電動汽車維修中的安全技術

◆文/廣東 汪貴行 汪學慧

電動汽車維修中的安全技術

◆文/廣東 汪貴行 汪學慧

汪貴行

（本刊編委會委員）

中國汽車工程學會資深工程師、山東省汽車檢測工程師終審委員、深圳職業技術學院客座教授、深圳市通達汽車培訓學校授課教師、中央人民廣播電臺“華夏之聲”和深圳市廣播電臺交通臺汽車節目特約嘉賓。熟悉豐田基礎技術及新技術，現重點學習和研究電動汽車技術。

現在使用的電動汽車，如一汽豐田的普銳斯混合電動汽車、比亞迪F3DM混合電動汽車、比亞迪K9純電動大客車等，使用的電壓均在數百伏，有的甚至高達750V以上。即便是旅游基地或港口碼頭內部使用的場地電動車，其工作電壓一般也大于80～100V。而傳統燃料汽車使用的電壓都較低，汽油車只有12V，柴油車為24V，均為安全電壓。當維修技術人員接觸這些低電壓時很安全，不會發生電氣安全事故。但維修電動汽車時則會有觸電造成生命危險的可能，這是在電動汽車發展迅速的今天廣大汽車維修技術人員需要盡快適應，并且格外重視的大事。

電氣安全是涉及面極廣的技術，不論是交流電還是直流電，高壓電還是低壓電，強電還是弱電，也不論是工廠用電或電動汽車用電，都會遇到電氣安全問題，電氣安全技術與很多學科都有很密切的關系。其實我國的電氣安全技術與發達國家相比仍有較大差距，美國每平均生產30億度電觸電死亡1人，而我國生產1億度電就有1人死亡，在農村，這個數字更大、更驚人！

一、維修電動汽車所需的安全知識

1.電流對人體危害程度的分析

按國際《電動車安全技術規范》的規定，定義高電壓的標準是直流60V、交流25V以上，人們在維修或接觸電動汽車時應配備安全保護裝置且必須按一定的操作規范進行作業，否則會危及生命。一般按車輛使用電壓的高低，將車輛電壓分為高、中、低電壓三類：傳統車輛應用低于30V的直流電壓、輕混合電動汽車通常使用高于30V低于60V的直流中等電壓、雙模混合動力或純電動汽車應用60V以上的直流電壓。從人體接觸電流對人身造成危害程度的分析得知，數毫安的極小輕微電流就會造成肌肉抽搐和疼痛的感覺，若觸及數百毫安以上的電流則會形成心臟麻痹、器官灼傷的死亡事故，圖1用彩條表示觸電時的危害嚴重程度。

2.電動汽車高壓電配線的線皮標識顏色

按國際通行規定，電動汽車高壓電配線的線皮標識顏色為橙色（圖2）。在電動汽車上對有高電壓的器件，都應有顏色鮮艷的明顯警戒標識，在進行維修操作時，對待高壓部件應小心謹慎，嚴格按照安全規定進行，絕對不能隨便觸及。

3.檢修電動汽車高壓電源系統應遵循的規則

檢修電動汽車高壓電源系統，應嚴格遵循以下安全規則。

①關掉點火開關，將智能鑰匙移至控制的探測范圍以外；

②打開后備箱，先切斷12V輔助小鉛酸電池的負極搭鐵線；

③維修人員應戴上絕緣手套，在此前應確認絕緣手套完好無損，適用于高電壓作業，不漏氣、不漏電；

④戴上絕緣手套后，按規定的方法拆除高壓電池組上的紅色維修塞，注意在拔下維修塞的同時，按壓規定的按鍵；

⑤等待10min或更長時間后再進行下一步操作，以便讓變頻器總成內的高壓電容器充分放完所儲存的電荷；

⑥測量電動汽車上的變頻器輸入和輸出線端子的電壓，確認無電壓后方可接觸電路元器件；

⑦必須用絕緣膠帶包裹被斷開的高壓線路及連接器。

二、維修電動汽車需要采取的安全措施

普通汽車上均利用車架作為一條搭鐵線，而電動汽車的高壓線與車架是完全絕緣的。傳統汽油車或柴油車使用的電壓均為安全電壓，人體直接接觸裸電也不會產生觸電的感覺，所以普通汽車上均利用車架作為一條搭鐵線，這可以大大簡化電路并減少電線的消耗。但電動汽車的動力電路，不論是直流部分的正極或負極都絕對禁止接車架，以此降低維修技術人員發生觸電危險的可能性。電動汽車的高壓電路不同于傳統汽車，也不同于工廠的交流供電電路，維修前應準備必要的安全裝備及設施。

1.戴絕緣手套、摘除身上一切金屬飾物

在維修電動汽車之前，應配戴絕緣手套，注意摘除手表、戒指、鋼筆和手機等（圖3），腳上穿膠底絕緣鞋，配戴安全防護眼鏡，建議穿非合成纖維的（如棉布）服裝，并注意遵循安全警示標簽提示的內容。

2.電動汽車的三相交流電部分不能采用“接零保護”系統

電動汽車的驅動電機和其他主要的電氣裝置，如電空調的驅動電機、電動助力轉向電機等，廣泛使用對稱三相高電壓的交流電，與普通工廠的對稱三相電負載相似。按我國供電部門的安全規定，工廠的供電采取“接零保護”系統，可有效解決用電者的安全問題，其在一定程度上允許“帶電”作業。這里簡要介紹一下與維修作業相關的接地線常識，工廠在安全用電中對接地線是十分重視的，如圖4所示，接地線包括以下幾種。

①工作接地是根據電力系統運行需要而進行的接地，如用電器具和電力變壓器中性點的接地；

②保護接地是在電氣設備正常運行的情況下，使不帶電的金屬外殼通過接地裝置與大地連接，用來防護觸電的接地形式；

③保護接零則是在電氣設備正常運行的情況下，使不帶電的金屬外殼與配電系統的零線直接連接，用來防護間接觸電的保護措施；

④重復接地是在低壓三相四線制采用保護接零的系統中，在零線的一處或多處通過接地裝置與大地再次連接的裝置。

電氣設備發生碰殼漏電短路是一種主要的危險故障，如果該設備采取保護接零，將三相交流電的中性線與外殼連接，如圖4（b）所示，將使維修人員沒有觸電危險，起到安全保護作用，這充分說明保護接零的重要性。

但在電動汽車上如果采取保護接零，讓三相電機的中性點接車架，從以上分析得知，當維修人員在車上檢修電路時，則會更容易形成電的回路，從而發生電擊事故，那樣會給維修人員帶來極大的災難，所以在電動汽車上絕對不允許采取接零的保護。

由于檢修電動汽車的高壓電路，如維修高壓配電盒和三相交流電機等，是在相對極窄小的空間內進行的，一旦觸及裸露的高壓電器，就容易發生如圖5所示的跨相觸電事故，觸電電流經兩手，通過心臟，十分危險。所以電動汽車絕不允許“帶電”作業，只有在沒有帶電的狀況下才允許維修。

三、維修電動汽車需要注意的安全事項

1. 警惕電源正負極繼電器內部被燒毀

電動汽車高壓系統的隔離，是指高壓電源的正、負極兩端都裝有繼電器與電路相接，但與車身本體是相互絕緣的。從圖6中可以看到，高壓電池的正極與負極端都裝有繼電器，與車架完全隔離，在電池的中部還有紅色維修塞，將電池分為兩半，這有利于降低輸出電壓，起著安全保護作用。電源的正極裝有SMRB繼電器，可切斷與外部電路的連接，負極則裝有SMRG與SMRP兩個繼電器，工作時SMRP繼電器與正極SMRB繼電器先接通，由于SMRP串聯有電抗器，電阻的阻礙作用可使外部電器裝置不受到大電流的沖擊，待電路穩定后再換接SMRG繼電器工作，以使外部負載得到全電壓工作。

從當前實際運行的電動汽車的維修可見，電源的正、負極的SMRs繼電器有時可能出現內部被燒毀變黑的現象，如圖7所示，其主觸點不能正常斷開，在拔插維修塞時，會出現強烈電弧的危險事故，故維修時應強調戴上絕緣手套。

維修塞裝于后備箱內，呈紅色，以提示維修人員。操作人員應按操作規程戴上絕緣手套后，按規定的方法拔下維修塞（見圖8），保證高壓電池的斷開。遇到這種繼電器燒毀的情況，儀表盤上相應的指示燈還會點亮報警。

2.避免“剩余電荷觸電”的電擊事故

在維修時拔下電池維修塞后，還必須等待10min或更長的時間方可維修電路，其主要原因是高壓電路變頻器總成內的高壓電容器儲存有剩余電荷，必須充分放完儲存的電荷，以避免造成“剩余電荷觸電”的電擊事故。一般汽車電氣器具也具有儲存電荷的性能，存在保留有一定量剩余電荷的現象，在高電壓系統中應特別注意這種情形。

變頻器內高壓電容器的放電分為主動和被動兩種方式（圖9），當斷開點火開關，電源隔離繼電器也斷開時，電容器就會自動通過大電阻R1進行放電，稱為被動慢放電，這可能需要幾分鐘時間。主動放電則是通過HPCM裝置接通三極管方式的快速放電。不論采用何種放電方式，均應在正式檢修電路前，檢測高壓電的線端，確認沒有電壓存在。

3.自動切斷高壓電路的互鎖控制

這種“互鎖控制”是指當電動車進行維修時，或者遇到交通事故等緊急情況時，一旦沒按操作規程先拔掉維修塞切斷高壓電，電路上還配有多個互鎖開關，會自動切斷高壓電源電路，避免發生觸電事故。如在維修塞上、變頻器外蓋、變頻器內高壓線等處都裝有互鎖開關裝置，同時當車輛發生嚴重碰撞氣囊充氣時，也會自動切斷高壓電源，其控制原理如圖10所示。

當前電動汽車的發展和應用，又給用電安全帶來新課題—— 必須有一個與之相適應的規范。目前，我國對電動汽車的安全規范還不完善，有些與用電安全密切相關的問題尚未列入標準中，在不同地區的行業中，有些標準或規范的提法不同，制度也不夠健全，這些情況給電動汽車維修的實際工作帶來很多困難。如深圳市勞動部門為此規定，從事電動汽車維修人員必須通過交流電工的安全鑒定才允許上崗，其實交流電與電動汽車的電氣相差較遠，這種并不合理的強行要求勢必會造成混亂。因此，我們必須在電動汽車的發展初期認真研究標準，使安全規程和管理制度早日得到落實。目前我國的現狀是只能按電動汽車生產廠家的安全規定進行維修作業，但各廠家安全標準存在一定差異，為此呼吁盡早出臺電動汽車的電氣技術安全標準。