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    電動(dòng)汽車(chē)維修中的安全技術(shù)

    2015-08-22 01:41:11廣東汪貴行汪學(xué)慧
    汽車(chē)維修與保養(yǎng) 2015年5期
    關(guān)鍵詞:繼電器絕緣電動(dòng)汽車(chē)

    ◆文/廣東 汪貴行 汪學(xué)慧

    電動(dòng)汽車(chē)維修中的安全技術(shù)

    ◆文/廣東 汪貴行 汪學(xué)慧

    汪貴行

    (本刊編委會(huì)委員)

    中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)資深工程師、山東省汽車(chē)檢測(cè)工程師終審委員、深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院客座教授、深圳市通達(dá)汽車(chē)培訓(xùn)學(xué)校授課教師、中央人民廣播電臺(tái)“華夏之聲”和深圳市廣播電臺(tái)交通臺(tái)汽車(chē)節(jié)目特約嘉賓。熟悉豐田基礎(chǔ)技術(shù)及新技術(shù),現(xiàn)重點(diǎn)學(xué)習(xí)和研究電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)。

    現(xiàn)在使用的電動(dòng)汽車(chē),如一汽豐田的普銳斯混合電動(dòng)汽車(chē)、比亞迪F3DM混合電動(dòng)汽車(chē)、比亞迪K9純電動(dòng)大客車(chē)等,使用的電壓均在數(shù)百伏,有的甚至高達(dá)750V以上。即便是旅游基地或港口碼頭內(nèi)部使用的場(chǎng)地電動(dòng)車(chē),其工作電壓一般也大于80~100V。而傳統(tǒng)燃料汽車(chē)使用的電壓都較低,汽油車(chē)只有12V,柴油車(chē)為24V,均為安全電壓。當(dāng)維修技術(shù)人員接觸這些低電壓時(shí)很安全,不會(huì)發(fā)生電氣安全事故。但維修電動(dòng)汽車(chē)時(shí)則會(huì)有觸電造成生命危險(xiǎn)的可能,這是在電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展迅速的今天廣大汽車(chē)維修技術(shù)人員需要盡快適應(yīng),并且格外重視的大事。

    電氣安全是涉及面極廣的技術(shù),不論是交流電還是直流電,高壓電還是低壓電,強(qiáng)電還是弱電,也不論是工廠(chǎng)用電或電動(dòng)汽車(chē)用電,都會(huì)遇到電氣安全問(wèn)題,電氣安全技術(shù)與很多學(xué)科都有很密切的關(guān)系。其實(shí)我國(guó)的電氣安全技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大差距,美國(guó)每平均生產(chǎn)30億度電觸電死亡1人,而我國(guó)生產(chǎn)1億度電就有1人死亡,在農(nóng)村,這個(gè)數(shù)字更大、更驚人!

    一、維修電動(dòng)汽車(chē)所需的安全知識(shí)

    1.電流對(duì)人體危害程度的分析

    按國(guó)際《電動(dòng)車(chē)安全技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定,定義高電壓的標(biāo)準(zhǔn)是直流60V、交流25V以上,人們?cè)诰S修或接觸電動(dòng)汽車(chē)時(shí)應(yīng)配備安全保護(hù)裝置且必須按一定的操作規(guī)范進(jìn)行作業(yè),否則會(huì)危及生命。一般按車(chē)輛使用電壓的高低,將車(chē)輛電壓分為高、中、低電壓三類(lèi):傳統(tǒng)車(chē)輛應(yīng)用低于30V的直流電壓、輕混合電動(dòng)汽車(chē)通常使用高于30V低于60V的直流中等電壓、雙?;旌蟿?dòng)力或純電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用60V以上的直流電壓。從人體接觸電流對(duì)人身造成危害程度的分析得知,數(shù)毫安的極小輕微電流就會(huì)造成肌肉抽搐和疼痛的感覺(jué),若觸及數(shù)百毫安以上的電流則會(huì)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(shí)的危害嚴(yán)重程度。

    2.電動(dòng)汽車(chē)高壓電配線(xiàn)的線(xiàn)皮標(biāo)識(shí)顏色

    按國(guó)際通行規(guī)定,電動(dòng)汽車(chē)高壓電配線(xiàn)的線(xiàn)皮標(biāo)識(shí)顏色為橙色(圖2)。在電動(dòng)汽車(chē)上對(duì)有高電壓的器件,都應(yīng)有顏色鮮艷的明顯警戒標(biāo)識(shí),在進(jìn)行維修操作時(shí),對(duì)待高壓部件應(yīng)小心謹(jǐn)慎,嚴(yán)格按照安全規(guī)定進(jìn)行,絕對(duì)不能隨便觸及。

    3.檢修電動(dòng)汽車(chē)高壓電源系統(tǒng)應(yīng)遵循的規(guī)則

    檢修電動(dòng)汽車(chē)高壓電源系統(tǒng),應(yīng)嚴(yán)格遵循以下安全規(guī)則。

    ①關(guān)掉點(diǎn)火開(kāi)關(guān),將智能鑰匙移至控制的探測(cè)范圍以外;

    ②打開(kāi)后備箱,先切斷12V輔助小鉛酸電池的負(fù)極搭鐵線(xiàn);

    ③維修人員應(yīng)戴上絕緣手套,在此前應(yīng)確認(rèn)絕緣手套完好無(wú)損,適用于高電壓作業(yè),不漏氣、不漏電;

    ④戴上絕緣手套后,按規(guī)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(shí),按壓規(guī)定的按鍵;

    ⑤等待10min或更長(zhǎng)時(shí)間后再進(jìn)行下一步操作,以便讓變頻器總成內(nèi)的高壓電容器充分放完所儲(chǔ)存的電荷;

    ⑥測(cè)量電動(dòng)汽車(chē)上的變頻器輸入和輸出線(xiàn)端子的電壓,確認(rèn)無(wú)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(kāi)的高壓線(xiàn)路及連接器。

    二、維修電動(dòng)汽車(chē)需要采取的安全措施

    普通汽車(chē)上均利用車(chē)架作為一條搭鐵線(xiàn),而電動(dòng)汽車(chē)的高壓線(xiàn)與車(chē)架是完全絕緣的。傳統(tǒng)汽油車(chē)或柴油車(chē)使用的電壓均為安全電壓,人體直接接觸裸電也不會(huì)產(chǎn)生觸電的感覺(jué),所以普通汽車(chē)上均利用車(chē)架作為一條搭鐵線(xiàn),這可以大大簡(jiǎn)化電路并減少電線(xiàn)的消耗。但電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電路,不論是直流部分的正極或負(fù)極都絕對(duì)禁止接車(chē)架,以此降低維修技術(shù)人員發(fā)生觸電危險(xiǎn)的可能性。電動(dòng)汽車(chē)的高壓電路不同于傳統(tǒng)汽車(chē),也不同于工廠(chǎng)的交流供電電路,維修前應(yīng)準(zhǔn)備必要的安全裝備及設(shè)施。

    1.戴絕緣手套、摘除身上一切金屬飾物

    在維修電動(dòng)汽車(chē)之前,應(yīng)配戴絕緣手套,注意摘除手表、戒指、鋼筆和手機(jī)等(圖3),腳上穿膠底絕緣鞋,配戴安全防護(hù)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(biāo)簽提示的內(nèi)容。

    2.電動(dòng)汽車(chē)的三相交流電部分不能采用“接零保護(hù)”系統(tǒng)

    電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和其他主要的電氣裝置,如電空調(diào)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向電機(jī)等,廣泛使用對(duì)稱(chēng)三相高電壓的交流電,與普通工廠(chǎng)的對(duì)稱(chēng)三相電負(fù)載相似。按我國(guó)供電部門(mén)的安全規(guī)定,工廠(chǎng)的供電采取“接零保護(hù)”系統(tǒng),可有效解決用電者的安全問(wèn)題,其在一定程度上允許“帶電”作業(yè)。這里簡(jiǎn)要介紹一下與維修作業(yè)相關(guān)的接地線(xiàn)常識(shí),工廠(chǎng)在安全用電中對(duì)接地線(xiàn)是十分重視的,如圖4所示,接地線(xiàn)包括以下幾種。

    ①工作接地是根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行需要而進(jìn)行的接地,如用電器具和電力變壓器中性點(diǎn)的接地;

    ②保護(hù)接地是在電氣設(shè)備正常運(yùn)行的情況下,使不帶電的金屬外殼通過(guò)接地裝置與大地連接,用來(lái)防護(hù)觸電的接地形式;

    ③保護(hù)接零則是在電氣設(shè)備正常運(yùn)行的情況下,使不帶電的金屬外殼與配電系統(tǒng)的零線(xiàn)直接連接,用來(lái)防護(hù)間接觸電的保護(hù)措施;

    ④重復(fù)接地是在低壓三相四線(xiàn)制采用保護(hù)接零的系統(tǒng)中,在零線(xiàn)的一處或多處通過(guò)接地裝置與大地再次連接的裝置。

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

    但在電動(dòng)汽車(chē)上如果采取保護(hù)接零,讓三相電機(jī)的中性點(diǎn)接車(chē)架,從以上分析得知,當(dāng)維修人員在車(chē)上檢修電路時(shí),則會(huì)更容易形成電的回路,從而發(fā)生電擊事故,那樣會(huì)給維修人員帶來(lái)極大的災(zāi)難,所以在電動(dòng)汽車(chē)上絕對(duì)不允許采取接零的保護(hù)。

    由于檢修電動(dòng)汽車(chē)的高壓電路,如維修高壓配電盒和三相交流電機(jī)等,是在相對(duì)極窄小的空間內(nèi)進(jìn)行的,一旦觸及裸露的高壓電器,就容易發(fā)生如圖5所示的跨相觸電事故,觸電電流經(jīng)兩手,通過(guò)心臟,十分危險(xiǎn)。所以電動(dòng)汽車(chē)絕不允許“帶電”作業(yè),只有在沒(méi)有帶電的狀況下才允許維修。

    三、維修電動(dòng)汽車(chē)需要注意的安全事項(xiàng)

    1. 警惕電源正負(fù)極繼電器內(nèi)部被燒毀

    電動(dòng)汽車(chē)高壓系統(tǒng)的隔離,是指高壓電源的正、負(fù)極兩端都裝有繼電器與電路相接,但與車(chē)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(fù)極端都裝有繼電器,與車(chē)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(hù)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(fù)極則裝有SMRG與SMRP兩個(gè)繼電器,工作時(shí)SMRP繼電器與正極SMRB繼電器先接通,由于SMRP串聯(lián)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(wěn)定后再換接SMRG繼電器工作,以使外部負(fù)載得到全電壓工作。

    從當(dāng)前實(shí)際運(yùn)行的電動(dòng)汽車(chē)的維修可見(jiàn),電源的正、負(fù)極的SMRs繼電器有時(shí)可能出現(xiàn)內(nèi)部被燒毀變黑的現(xiàn)象,如圖7所示,其主觸點(diǎn)不能正常斷開(kāi),在拔插維修塞時(shí),會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈電弧的危險(xiǎn)事故,故維修時(shí)應(yīng)強(qiáng)調(diào)戴上絕緣手套。

    維修塞裝于后備箱內(nèi),呈紅色,以提示維修人員。操作人員應(yīng)按操作規(guī)程戴上絕緣手套后,按規(guī)定的方法拔下維修塞(見(jiàn)圖8),保證高壓電池的斷開(kāi)。遇到這種繼電器燒毀的情況,儀表盤(pán)上相應(yīng)的指示燈還會(huì)點(diǎn)亮報(bào)警。

    2.避免“剩余電荷觸電”的電擊事故

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

    變頻器內(nèi)高壓電容器的放電分為主動(dòng)和被動(dòng)兩種方式(圖9),當(dāng)斷開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān),電源隔離繼電器也斷開(kāi)時(shí),電容器就會(huì)自動(dòng)通過(guò)大電阻R1進(jìn)行放電,稱(chēng)為被動(dòng)慢放電,這可能需要幾分鐘時(shí)間。主動(dòng)放電則是通過(guò)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(yīng)在正式檢修電路前,檢測(cè)高壓電的線(xiàn)端,確認(rèn)沒(méi)有電壓存在。

    3.自動(dòng)切斷高壓電路的互鎖控制

    這種“互鎖控制”是指當(dāng)電動(dòng)車(chē)進(jìn)行維修時(shí),或者遇到交通事故等緊急情況時(shí),一旦沒(méi)按操作規(guī)程先拔掉維修塞切斷高壓電,電路上還配有多個(gè)互鎖開(kāi)關(guān),會(huì)自動(dòng)切斷高壓電源電路,避免發(fā)生觸電事故。如在維修塞上、變頻器外蓋、變頻器內(nèi)高壓線(xiàn)等處都裝有互鎖開(kāi)關(guān)裝置,同時(shí)當(dāng)車(chē)輛發(fā)生嚴(yán)重碰撞氣囊充氣時(shí),也會(huì)自動(dòng)切斷高壓電源,其控制原理如圖10所示。

    當(dāng)前電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展和應(yīng)用,又給用電安全帶來(lái)新課題—— 必須有一個(gè)與之相適應(yīng)的規(guī)范。目前,我國(guó)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的安全規(guī)范還不完善,有些與用電安全密切相關(guān)的問(wèn)題尚未列入標(biāo)準(zhǔn)中,在不同地區(qū)的行業(yè)中,有些標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的提法不同,制度也不夠健全,這些情況給電動(dòng)汽車(chē)維修的實(shí)際工作帶來(lái)很多困難。如深圳市勞動(dòng)部門(mén)為此規(guī)定,從事電動(dòng)汽車(chē)維修人員必須通過(guò)交流電工的安全鑒定才允許上崗,其實(shí)交流電與電動(dòng)汽車(chē)的電氣相差較遠(yuǎn),這種并不合理的強(qiáng)行要求勢(shì)必會(huì)造成混亂。因此,我們必須在電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展初期認(rèn)真研究標(biāo)準(zhǔn),使安全規(guī)程和管理制度早日得到落實(shí)。目前我國(guó)的現(xiàn)狀是只能按電動(dòng)汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家的安全規(guī)定進(jìn)行維修作業(yè),但各廠(chǎng)家安全標(biāo)準(zhǔn)存在一定差異,為此呼吁盡早出臺(tái)電動(dòng)汽車(chē)的電氣技術(shù)安全標(biāo)準(zhǔn)。

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