新能源汽车维护与保养课件 模块3 高压部件安全

新能源汽车维护与保养模块一任务一纯电动汽车高压部件认知任务二新能源汽车高压防护总目录新能源汽车维护与保养模块三高压部件安全总目录一、知识要求

Knowledgerequirements1.了解什么是高压电。1.Knowwhathighvoltageis.2.了解什么是新能源汽车的高压。2.Understandwhatisthehighpressureofnewenergyvehicles.3.了解高压会给人体带来什么伤害。3.Understandwhatharmhighpressurewillcausetohumanbody.4.了解新能源汽车的高压安全设计。4.Understandthehigh-voltagesafetydesignofnewenergyvehicles.任务二新能源汽车高压防护任务一纯电动汽车高压部件认知二、能力要求

Capabilityrequirements1.结合学校实训室实际情况，认识新能源汽车上的高压安全设计。1.Understandthehigh-voltagesafetydesignofnewenergyvehiclesbasedontheactualsituationoftheschooltrainingroom.2.能利用网络、图书文献等资源检索电流的有关原理，达到拓展知识面的目的。2.Beabletousetherelevantprinciplesofcurrentretrievalfromresourcessuchasnetworks,booksanddocumentstoexpandthescopeofknowledge.总目录依据国家标准GB/T18384.3—2015《电动汽车安全要求第3部分：人员触电防护》中人员触电防护要求，根据不同电压等级可能对人体产生的伤害和危险程度的不同，在电动汽车中，将电压按照类型和数值分为两个类型，见表3-2-1。AccordingtotherequirementsforpersonnelelectricshockprotectioninthenationalstandardGB/T18384.3-2015SafetyRequirementsforElectricVehicles-Part3:ProtectionofPersonnelfromElectricShock,andaccordingtothedifferentlevelsofinjuryanddangerthatmaybecausedtohumanbodybydifferentvoltagelevels,inelectricvehicles,thevoltageisdividedintotwotypesaccordingtotypeandvalue,seeTable3-2-1.。电压级别工作电压/VDC（直流）AC（交流），50~150HzA0＜U≤600＜U≤25B60＜U≤100025＜U≤660表3-2-1电压的类型和数值汽车高压系统的特点电流带来的伤害电压的分类高压安全设计原理考虑到空气的湿度和人体在不同工作环境下的电阻，基于安全考虑将车辆电压分为以下安全级别，即：Consideringthehumidityoftheairandtheresistanceofthehumanbodyindifferentworkingenvironments,thevehiclevoltageisdividedintothefollowingsafetylevelsbasedonsafetyconsiderations,namely:A级：较为安全的电压等级。直流电低于或等于60V；交流电（50~150Hz）低于25V。在此电压范围内的维护人员不需要采取特殊的保护措施。LevelA:relativelysafevoltagelevel.DCislessthanorequalto60V;AC(50~150Hz)islessthan25V.Maintenancepersonnelwithinthisvoltagerangedonotneedtotakespecialprotectivemeasures.B级：对人体会产生伤害，被认为是高压。在该电压下必须采取必要的防护设备对维护人员进行保护。ClassB:itwillcauseharmtohumanbodyandisconsideredashighpressure.Underthisvoltage,necessaryprotectiveequipmentmustbetakentoprotectthemaintenancepersonnel.总目录在电动汽车中，低压通常指的就是12V电源系统的电气线路，而高压主要指的是动力电池及相关线路的电压。电动汽车的高压具有如下特点：Inelectricvehicles,lowvoltageusuallyreferstotheelectricalcircuitof12Vpowersupplysystem,whilehighvoltagemainlyreferstothevoltageofpowerbatteryandrelatedcircuits.Thehighvoltageofelectricvehicleshasthefollowingcharacteristics:1.高压系统的电压一般设计都在200V以上。例如，大多数的电动汽车或混合动力汽车的动力电池电压都在280V左右。1.Thevoltageofhigh-voltagesystemisgenerallydesignedtobeabove200V.Forexample,thepowerbatteryvoltageofmostelectricvehiclesorhybridvehiclesisaround280V.2.高压存在的形式既有直流，也有交流。这包括在动力电池的直流，也有充电时220V电网交流电，以及驱动电机工作时的三相交流电。2.HighvoltageexistsinbothDCandACforms.ThisincludestheDCofthepowerbattery,theACofthe220Vgridwhencharging,andthethree-phaseACwhendrivingthemotor.汽车高压系统的特点电流带来的伤害电压的分类高压安全设计原理3.高压系统对绝缘的要求更高，大多数传统汽车上设计的绝缘材料，当电压超过200V时可能就变成了导体，因此在电动汽车上的绝缘材料需要具有更高的绝缘性能。3.Thehighvoltagesystemhashigherrequirementsforinsulation.Mostinsulationmaterialsdesignedontraditionalvehiclesmaybecomeconductorswhenthevoltageexceeds200V.Therefore,theinsulationmaterialsonelectricvehiclesneedtohavehigherinsulationperformance.4.高压系统对正负极距离的要求。12V电压情况下，对正负极之间的距离需要很近时才会有击穿空气的可能，但是当电压高到200V以上时，正负极之间存有一个很大的距离时就会发生击穿空气而导电，也就是我们常说的电弧。4.Requirementsofhigh-voltagesystemonthedistancebetweenpositiveandnegativepoles.Underthevoltageof12V,itispossibletobreakthroughtheairwhenthedistancebetweenthepositiveandnegativepolesisveryclose.However,whenthevoltageishigherthan200V,thereisalargedistancebetweenthepositiveandnegativepoles,itwillbreakthroughtheairandconductelectricity,whichisalsoknownasarc.为防止意外触及高压系统，电动汽车对高压部件均采用特殊的标识或颜色，对维修人员或车主给予警示。电动汽车通常采用两种形式进行高电压的标识警示，包括高压警示标识和导线警示颜色。Inordertopreventaccidentalcontactwiththehigh-voltagesystem,electricvehiclesusespecialmarksorcolorsforhigh-voltagecomponentstowarnmaintenancepersonnelorowners.Electricvehiclesusuallyusetwoformsofhigh-voltagewarningsigns,includinghigh-voltagewarningsignsandwirewarningcolors.总目录电流对人体主要会造成电击和电伤两种伤害。Electriccurrentcancauseelectricshockandelectricinjurytohumanbody.电击就是当人体接触带电体时，电流经过人体对内脏造成伤害，如心脏颤动。电击是最危险的触电伤害。Electricshockmeansthatwhenthehumanbodycontactsachargedbody,thecurrentwillpassthroughthehumanbodyandcausedamagetotheinternalorgans,suchasheartfibrillation.Electricshockisthemostdangerouselectricshockinjury.一.电击伤害电伤是电流对人体表面的局部创伤，可分为电灼伤、电烙印和皮肤金属化。Electricinjuryisalocalinjurytothehumansurfacecausedbyelectriccurrent,whichcanbedividedintoelectricburn,electricbrandingandskinmetallization.二.电伤汽车高压系统的特点电流带来的伤害电压的分类高压安全设计原理电灼伤是指电流热效应造成的伤害。最严重的电灼伤是电弧对人体的直接烧伤。Electricburnreferstotheinjurycausedbythethermaleffectofelectriccurrent.Themostseriouselectricburnisthedirectburnofelectricarctohumanbody.电烙印是电流化学效应和机械效应产生的电伤。它发生在人体与带电体有良好接触，但人体不被电击的情况下，在皮肤表面留下和接触带电体形状相似的肿块瘢痕，一般不发炎或化脓。瘢痕处皮肤失去原有弹性、色泽，表皮坏死，失去知觉。Electrobrandingisanelectricalinjurycausedbyelectrochemicalandmechanicaleffects.Itoccurswhenthehumanbodyhasgoodcontactwiththechargedbody,butthehumanbodyisnotshockedbyelectricity,leavingalumpscarsimilartotheshapeofthecontactchargedbodyontheskinsurface,generallywithoutinflammationorsuppuration.Theskinatthescarlosesitsoriginalelasticityandcolor,andtheepidermisisnecroticandunconscious.皮肤金属化，由于高温电弧使周围金属熔化、蒸发并飞溅渗透到皮肤表层所形成。皮肤金属化后，表面粗糙、坚硬。Skinmetallizationisformedbymelting,evaporatingandsplashingofsurroundingmetaltotheskinsurfaceduetohightemperaturearc.Afterskinmetallization,thesurfaceisroughandhard.此外，发生触电事故时，常常伴随高空跌落，或由于其他原因所造成的纯机械性创伤，这虽与触电有关，但不属于电流对人体的直接伤害。Inaddition,whenanelectricshockaccidentoccurs,itisoftenaccompaniedbyafallfromheightorpuremechanicalinjurycausedbyotherreasons.Althoughthisisrelatedtoelectricshock,itisnotadirectinjurytohumanbodycausedbyelectriccurrent.总目录为了确保维修人员在对电动汽车进行操作时没有触电危险，大多数车辆在系统上设计了维修开关。当断开维修开关时（图3-2-1），动力电池的输出立即中断。在断开动力电池输出后，需要等5min才能接触高压部件。Inordertoensurethatthereisnodangerofelectricshockwhenthemaintenancepersonneloperatetheelectricvehicle,mostvehicleshavedesignedmaintenanceswitchesonthesystem.Whenthemaintenanceswitchisdisconnected(Fig.3-2-1),theoutputofthepowerbatteryisimmediatelyinterrupted.Afterdisconnectingthepowerbatteryoutput,itneedstowaitfor5mintocontactthehigh-voltagecomponents.一.维修开关设计汽车高压系统的特点电流带来的伤害电压的分类高压安全设计原理图3-2-1取出维修开关总目录当车辆发生碰撞时，动力电池管理器检测到碰撞信号大于一定阈值时，会切断高压系统主回路的电气连接，同时通知电机控制器激活主动泄放，从而可使发生碰撞时的短路危险、人员电击危险降低到最低。Whenthevehiclecollides,whenthepowerbatterymanagerdetectsthatthecollisionsignalisgreaterthanacertainthreshold,itwillcutofftheelectricalconnectionofthemaincircuitofthehighvoltagesystem,andnotifythemotorcontrollertoactivatetheactiverelease,soastominimizetheriskofshortcircuitandpersonnelelectricshockintheeventofcollision.二.碰撞保护汽车高压系统的特点电流带来的伤害电压的分类高压安全设计原理图3-2-2高压互锁回路断路结构互锁：电动汽车的高压系统中，当其中某个插接器被带电断开时，动力电池管理器便会检测到高压互锁回路存在断路（图3-2-2），为保护人员安全，将立即进行报警并断开主高压回路电气连接，同时激活主动泄放。Structuralinterlock:Inthehigh-voltagesystemofelectricvehicles,whenoneoftheconnectorsisdisconnectedwithelectricity,thepowerbatterymanagerwilldetectthatthereisanopencircuitinthehigh-voltageinterlockcircuit(Fig.3-2-2).Toprotectpersonnelsafety,itwillimmediatelyalarmanddisconnecttheelectricalconnectionofthemainhigh-voltagecircuit,andactivateactiverelief.功能互锁：当车辆在进行充电或插上充电枪时，电动汽车的高压电控系统会限制整车不能通过自身驱动系统驱动，以防止可能发生的线束拖拽或安全事故。Functioninterlock:Whenthevehicleischargingorplugginginthecharginggun,thehigh-voltageelectriccontrolsystemoftheelectricvehiclewillrestrictthewholevehiclefrombeingdrivenbyitsowndrivesystemtopreventpossibleharnessdraggingorsafetyaccidents.三.高压互锁图3-2-2高压互锁回路断路总目录电机控制器中含有主动泄放回路，当检测到车辆发生较大碰撞，或高压回路中某处插接器出现拔开状态，或含有高压的高压电控产品存在开盖情况，主动放电回路会在5s内把预充电容电压降低到≤60V，迅速释放危险电能，最大限度保证人员安全。Themotorcontrollercontainsanactivedischargecircuit.Whenalargecollisionofthevehicleisdetected,oraconnectorinthehigh-voltagecircuitispulledout,orthehigh-voltageelectroniccontrolproductcontaininghigh-voltageisopened,theactivedischargecircuitwillreducethepre-chargedcapacitorvoltageto≤60Vwithin5s,rapidlyreleasedangerouselectricenergy,andmaximizepersonnelsafety.在高压电路内设计有主动泄放回路的同时，电机控制器、空调驱动控制器等内部含有高压的高压电控部件同时设计有被动泄放回路，可在2min内把预充电容电压降低到≤60V，被动泄放作为主动泄放失效的二重保护。Whilethehigh-voltagecircuitisdesignedwithanactivedischargecircuit,themotorcontroller,airconditioningdrivecontrollerandotherhigh-voltageelectroniccontrolcomponentswithhighvoltagearealsodesignedwithapassivedischargecircuit,whichcanreducethepre-chargedcapacitorvoltageto≤60Vwithin2min.Thepassivedischargeisusedasthesecondaryprotectionoftheactivedischargefailure.四.高电压自放电汽车高压系统的特点电流带来的伤害电压的分类高压安全设计原理总目录短路保护通常使用熔断器（图3-2-3）对电路进行保护，与传统汽车相比，电动汽车涉及高压电，熔断器的规格相对更高，如80A、100A等。熔断器主要是为了保护其他元件不会因过热而烧坏，通过熔断器的断路达到断电、保护电路的目的。Shortcircuitprotectionusuallyusesfuses(Fig.3-2-3)toprotectthecircuit.Comparedwithtraditionalvehicles,electricvehiclesinvolvehighvoltage,andthespecificationsoffusesarerelativelyhigher,suchas80A,100A,etc.Thefuseismainlyusedtoprotectothercomponentsfromburningoutduetooverheating.Thepurposeofpower-offandcircuitprotectionisachievedthroughthecircuitbreakerofthefuse.五.短路保护电路汽车高压系统的特点电流带来的伤害电压的分类高压安全设计原理图3-2-3

熔断器总目录为保证人员免遭触电风险，高压系统应当设置绝缘电阻对电路进行监控，若绝缘电阻的电阻值过小时，整车电路应当发出接触器断开指令。Inordertoprotectpersonnelfromtheriskofelectricshock,thehigh-voltagesystemshouldbeequippedwithinsulationresistancetomonitorthecircuit.Iftheresistancevalueofinsulationresistanceistoosmall,thecircuitofthewholevehicleshouldsendacontactordisconnectioncommand.六.绝缘监控电路汽车高压系统的特点电流带来的伤害电压的分类高压安全设计原理很多电动汽车具有内部控制漏电保护功能，当出现漏电时，高压控制总成或高压配电箱中相应传感器将信号反馈给动力电池管理系统，动力电池管理系统可立即做出反应，进行动力电池母线自动断电、高压释放（高压释放是指高压的电控产品存在异常问题时，在几秒内将高压降到一定电压以下），以保证人身安全。Manyelectricvehicleshavethefunctionofinternalcontrolle