电动汽车维修中的安全技术

◆文/广东 汪贵行 汪学慧

电动汽车维修中的安全技术

◆文/广东 汪贵行 汪学慧

汪贵行

（本刊编委会委员）

中国汽车工程学会资深工程师、山东省汽车检测工程师终审委员、深圳职业技术学院客座教授、深圳市通达汽车培训学校授课教师、中央人民广播电台“华夏之声”和深圳市广播电台交通台汽车节目特约嘉宾。熟悉丰田基础技术及新技术，现重点学习和研究电动汽车技术。

现在使用的电动汽车，如一汽丰田的普锐斯混合电动汽车、比亚迪F3DM混合电动汽车、比亚迪K9纯电动大客车等，使用的电压均在数百伏，有的甚至高达750V以上。即便是旅游基地或港口码头内部使用的场地电动车，其工作电压一般也大于80～100V。而传统燃料汽车使用的电压都较低，汽油车只有12V，柴油车为24V，均为安全电压。当维修技术人员接触这些低电压时很安全，不会发生电气安全事故。但维修电动汽车时则会有触电造成生命危险的可能，这是在电动汽车发展迅速的今天广大汽车维修技术人员需要尽快适应，并且格外重视的大事。

电气安全是涉及面极广的技术，不论是交流电还是直流电，高压电还是低压电，强电还是弱电，也不论是工厂用电或电动汽车用电，都会遇到电气安全问题，电气安全技术与很多学科都有很密切的关系。其实我国的电气安全技术与发达国家相比仍有较大差距，美国每平均生产30亿度电触电死亡1人，而我国生产1亿度电就有1人死亡，在农村，这个数字更大、更惊人！

一、维修电动汽车所需的安全知识

1.电流对人体危害程度的分析

按国际《电动车安全技术规范》的规定，定义高电压的标准是直流60V、交流25V以上，人们在维修或接触电动汽车时应配备安全保护装置且必须按一定的操作规范进行作业，否则会危及生命。一般按车辆使用电压的高低，将车辆电压分为高、中、低电压三类：传统车辆应用低于30V的直流电压、轻混合电动汽车通常使用高于30V低于60V的直流中等电压、双模混合动力或纯电动汽车应用60V以上的直流电压。从人体接触电流对人身造成危害程度的分析得知，数毫安的极小轻微电流就会造成肌肉抽搐和疼痛的感觉，若触及数百毫安以上的电流则会形成心脏麻痹、器官灼伤的死亡事故，图1用彩条表示触电时的危害严重程度。

2.电动汽车高压电配线的线皮标识颜色

按国际通行规定，电动汽车高压电配线的线皮标识颜色为橙色（图2）。在电动汽车上对有高电压的器件，都应有颜色鲜艳的明显警戒标识，在进行维修操作时，对待高压部件应小心谨慎，严格按照安全规定进行，绝对不能随便触及。

3.检修电动汽车高压电源系统应遵循的规则

检修电动汽车高压电源系统，应严格遵循以下安全规则。

①关掉点火开关，将智能钥匙移至控制的探测范围以外；

②打开后备箱，先切断12V辅助小铅酸电池的负极搭铁线；

③维修人员应戴上绝缘手套，在此前应确认绝缘手套完好无损，适用于高电压作业，不漏气、不漏电；

④戴上绝缘手套后，按规定的方法拆除高压电池组上的红色维修塞，注意在拔下维修塞的同时，按压规定的按键；

⑤等待10min或更长时间后再进行下一步操作，以便让变频器总成内的高压电容器充分放完所储存的电荷；

⑥测量电动汽车上的变频器输入和输出线端子的电压，确认无电压后方可接触电路元器件；

⑦必须用绝缘胶带包裹被断开的高压线路及连接器。

二、维修电动汽车需要采取的安全措施

普通汽车上均利用车架作为一条搭铁线，而电动汽车的高压线与车架是完全绝缘的。传统汽油车或柴油车使用的电压均为安全电压，人体直接接触裸电也不会产生触电的感觉，所以普通汽车上均利用车架作为一条搭铁线，这可以大大简化电路并减少电线的消耗。但电动汽车的动力电路，不论是直流部分的正极或负极都绝对禁止接车架，以此降低维修技术人员发生触电危险的可能性。电动汽车的高压电路不同于传统汽车，也不同于工厂的交流供电电路，维修前应准备必要的安全装备及设施。

1.戴绝缘手套、摘除身上一切金属饰物

在维修电动汽车之前，应配戴绝缘手套，注意摘除手表、戒指、钢笔和手机等（图3），脚上穿胶底绝缘鞋，配戴安全防护眼镜，建议穿非合成纤维的（如棉布）服装，并注意遵循安全警示标签提示的内容。

2.电动汽车的三相交流电部分不能采用“接零保护”系统

电动汽车的驱动电机和其他主要的电气装置，如电空调的驱动电机、电动助力转向电机等，广泛使用对称三相高电压的交流电，与普通工厂的对称三相电负载相似。按我国供电部门的安全规定，工厂的供电采取“接零保护”系统，可有效解决用电者的安全问题，其在一定程度上允许“带电”作业。这里简要介绍一下与维修作业相关的接地线常识，工厂在安全用电中对接地线是十分重视的，如图4所示，接地线包括以下几种。

①工作接地是根据电力系统运行需要而进行的接地，如用电器具和电力变压器中性点的接地；

②保护接地是在电气设备正常运行的情况下，使不带电的金属外壳通过接地装置与大地连接，用来防护触电的接地形式；

③保护接零则是在电气设备正常运行的情况下，使不带电的金属外壳与配电系统的零线直接连接，用来防护间接触电的保护措施；

④重复接地是在低压三相四线制采用保护接零的系统中，在零线的一处或多处通过接地装置与大地再次连接的装置。

电气设备发生碰壳漏电短路是一种主要的危险故障，如果该设备采取保护接零，将三相交流电的中性线与外壳连接，如图4（b）所示，将使维修人员没有触电危险，起到安全保护作用，这充分说明保护接零的重要性。

但在电动汽车上如果采取保护接零，让三相电机的中性点接车架，从以上分析得知，当维修人员在车上检修电路时，则会更容易形成电的回路，从而发生电击事故，那样会给维修人员带来极大的灾难，所以在电动汽车上绝对不允许采取接零的保护。

由于检修电动汽车的高压电路，如维修高压配电盒和三相交流电机等，是在相对极窄小的空间内进行的，一旦触及裸露的高压电器，就容易发生如图5所示的跨相触电事故，触电电流经两手，通过心脏，十分危险。所以电动汽车绝不允许“带电”作业，只有在没有带电的状况下才允许维修。

三、维修电动汽车需要注意的安全事项

1. 警惕电源正负极继电器内部被烧毁

电动汽车高压系统的隔离，是指高压电源的正、负极两端都装有继电器与电路相接，但与车身本体是相互绝缘的。从图6中可以看到，高压电池的正极与负极端都装有继电器，与车架完全隔离，在电池的中部还有红色维修塞，将电池分为两半，这有利于降低输出电压，起着安全保护作用。电源的正极装有SMRB继电器，可切断与外部电路的连接，负极则装有SMRG与SMRP两个继电器，工作时SMRP继电器与正极SMRB继电器先接通，由于SMRP串联有电抗器，电阻的阻碍作用可使外部电器装置不受到大电流的冲击，待电路稳定后再换接SMRG继电器工作，以使外部负载得到全电压工作。

从当前实际运行的电动汽车的维修可见，电源的正、负极的SMRs继电器有时可能出现内部被烧毁变黑的现象，如图7所示，其主触点不能正常断开，在拔插维修塞时，会出现强烈电弧的危险事故，故维修时应强调戴上绝缘手套。

维修塞装于后备箱内，呈红色，以提示维修人员。操作人员应按操作规程戴上绝缘手套后，按规定的方法拔下维修塞（见图8），保证高压电池的断开。遇到这种继电器烧毁的情况，仪表盘上相应的指示灯还会点亮报警。

2.避免“剩余电荷触电”的电击事故

在维修时拔下电池维修塞后，还必须等待10min或更长的时间方可维修电路，其主要原因是高压电路变频器总成内的高压电容器储存有剩余电荷，必须充分放完储存的电荷，以避免造成“剩余电荷触电”的电击事故。一般汽车电气器具也具有储存电荷的性能，存在保留有一定量剩余电荷的现象，在高电压系统中应特别注意这种情形。

变频器内高压电容器的放电分为主动和被动两种方式（图9），当断开点火开关，电源隔离继电器也断开时，电容器就会自动通过大电阻R1进行放电，称为被动慢放电，这可能需要几分钟时间。主动放电则是通过HPCM装置接通三极管方式的快速放电。不论采用何种放电方式，均应在正式检修电路前，检测高压电的线端，确认没有电压存在。

3.自动切断高压电路的互锁控制

这种“互锁控制”是指当电动车进行维修时，或者遇到交通事故等紧急情况时，一旦没按操作规程先拔掉维修塞切断高压电，电路上还配有多个互锁开关，会自动切断高压电源电路，避免发生触电事故。如在维修塞上、变频器外盖、变频器内高压线等处都装有互锁开关装置，同时当车辆发生严重碰撞气囊充气时，也会自动切断高压电源，其控制原理如图10所示。

当前电动汽车的发展和应用，又给用电安全带来新课题—— 必须有一个与之相适应的规范。目前，我国对电动汽车的安全规范还不完善，有些与用电安全密切相关的问题尚未列入标准中，在不同地区的行业中，有些标准或规范的提法不同，制度也不够健全，这些情况给电动汽车维修的实际工作带来很多困难。如深圳市劳动部门为此规定，从事电动汽车维修人员必须通过交流电工的安全鉴定才允许上岗，其实交流电与电动汽车的电气相差较远，这种并不合理的强行要求势必会造成混乱。因此，我们必须在电动汽车的发展初期认真研究标准，使安全规程和管理制度早日得到落实。目前我国的现状是只能按电动汽车生产厂家的安全规定进行维修作业，但各厂家安全标准存在一定差异，为此呼吁尽早出台电动汽车的电气技术安全标准。