1.2 新能源汽车高压安全与防护
1.2.1 高压电
国标GB/T 2900.50—2008《电工术语发电、输电及配电通用术语》中规定,电压等级(Voltage Class)是电力系统及电力设备的额定电压级别系列。额定电压是电力系统及电力设备规定的正常电压,即与电力系统及电力设备某些运行特性有关的标称电压。电力系统各点的实际运行电压允许在一定程度上偏离其额定电压,在这一允许偏离范围内,各种电力设备及电力系统本身仍然能正常运行。
目前,我国将电压等级划分为以下几种:
①安全电压通常为36V以下,我国规定安全电压为42V、36V、24V、12V和6V。
② 低压指对地电压在1000V及以下。交流系统中的220V三相四线制的380V/220V中性点接地系统的均属低压。
③高压指1000V以上的电力输变电电压,或380V以上的配用电电压。
④超高压为330~750kV。
⑤特高压为1000kV交流,±800kV直流以上。
新能源汽车高压安全与防护
进行危险电压组件方面的工作时必须遵守安全规定。国际标准给出了强制性安全规定,危险电压是25V以上的交流电和60V以上的直流电。车辆制造标准允许的最大接触电压(根据ECER100标准)是30V交流电及60V直流电。新能源汽车的电压一般在300~650V间,虽然按照国家标准进行划分,应该属于低压范围,但是为和传统内燃机车辆12V电源进行区别,行业内通常称其为高电压。
国标GB/T 18384.3—2015《电动汽车安全要求第3部分:人员触点防护》中规定,根据不同电压等级可能对人体产生伤害和危险程度不同,在新能源汽车中将电压分为两个类型,见表1-2-1。
表1-2-1 新能源汽车电压的类型和数值
触点防护应包含防止人员与任何带电部件直接接触和在带电部件基本绝缘故障的情况下的触点防护。对表1-2-1中A级电压的电路不要求提供触点防护。对于表1-2-1中任何B级电压的带电部件,都应为人员提供危险接触的防护。直接接触防护应由带电部件的基本绝缘提供或由遮挡/外壳亦或两者的结合来提供。任何B级电压电路的带电部件发生绝缘故障时,应防止人员与外露可带电部件接触而导致的触电危险。
1.2.2 新能源汽车高压系统特点
1. 高压互锁回路
高压互锁回路用于检测高压电组件线束插接器的连接状态。如果在没有按照规定程序断开高压供电的前提下,拆卸了高压电组件线束插接器,车身控制单元会强令高压系统断电,以防止意外事故的发生。
2. 高压自放电电路
即便按照规定程序断开了手动维修开关,将动力电池从高压电网中断开,但高压系统的部分电路中仍会保持一定范围的高压,该高压仍可能危及接触部件的人。因此高压系统在每次断电后都会强制进行高压电路放电。新能源汽车高压电路中通常有一个主动放电电阻,该电阻位于供电电子装置内。关闭高压系统时,不仅供电电子装置内的电容器通过该电阻放电,其他高压系统组件内的电容也通过该电阻主动放电。
3. 绝缘监控电路
高压电网采用绝缘监控电路,以识别所有高压组件与可导电壳体或与接地之间危险的绝缘故障。如果壳体/接地与另一个高压组件之间存在危险电压,则说明有危险的绝缘故障。通过新能源汽车的安全系统,自诊断过程会检测绝缘电阻。如果发生故障,则会通过仪表板向驾驶人发出提示信息,出于安全原因,高压系统也会同时关闭。