求意見稿）》三項強制性國家標準征求意見稿。在此次的征求意見稿中，工信部重點強調(diào)了關(guān)于純電動車電壓等級、人員觸電防護要求、試驗方法等三個方面的內(nèi)容。針對市面上絕大多數(shù)電動汽車采用單速變速箱的問題，征求意見稿中也指出了：關(guān)于純電動汽車行駛過程中，為防止誤操作觸發(fā)檔位切換造成事故，檔位切換后不可以立即改變行駛方向。只有在低速或者停滯狀態(tài)下，才可以切換檔位，以免發(fā)生危險。此外，在《電動汽車用鋰離子動力蓄電池安全要求》的征求意見稿中，也對鋰離子電池單體過充的問題提出了新要求。為了提高鋰離子電池充電過程中的安全性，擬將充電時的截止條件規(guī)定為“1.1倍電壓或115%SOC”，從而降低動力電池在充電時的安全隱患，如圖3所示。

圖3 充電截止條件

相信隨著國家電動汽車法律法規(guī)的完善，在相關(guān)汽車廠商研發(fā)力量的支撐下，電動汽車的安全性能將會越來越高。

參考文獻

［1］Alan.征求意見稿：未來電動汽車將由國家強制性安全標準［DB/O蘊］.http://www.pconline.com.cn/autotech/1077/10777947.html.

［2］俞佳.上海：《電動汽車安全標準》11月1日起實施［DB/O蘊］.http://www.d1ev.com/news/shichang/15992.?