電動汽車充電安全分析與解決方案

張源

【摘要】：隨著我國越來越重視新能源的利用，新能源具有安全環保、利用率高的特性，能夠有效減少能源消耗對環境的污染。如今我國的交通系統中汽車越來越多，對環境污染也比較嚴重。國家為了有效減少汽車對環境的污染，通過對新能源的創新和研究，電動汽車也成為了我國重點研究的課題。不過，在電動汽車的研究上，依舊存在著許多技術問題需要進行解決，尤其是電動汽車的充電安全問題，更是電動汽車研究項目的重中之中。

【關鍵詞】：電動汽車；充電安全；解決方案

引言

近年來，隨著新能源政策陸續出臺，電動汽車的發展勢頭強勁，對電動汽車充電設施配套建設的需求極為迫切，因此盡快開展對電動汽車充電設施建設的策略性研究、布局規劃和試點工程，對實現能源替代，優化能源結構，提高清潔能源占比具有重要意義。

1、安全等級

只有對安全問題及時約定，定義其類型，區分其損失類別，并且防止其拓展，從而致使后續不能繼續進行，應當將安全問題進行良好的分析。而從安全問題所導致的后果來看，安全可以分為以下三個級別：（1）I級為給人身造成直接損害的安全問題；（2）II級為給汽車和周圍設施造成財產發生損失的問題；（3）III級對充電樁本身造成財產損失的問題。

根據這三個安全等級可以對應三個安全防線，其一就是保證人身安全的防線，其二就是對汽車和周邊設施進行保護的安全防線，其三就是對充電設施進行保護的安全防線。

2、影響電動汽車充電安全的因素

2.1絕緣因素

在電動汽車充電過程中，絕緣因素是產生安全隱患的重要影響因素之一，良好的絕緣性，能對人以及電氣設備都能起到良好的保護作用。首先是充電設備中的外殼防護的絕緣性，外殼防護的絕緣性直接影響到充電安全，而且還要對連接器的連接狀態也要采取相應的防護措施。其次是考慮電動汽車在充電過程中的電氣間隙與爬電距離，確保電壓不會過大而擊穿絕緣。對絕緣體的介電強度也要進行綜合考量，確保介電強度符合要求。再次是絕緣電阻的阻值，由于環境的不同性，絕緣電阻的阻值越大，越能保障充電安全。接觸電流大小，直接會對人體產生不同的傷害，所以在設計時一定要采取相應的保護措施來防止接觸電流的發生。最后，沖擊耐壓也是影響充電安全的絕緣因素之一。

2.2環境對充電安全的影響

在實際使用過程中，充電設施會因為在春夏秋冬、風霜雨雪的環境下使用，然而充電絕緣材料會受到溫度、振動、有害氣體、化學物質、潮濕、灰塵以及輻射等多種因素影響，然而在絕緣材料和絕緣結構老化中起著關鍵性作用因素就是溫度。汽車行駛結束停靠合適的位置，盡量避免陽光直射與寒冷的天氣，冬夏兩季的氣候對電池的傷害比較大，電池受氣候影響受損嚴重影響著充電的安全，所以一定要采取適當的方法去根治充電的安全。

2.3通信協議對直流充電安全的影響

利用將充電設施和車輛電池管理系統的行為進行制約的行為稱之為通信協議，通信協議能夠確保充電安全。由于充電過程由電動汽車BMS控制，充電需要接收到BMS的指令后才能進行，然而BMS受到充電機輸出的電壓和電流等充電參數以及充電停止的影響。所以直流電過程中，充電安全和通信協議息息相關。

3、電動汽車充電安全的相關解決方案

3.1根據安全等級，設立三道安全防線

通過上述提到的安全等級分析，可以看出電動汽車的充電安全問題的解決方案需要從這三個安全等級的防護上入手，根據安全等級分為三級，便需要建立三道安全防線來進行防護。首先是對人的防護，采取措施加強充電樁的安全防護，確保電動汽車自身的安全性等都是屬于人的防護上的。其次是對周邊設施的防護措施的制定。最后是對充電設施自身的安全防護措施的制定。根據這三道安全防線的優先等級和重要程度來采取相應的安全防護措施。

3.2通信協議的安全性試驗

現如今，通信協議通常會以驗證通信兼容性作為主要測試工作。幾乎不考慮通信協議中一些參數對充電過程的影響。而且還需要對信息安全方面增強研究和考慮。可能會有人感覺通信協議致使為了對某些信息安全參數進行試驗。但在實際使用過程中，這種錯誤觀點的是非常危險的，小概率事件會造成大概率事件，一輛小小的電動車卻成為一個定時炸彈，其安全性無法預估。

3.3采用保護裝置

由于電動汽車是進行常期使用的，周圍環境因素會對電動汽車的絕緣性進行長時間的侵蝕，對電動汽車的元件也會不斷產生銹蝕現象，時間一長，電動汽車便難免會發生故障，而保護裝置的作用就是為了預防電動汽車發生故障時，在充電過程中因絕緣材料的破損造成安全隱患，避免人體與電進行直接接觸。保護裝置的使用也會進一步提升電動汽車的整體安全性。

3.4絕緣材料的壽命

由于電動汽車發展缺乏充電壽命的經驗，所以對使用十年甚至更長時間的設備，應當對絕緣性能等安全因素和時間的關系提前進行探究。而且其風險目測并不能輕易發現，如果其安全指標隨著時間的變化逐漸下降，從而發生觸電、設備損壞等危險，就會引起安全事故。但對于絕緣性能來說，絕緣老化就是材料不能隨著時間的變化不發生不可逆下降的這種過程，在絕緣材料發生老化的過程中，在規定可允許范圍內，絕緣性能降低所需時間稱之為絕緣的壽命。如果介質損耗角正切增加、機械強度、擊穿強度以及其他性能降低都說明發生了絕緣老化。然而發生絕緣老化的原因多種多樣，比如化學老化、電老化、機械老化以及熱老化或者受潮和污染都有可能發生絕緣老化。所以，為了保證電動汽車的安全，應當及時對電動汽車充電設備中的關鍵絕緣材料進行壽命試驗，運用加速老化的試驗獲得對應曲線，從而做到安全防范。

結語

當前大功率充電、無線充電、群充電等新技術的出現，給充電安全問題的研究工作帶來了一些挑戰。作為研究電動汽車充電安全的工程師來說，為了能夠使電動汽車健康、穩定發展，應當對本文提出的安全問題進行參考，腳踏實地的研究電動汽車安全性問題。

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