【新能源汽车高压安全事故探究7500字】

PAGEPAGEPAGE13新能源汽车高压安全事故研究关键词 2引言 2新能源汽车高压系统的组成 2

1.1电池系统 2

1.2动力总成 2

1.3高压电控系统 2

1.4充电系统 3

1.5高压设备 3

1.6线束系统 3

2.新能源汽车安全风险特点 3

2.1碰撞电安全风险及安全设计 3

2.2电池起火风险及安全设计 3

2.3涉水安全风险及安全设计 4

3.新能源汽车高压安全系统分析 43.1高压安全系统故障检测 43.2高压安全系统保护 43.2.1高压安全系统异常保护动作 53.2.2传统高压泄防风险 53.2.3优化方案分析 54.新能源汽车起火事件分析 54.1电动汽车起火原因 6

4.2电池故障机理 6

4.3电池安全研究现状 65新能源汽车高压触电事故紧急救助 65.1高压触电事故紧急救助步骤 65.1.1切断事故回路 65.1.2拨打紧急求救电话 75.2现场紧急救助 75.2.1触电者失去知觉 75.2.2对伤者的急救措施 75.2.3抢救过程中注意事项 85.2.4电池电解液伤害救助 8摘要：新能源汽车与传统汽车在原理上区别较大,新能源汽车是由高压系统和低压系统组成,而传统汽车只有低压系统。新能源汽车高压系统的组成有充电系统,电池管理系统(BMS),储能系统(动力电池组),动力系统和其他高压元件。因此,高压系统里500v以上和上百安培的电流都是对汽车高压部件运行,维护及维修安全的一种考验。所以新能源汽车电气保护最重要的组成部分之一是高压互锁。本文介绍了新能源汽车高压系统的组成以及安全事故各案例的研究。关键词：汽车，高压系统，安全事故引言由于科技的快速发展和汽车行业对于舒适性和安全性更高的追求，汽车的安全性能也在达到一个越来越高的标准，新能源汽车与传统燃油车相比，驱动系统不一样，高压驱动系统是新能源汽车提供动力的来源，在高压电系统运行过程中可能会出现故障或者碰撞等造成结构损坏进而出现高压泄露、人员触电、电池起火等安全风险。新能源汽车高压系统的用电安全一直是人们关注的问题，新能源汽车和传统燃油汽车在安全方面有什么样的显著区别呢，值得我们分析和研究。1.新能源汽车高压系统的组成在新能源汽车上，高压系统主要是负责启动、行驶、充放电、空调动力等。主要包括电池系统、动力总成、高压电控系统、充电系统、高压设备，及其线束系统。1.1电池系统动力电池PACK总成：是电动汽车的重要组成部分，为整车所有系统提供动力。动力电池为高压直流电，其工作电压一般为100~400V，输出电流可达到300A。目前的主要动力电池是三元锂电池。

总的来说，新能源汽车的动力电池PACK主要是由以下5个部分构成：动力电池模组，结构系统，电气系统、热管理系统，电池管理系统（BMS）。1.2动力总成电动汽车的动力总成主要由驱动电机与电机控制器（MCU）共同组成。

电机控制器MCU：将高压直流电转为交流电，并与整车控制器及其他模块进行信号交互，实现对驱动电机的有效控制。

驱动电机：当接受到电击控制器的指令时，会将电能转化为机械能，输出给车辆的传动系统。同时，也可以将行驶中产生的机械能（如制动效能），转化为电能，通过车载充电器输送给动力电池。当前主流驱动电机是永磁同步电机和三相交流异步电机（特斯拉）。1.3高压电控系统高压配电盒（PDU）：整车高压电的一个电源分配的装置，类似于低压电路系统中的电器保险盒。

维修开关：介于动力电池和PDU之间，当维修动力电池时，使用它可以进行整车高压电的切断，确保维修安全。通常也会集成在PDU上。

电压转换器（DC/DC）：将动力电池的高压直流电转化为整车用电器需要的低压直流电，供给蓄电池，以能够保持整车用电平衡。

车载充电器（OBC）：将交流电转为直流电的装置。

受整车布置的影响，越来越多车型趋向于将DC/DC与OBC整合为控制器，甚至将PDU、DC/DC与OBC整合为三合一控制器1.4充电系统快充口：输入高压直流电，可以直接通过PDU给动力电池充电。

慢充口：输入高压交流电，需要经过OBC进行转化后，再通过PDU给动力电池充电。1.5高压设备电动汽车上的电动设备主要包括转向助力系统、制动系统、电动空调和电加热设备。

转向助力系统：由变频驱动器和转向助力油泵组成，协助车辆转动方向盘，减轻人驾驶车辆的负担。

制动系统：由变频驱动器和电动空压机组成，给制动系统、悬挂系统提供压缩空气，实现制动功能。

电空调压缩机和PTC加热器：是用来调节车内温度的，电动汽车上设置冷暖空调或者空调配PTC加热。1.6线束系统电动汽车的电气系统是由各个部件通过线束相连接，其中包括高压线束和低压线束。高压线束是高压电源传输的媒介，是电气系统中重要的传输环节，将动力电池的动力不断输送到各个需要的部件中。

低压线束除了满足传统燃油汽车线束的功能之外，还可以强电控制单元模块功能的实现。

2.新能源汽车安全风险特点2.1碰撞电安全风险及安全设计区别于传统燃油汽车，新能源汽车最大的区别是有一整套的高压电驱动系统，电动汽车在碰撞过程中除了造成人员伤亡的情况下，还可能造成高压系统的损坏，会导致高压泄露、短路、电池起火等风险，在发生事故后乘客和救援人员也将面临新的风险。

电动汽车碰撞安全开发设计又是一个非常复杂的系统性工程，依托传统汽车碰撞安全开发基础，对电动汽车新的潜在碰撞后失效风险进行主、被动安全的开发设计，特别是对于高压系统、高压蓄电池的重点防护。目前全球各个国家和地区都已经建立了相应的标准法规和评价规程用以指导或规范电动汽车碰撞安全性能防护的开发，比如欧洲的E-NCAP、中国的C-NCAP、美国的IIHS、日本的J-NCAP等。其中最为严苛的当属美国的IIHS，测试项目更全、更严苛，其安全评价标准差不多是国内C-NCAP安全标准的6倍。可惜的是，国内新能源汽车产品除了基于沃尔沃安全标准开发的领克PHEV外，鲜少听说过有其他新能源车敢进行美国IIHS的碰撞测试评价，领克02在18年的C-NCAP碰撞测试中拿到同一批次测试产品中唯一的五星+。2.2电池起火风险及安全设计车辆使用过程中的自燃现象，电池的防火能力将直接影响乘客的生命安全。高压电池是新能源汽车核心的部件，其电芯成组结构复杂，电化学性能和稳定性对比传统的化石燃料区别较大。伴随市场对于新能源汽车电池容量要求的提高，电池续航的能力也在不断提高，很多企业和产品在结构设计和安全防护上为了达到要求，一些细节化的问题也容易被忽略，再加之电芯自身的电化学不稳定的特性，倘若高压电池的安全设计、开发和验证不够完善，在使用过程中可能会发生内短、过充等内部原因或者车辆电气故障、人为纵火等外部原因导致电池起火，造成严重的人身财产损失。同时，也会给整个新能源汽车行业造成负面影响。

基于当前电芯技术条件及电化学特性，新能源汽车起火是很重要的一个问题现象。那如何降低电池起火风险、延长电池起火后热扩散的时间，给用户和消防救援人员提供更充足的逃生和处置时间，是当前针对新能源汽车起火所有车企正在努力的方向。国家已经针对电池起火热扩散制定了相应的安全要求，要求在电池起火之前5min提醒乘客撤离，同时要求高压电池满足10min外部火烧不发生热失控的要求！不过目前市面上一些新能源产品高压电已经能做到更高的安全水平了，据领克官方公布，得益于其全球最严苛的电池安全测试标准和双极恒温动力电池技术，目前领克PHEV可以满足电池外部持续火烧20min仍不发生失控，电池内部如果发生自燃可持续60min不会发生外部热扩散，能给予乘客和消防足够的逃生时间。相信未来越来越多的产品也会朝着这个方向靠拢。2.3涉水安全风险及安全设计许多新能源汽车车主在开车时都会有一种莫名其妙的担心：中途断电，会不会漏电等问题。每年在雨季或台风来临时，东南沿海地区都会积聚大量水。新能源汽车带有高压系统。如果高压系统不够防水，则车辆浸入水中或在水中涉水时，可能会导致高压系统进水，或直接导致高压组件损坏系统，可能会导致严重的问题，例如绝缘故障，高压泄漏，高压电路着火等。

在新能源汽车的发展中，采用了一些密封设计，例如使用密封材料，使用密封的高压和低压连接器，使用密封条等。同时，高压系统具有实时在线绝缘电阻检测功能。除设计阶段外，严格的防水测试也是必不可少的。目前，新能源汽车的国家标准只要求涉水深度为150mm，几乎不能满足整个汽车使用场景。但是现在许多产品都可以满足上海当地标准的300mm涉水深度要求，甚至如领克Phev可以达到更高的500mm涉水深度要求。在涉水安全方面，比传统汽车要高一点。3新能源汽车高压安全系统分析3.1高压安全系统故障检测它存在于车辆的整个工作过程中。车辆初始化后，每个高压组件都会首先检测其自身的状态。系统会禁止检测到异常高压连接，将报告异常信息以提示驱动程序维护检测。通常，当总线电压达到电池内部电压的98％时，正极继电器闭合，整个高压系统处于等待工作状态。此时，为了确保高压电路的安全并避免损坏驾驶员或维修人员和车辆，高压安全系统将进行实时故障诊断，绝缘电阻值，母线电压，收集与整个车辆系统的高压安全性直接或间接相关的总线电流，三相电流，电源和其他物理参数，并进行环路实时检测。3.2高压安全系统保护当高压系统检测到异常时，整车控制器收集高压回路故障信息，根据发生故障的严重程度和等级作出相应的判断并发送指令给动力电池管理系统快速切断高压继电器。3.2.1高压安全系统异常保护动作在整个高压电路中，当绝缘故障，回路互锁故障，重要节点通讯故障，电力系统转矩输出异常故障，发生短路或车辆碰撞时，应及时断开高压继电器，切断电源到高压电路。高压动力电池的主正继电器和主负继电器断开，但高压电路中仍有一定电量，这些电量主要存储在电动机控制器电容器中。高压电路中的电气设备（负载）并联连接。此时，触摸任何位置都将有触电的危险。目前，大多数新能源电动汽车（EVS）都通过使用电机绕组来释放高压继电器中的电能，从而通过高压绕组来消耗高压电路中的电能。3.2.2传统高压泄防风险当车辆碰撞，翻倒，造成电驱动系统损坏或由于电动机控制器，电驱动系统异常断开高压时，电驱动系统的主动泄放不再有效，只能进行通过放电电阻进行被动释放，但是被动释放时间长，导致人身有触电危险。这种情况发生的可能性大，不满足电动汽车的安全要求。3.2.3优化方案分析本文讨论了一种新的高压释放策略，该策略基于原始电机控制器的主动释放，并辅以其他高压负载，其他高压负载也可以将母线电压释放到安全电压下面，提高了车辆高压系统的安全性，降低了触电的危险。辅助泄放高压负载：DCDC转换器，PTC或空调压缩机。当断开高压继电器时，车辆控制器收集并判断每个高压设备的状态，然后将指令发送到每个高压设备以减轻电压。主要过程如下：（1）BMS断开高压继电器并将其高压继电器状态反馈到整车的CAN网络。（2）VCU通过整个车辆网络接收高压继电器的断开信息和高压设备的反馈，并判断可以主动释放的高压负载。（3）VCU向高压负载发送放电命令，（4）高压负载进行高压放电并实时判断母线电压。当总线电压低于60V时，停止泄放。4.新能源汽车起火事件分析、4.1新能源汽车起火原因近年来，在环境污染和能源短缺等问题的推动下，以电动汽车为代表的新能源汽车产业发展迅速。然而，随着电动汽车的生产和销售的快速增长，电动汽车（EV）的电池起火引起了公众的极大关注，并且EV作为新型汽车的安全性受到了严重质疑。电动汽车着火事件的原因如下：行驶中自燃，充电自燃，碰撞，停止自燃等。电池自燃是电动汽车着火的最大原因，占38％，其中包括在用电池自燃（22％）和在用电池自燃（16％）。自2016年以来，在役电池的自燃次数逐年增加，占20％，其中14％是在正常充电过程中起火引起的，5％是由于充电设备故障而造成的，而1％是由于过度充电引起的。电池。车祸引起的电池起火占事故的14％。这是造成事故的第三大原因，而零件老化，电池组浸泡等占有一定比例。4.2电池故障机理

电动汽车火灾事故（电池自燃，充电和车辆碰撞）外部原因的内在根源是电池故障及其进一步的热失控，根据目前的研究进展，有四种主要的热故障类型，即内部短路，外部短路，过充电和过放电4.3电池安全研究现状现有文献中有很大一部分集中在过充电和内部短路上，而对外部短路和过放电的研究相对不足，由于电动汽车的使用和BMS的管理，过放电很少见（没有报告过放电事故导致电动汽车起火），但统计数据表明，外部短路涉及电池安全事故中的26％，占比较高，需要引起进一步关注外部短路触发的可能性很高，这是一个严重的安全问题，会引起电池高温和明火。关于冲击载荷（冲击）的文献仍然非常稀少，可以使用机械滥用实验（例如挤压穿孔）来分析由车辆冲击引起的电池损坏。5新能源汽车高压触电事故紧急救助5.1高压触电事故紧急救助步骤急救的第一步是使人脱离电源。第二步是现场救援。现场救援可以分为紧急求助电话，紧急救援，医疗救助并发送到医院等步骤。当发生触电时，请保持镇静，并按照上述步骤进行紧急救援，以防止对救护人员进行电击，以确保受害者从事故中被救出。进行现场紧急抢救后，医务人员到达后，由医务人员进行医疗抢救，将伤者送往医院进行进一步抢救。未经训练的救援人员要切断事故发生的电路，并拨打紧急电话号码，这对于一个人要经受住电击至关重要。5.1.1切断事故回路电流作用于人体的时间越长，对生命的威胁就越大。首先将电击电源断开，以切断事故断路器，拔出插头。首先需要自己绝缘(干木板等)并禁止触碰并通过绝缘物体(例如干木板)使触电者与带电物体分离。根据具体情况可以选择以下方法，以使伤者脱落电击。若高空作业触电应做好防止触电者跌落摔伤的措施。5.1.2拨打紧急求救电话在操作新能源汽车高压安全设备发生触电事故时在切断高压电源后应立即拨打急救电话以最短的时间说清楚：事故发生的地点、人员伤亡情况及现场控制情况(如告知医院事故发生地点、事故简要情况、受伤人数、伤害程度等)并等待其他的问题切勿挂断电话。除此之外应牢记新能源汽车公司或工厂内部紧急救助电话在最短的时间内获得救助增援。5.2现场紧急救助在进行现场紧急救援之前，必须确认受伤者能够进行正常的对话。救援人员应根据下列情况采取相应的救援措施。（1）如果伤员无法交流：确认伤员的生命机能，例如脉搏和呼吸；立即致电或让该人联系急诊医生；如果伤员没有呼吸或没有脉搏，应在医生到达之前给予必要的紧急援助；应当进行人工呼吸和心肺复苏；如果受害者的呼吸被打断，则应使用除颤器（前提是他们已经接受了相关培训）。（2）当受伤者可以讲话时：保持受伤者的镇定，减轻恐惧，不要让他动弹以免加重心脏负担，并及时就医；如果可能的话，冷却灼伤并用无菌，无脱落的毛巾覆盖；即使伤员拒绝，也必须将伤员转诊给医生。5.2.1触电者失去知觉如果伤者失去知觉，但呼吸和心跳正常，则应采取以下急救措施。

(1)使触电者合适地平卧着解开衣服以利呼吸。

(2)不要在四周围观保持空气流通冷天应注意保暖。

(3)可以压触电者的“人中”穴或者给触电者嗅阿摩尼亚。

(4)同时在医护人员未到现场之前严密观察触电者若发现触电者呼吸困难或心跳失常应立即施行人工呼吸或胸外按压。5.2.2对伤者的急救措施首先，心肺复苏（CPR）的三项基本措施是打开呼吸道，口对口（鼻子）人工胸外按压。操作的要点是：（1）清除口腔中的异物，使电击受害者躺在平坦而坚硬的地方，并迅速松开领子，围巾，紧身衣服和裤子皮带；如果在食物的嘴中发现异物，可将其身体及头部侧转，迅速用一个手指从口角插入取出异物。（2）采用仰头抬须尖通畅气道。操作时看护人员用一只手放在触电者前额另一只手的手指托其颚骨向.上抬起两手协同将头部向后仰舌根自然随之抬起，气道即可畅通。严禁用枕头或其他物品垫在触电者头下因为头部抬高前倾会阻塞气道还会使施行胸外按压时流向脑部的血量减少甚至完全消失。口对口(鼻)人工呼吸

救护人员应在气道通畅操作完成后立即对电击受害者进行口对口或口对鼻的人工呼吸。口鼻式人工呼吸适用于嘴巴触电闭合的情况。人工呼吸的操作要领是:

(1)救护人员蹲跪在触电者的左侧或右侧用一只手捏住其鼻翼另一只手的食指和中指托住其下巴救护人深呼气后与触电者口对口紧合在不漏气的情况下向触电者的口内吹气(2)吹气2s后在救护人员换气时应将触电者的口或鼻放松3s让他借自己胸部的弹性自动吐气。

(3)吹换气放松，注意观察胸部是否有起伏的呼吸动作，正常吹气频率为每分钟12次。触电者如果牙关紧闭，可改为口对鼻人工呼吸。吹气时，请紧紧闭合电击受害者的嘴唇，以防止漏气。3.胸外按压正确的按压姿势。①使触电者仰面躺在平硬的地方并解开其衣服。②救护人员:立即跪在触电者一-侧肩旁两肩位于触电者胸骨正上方两臂伸直肘关节固定不弯曲两手掌相叠手指翘起不接触触电者胸壁。③以髋关节为支点利用上身的重力垂直将正常人的胸骨压陷3~5cm(儿童和瘦弱者酌减)④压至要求程度后立即全部放松但救护人的掌根不得离开触电者的胸壁。⑤怡当的按压频率。胸外按压要以均匀速度进行。操作频率以每分钟80次为宜，每次包括按压和放松一个循环按压和放松的时间相等。⑥当胸外按压与口对口(鼻)人工呼吸同时进行时操作的节奏为:单人救护时每按压15次后吹气2次反复进行。⑦双人救护时每按压15次后由另一人吹气1次，反复进行。⑧在抢救过程中要每隔数分钟用"看”"听””试”的方法再判断-次触电者的呼吸和脉搏情况每次判定时间不超过5~7s。⑨在医