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

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)。