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電動(dòng)汽車電安全的常用解決手段

2021-03-01 10:36:41·  來源：新能源車振動(dòng)與安全  作者：辛雨  
　
點(diǎn)擊關(guān)注，必有收獲! 電動(dòng)汽車電安全的常用解決手段 ? 新能源汽車安全中非常重要的安全因素是動(dòng)力電池，動(dòng)力電池系統(tǒng)作為高能量載體，在不需要外部能量輸入的情況下，本身就能夠因能量非正常釋放而產(chǎn)生巨大破壞力。 動(dòng)力電池對(duì)人造成電擊一般由下列兩個(gè)原因構(gòu)
電動(dòng)汽車電安全的常用解決手段
新能源汽車安全中非常重要的安全因素是動(dòng)力電池，動(dòng)力電池系統(tǒng)作為高能量載體，在不需要外部能量輸入的情況下，本身就能夠因能量非正常釋放而產(chǎn)生巨大破壞力。
 
 
動(dòng)力電池對(duì)人造成電擊一般由下列兩個(gè)原因構(gòu)成：
外殼或高壓端口的接觸防護(hù)失效，人體同時(shí)接觸到兩個(gè)裸露的電極，構(gòu)成放電回路；
正負(fù)極與殼體的絕緣都失效，動(dòng)力電池系統(tǒng)的外殼不同部位帶電且電位不等(電位差大于60V)，人體同時(shí)接觸到這兩個(gè)帶電部位，構(gòu)成放電回路。
針對(duì)電擊危害一般采取如下措施進(jìn)行消減：
- 被動(dòng)預(yù)防為主，保證足夠的絕緣強(qiáng)度和有效的接觸防護(hù)；
- 采取有效的主動(dòng)干預(yù)機(jī)制(針對(duì)絕緣緩慢失效)，阻止危害發(fā)生，保證安全裕量；
- 一旦發(fā)生，因?yàn)槟芰酷尫盘?毫秒級(jí))，無法及時(shí)進(jìn)行中斷或降損。
1）接觸防護(hù)要求
遮攔/外殼：B 級(jí)電壓部件的遮攔和外殼應(yīng)滿足IPXXD 防護(hù)等級(jí)要求；如果遮攔或外殼可以徒手打開，則其可以打開的部分應(yīng)具備高壓互鎖裝置。
高壓連接器：裝配完好時(shí)，應(yīng)滿足IPXXD；如果可以徒手打開需要至少滿足三個(gè)要求之一:非耦合狀態(tài)滿足IPXXB；具備冗余的機(jī)械鎖止機(jī)構(gòu)；連接器斷開后觸發(fā)高壓互鎖及主動(dòng)放電。
高壓維修斷開裝置：如果可以徒手打開，需要至少滿足兩個(gè)要求之一:被打開后滿足IPXXB；打開后觸發(fā)高壓互鎖及主動(dòng)放電。
充電插座：交流充電插座在未耦合狀態(tài)下滿足IPXXB；在充電插頭被拔下1min 內(nèi)將回路電壓下降至安全電壓；直流充電插座在充電插頭被拔下后1s 內(nèi)將回路電壓下降至安全電壓。
2）高壓互鎖
高壓互鎖設(shè)計(jì)理念：在高壓系統(tǒng)上電狀態(tài)下，如果高壓連接器或高壓部件的罩蓋被拆下或意外脫落，裸露的高壓帶電部分可能會(huì)造成一定的觸電風(fēng)險(xiǎn)，因此需要進(jìn)行高壓互鎖設(shè)計(jì)進(jìn)行觸電防護(hù)。
高壓互鎖要求：應(yīng)保證被保護(hù)部件被拆卸時(shí)，在人接觸到B 級(jí)電壓帶電部分前將B 級(jí)電壓帶電部分變?yōu)椴粠щ姴糠帧?/div>
高壓互鎖的處理策略：依據(jù)車速條件及整車狀態(tài)等具體條件，設(shè)計(jì)高壓互鎖的控制策略
-  故障報(bào)警：無論車輛在何種工況，觸發(fā)高壓互鎖故障時(shí)，儀表應(yīng)進(jìn)行報(bào)警，以便及時(shí)處理，避免發(fā)生安全事故。
-  切斷高壓源：當(dāng)車輛在低速或者停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，觸發(fā)高壓互鎖故障時(shí)，除了進(jìn)行故障報(bào)警，可采用切斷高壓電壓的策略，斷開高壓主繼電器，避免觸電危險(xiǎn)，確保人身安全。
-  禁止二次上電：車輛在高速行車過程中，高壓互鎖故障觸發(fā)時(shí)，馬上切斷高壓電是不合理的，此時(shí)儀表應(yīng)報(bào)警提示駕駛員，靠邊安全停車；一旦車輛下電，故障如未被修復(fù)，可采用禁止二次上電的策略，使得車輛無法再次啟動(dòng)。
3）絕緣電阻
-  整車高壓系統(tǒng)：包含多個(gè)獨(dú)立的或彼此隔離的高壓交流與直流子系統(tǒng)
-  整車絕緣電阻：多個(gè)獨(dú)立子系統(tǒng)絕緣電阻的最小值
 
n  整車高壓系統(tǒng)絕緣要求
-    直流電路絕緣電阻＞100Ω/V
-    交流電路絕緣電阻＞500Ω/V
-    直流和交流混合電路絕緣電阻滿足方式①或②
4）絕緣監(jiān)測(cè)
設(shè)計(jì)前提：車輛在發(fā)生單點(diǎn)絕緣失效時(shí)，不會(huì)造成觸電事故
-  絕緣監(jiān)測(cè)功能可以在發(fā)生第一個(gè)絕緣故障時(shí)就提示駕駛員
-  配合故障未恢復(fù)前禁止再次上帶、禁止充電的控制策略可以很大程度上降低人員觸電的風(fēng)險(xiǎn)
絕緣監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)要求
-  在絕緣情況低于某個(gè)閾值時(shí)，進(jìn)行報(bào)警，報(bào)警形式可以是聲音或者儀表顯示均可
-  報(bào)警的閾值要大于等于整車高壓系統(tǒng)的絕緣電阻要求，具體數(shù)值可以由主機(jī)廠自行設(shè)定
5）電位均衡
n  電位均衡設(shè)計(jì)理念：高壓系統(tǒng)雙點(diǎn)失效后，通過電位均衡裝置短接觸電回路，避免觸電電流經(jīng)人體
n  電位均衡要求：電位均衡通路中任意兩個(gè)可以被人同時(shí)觸碰到的外露可導(dǎo)電部分之間的電阻應(yīng)不超過0.1Ω
6）電容耦合（Y電容）
如果不對(duì)Y電容進(jìn)行設(shè)計(jì)限制，高壓系統(tǒng)單點(diǎn)失效就會(huì)造成觸電事故；電容耦合應(yīng)滿足以下兩種要求之一：
（1）高壓系統(tǒng)的Y 電容的總能量不大于0.2J；
（2）如Y 電容總能量大于0.2J，高壓系統(tǒng)中各B 級(jí)電壓電路均應(yīng)被雙層絕緣層、遮攔或外殼防護(hù)，或者其單層遮攔或外殼，能至少承受10kpa 壓強(qiáng)且沒有明顯的塑形變形。
7）主動(dòng)放電
n  主動(dòng)/被動(dòng)放電設(shè)計(jì)理念
      釋放高壓部件上X電容上剩余的電壓至安全電壓，避免乘員接觸高壓發(fā)生危險(xiǎn)
n  主動(dòng)/被動(dòng)放電要求
-   主動(dòng)：高壓回路斷開后，將高壓回路電壓在5s內(nèi)下降到60V DC 以下
-  被動(dòng)：在和外接電源斷開后，通過被動(dòng)放電電阻將電容電壓在2分鐘內(nèi)下降到60V DC 以下
n  主動(dòng)/被動(dòng)放電針對(duì)對(duì)象
（具有大于0.2J能量X電容的高壓部件）
-  逆變器
-  電動(dòng)空調(diào)
-  DC/DC
-  車載充電器
8）防水
-  整車防水試驗(yàn)后的絕緣電阻要求：進(jìn)行各項(xiàng)防水試驗(yàn)后立即進(jìn)行測(cè)量，整車仍滿足原本的絕緣電阻要求；進(jìn)行各項(xiàng)防水試驗(yàn)24h后進(jìn)行測(cè)量，整車仍滿足原本的絕緣電阻要求。
-  部件防水要求：乘員艙外部件防水等級(jí)應(yīng)至少達(dá)IPX7；乘員艙內(nèi)部件應(yīng)至少達(dá)到IPX4。
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