电动汽车安全性能措施浅析

李松焱

（钟山职业技术学院，江苏 南京 210049）

1 高压电的含义及危险

在装配有高压系统（HV）的汽车上安装着工作电压超过60V直流电压或25V交流电压的组件。汽车上的这种组件有些需要较高的电功率。汽车上的高压电网在工作时具有高达650V的直流电压，峰值电流也非常高。

人体的所有运动都由生物电机制触发，所有的肌肉反应都通过电刺激来控制。在人体内，这种电刺激通过神经束来传导。触摸导电高压组件可能导致电流流过人体，超过30mA的直流电就会对脉搏造成暂时性的扰乱，具体情况取决于通电时间的长短。更高的穿体电流还会造成严重的内部烧伤，可能引起昏迷、持续抽搐、心室纤维颤动、心跳和呼吸停止等。电气系统两极连接短路会形成电弧，对人体造成严重的外部烧伤和眼睛灼伤等。

2 电动汽车安全装置

2.1 高压安全

（1）高压安全标示。高压组件上要有安全标识、线束颜色标志、警示牌等。在电动汽车上，导线的颜色表示特定的含义，尤其对一些橙黄色导线要特别注意，因为这可能有高压危险。

（2）防止直接接触。在高压电动车行驶时，电池调节控制单元发出约500V的测试电压，其电流值很低，所以对人体无害。如果所有高压组件都正确绝缘和屏蔽，那么控制单元会计算并对比事先设置的高压系统总电阻。如果由于外部损坏使导线绝缘导破损，绝缘电阻发生改变，控制单元通过电阻改变识别到此绝缘故障。故障严重程度不同，汽车组合仪表会出现不同的提示。电动汽车的动力电池带有高压电系统，在汽车“熄火”的状态下如果没有足够的安全防护标准，依然可能对人或动物产生伤害。整车厂为了避免个人检修带来的危险，除了加防冻液等简单操作外，整车设计也将逐步采取电器元件的封闭式设计。早期出品的电动乘用车产品打开“发动机舱”可以看到很多电器元件和线束电缆等，但很多最新上市的产品，前后机舱大都采用封闭式设计，部分产品的前后机舱则变成了储物仓。

（3）防止间接接触。电动汽车高压系统对车身接地断路称为电隔离，电隔离可防止意外断路致使车身接地通电。为了实现电隔离，高压组件具备一个专门的电位平衡装置。电动汽车控制线路是一个低压系统，是完全独立的安全系统，用于确定所有高压组件是否都正确地连接在高压系统上，如图1所示。一旦某一高压部件的高压触点断开，控制电路就会断开，高压电池会从高压电网中脱离。

图1 控制电路闭合

（4）防水涉水安全。电动汽车还应具备一定的防水性能，传统燃油车涉水后最大的风险只是无法行驶，而电动汽车涉水后还可能引发触电风险。所以电动汽车所有的电器接口、充放电接口、绝缘电阻等具体的器件都有很多的防触电要求。

图2 碰撞保护

（5）碰撞安全。为保证事故中驾乘人员、救护人员及事故车维修人员的安全，必须关闭高压系统，使高压电网断电、高压系统通过安全气囊控制单元与撞击识别功能连接，如图2所示。一旦安全气囊控制单元识别到发生事故且安全带拉紧器或安全气囊触发，它就会通过CAN要求电池调节控制单元断开保护继电器。如果只有一次碰撞，安全带拉紧器触发，重新启动点火开关就可以使继电器闭合；如果发生了二次碰撞，安全带拉紧器和安全气囊触发，只能用VAS检测仪（大众系列车型）使继电器闭合。

（6）外部充电安全。如果汽车具有外部充电的充电触点，那么在高压设备的充电电路中还装有额外的保护继电器。只有当系统确定充电触点已连接且存在电压时，保护继才会将高压电池与充电触点连接。保证即使在下雨或触点潮湿的情况下，充电过程也安全可靠。

2.2 功能安全

（1）安全报警提示。电动汽车具有可行驶模式提示、低电量提示、离席提示、故障报警等。

（2）操作安全。电动汽车不需要变速箱就可以通过改变电机旋转方向来实现前进和倒车两个行驶方向转换。若是此类驱动电机类型，那么安全标准就要求：前进和倒车两个行驶方向的转换，应通过驾驶员两个不同的操作动作来完成，或者如果仅通过驾驶员的一个操作动作来完成，应使用一个安全措施使模式转换只能在车辆静止或低速时才能够完成。也就是说，该类电动汽车，在向前行驶过程应该不能直接切换倒挡，或者即使能够在前进行驶中切换倒挡，电动汽车也不会立刻倒车行驶，只能等车辆静止或低速后才能倒车。 由于电动汽车具有高压危险性，所以只有具有专门资质的人员可以在高压系统上进行作业，维修过程中必须做好高压电的防护。

3 国家法律法规的完善

伴随着电动汽车技术突飞猛进，对电池安全性的质疑也一直不绝于耳。针对这方面的质疑声，国家也出台了相关标准，现有标准GB/T 18384-2015《电动汽车安全要求》、GB/T 31498-2015《电动汽车碰撞后安全要求》等。中国电动汽车安全标准存在“电动汽车安全标准目前都是推荐性标准”、“商用车领域的安全标准被忽视”、“缺少被动安全试验项目”等问题。

为弥补相关缺失，各地也制定了相应的地方标准。如上海市于2012年11月1日起实施地方标准《电动乘用车运行安全和维护保障技术规范》，为新能源汽车在上海的示范运行起到重要的技术支撑作用。该标准主要内容在参考GB/T 28382-2012《纯电动乘用车技术条件》的基础上，在汽车安全性、动力性能、可靠性、安全监控要求和维修服务、事故救援等方面进行补充细化，能基本满足上海市电动乘用车示范运行相关安全使用和维护保障等基本要求。其中明确规定了电动车示范运行企业在上海应具有完善的售后服务体系，应有5家以上授权合格的电动汽车维修服务站点，并布置在合理的服务区域，确保能为客户提供24h不间断保障服务。车辆的质保期应为3年或8万km，动力电池应为5年或10万km。

工业和信息化部于2018年1月24日发布了《电动汽车安全要求（征求意见稿）》、《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求（征求意见稿）》、《电动客车安全要求（征求意见稿）》三项强制性国家标准征求意见稿。在此次的征求意见稿中，工信部重点强调了关于纯电动车电压等级、人员触电防护要求、试验方法等三个方面的内容。针对市面上绝大多数电动汽车采用单速变速箱的问题，征求意见稿中也指出了：关于纯电动汽车行驶过程中，为防止误操作触发档位切换造成事故，档位切换后不可以立即改变行驶方向。只有在低速或者停滞状态下，才可以切换档位，以免发生危险。此外，在《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求》的征求意见稿中，也对锂离子电池单体过充的问题提出了新要求。为了提高锂离子电池充电过程中的安全性，拟将充电时的截止条件规定为“1.1倍电压或115%SOC”，从而降低动力电池在充电时的安全隐患，如图3所示。

图3 充电截止条件

相信随着国家电动汽车法律法规的完善，在相关汽车厂商研发力量的支撑下，电动汽车的安全性能将会越来越高。

参考文献

［1］Alan.征求意见稿：未来电动汽车将由国家强制性安全标准［DB/O蕴］.http://www.pconline.com.cn/autotech/1077/10777947.html.

［2］俞佳.上海：《电动汽车安全标准》11月1日起实施［DB/O蕴］.http://www.d1ev.com/news/shichang/15992.?