智能新能源汽车应急救援指南(上)

◆文/北京 冯永忠

2021年我国新能源汽车销量达到352万辆，同比增长1.6倍，增速达到了2016年以来的最高水平，销售量前10的汽车制造厂商有比亚迪汽车、上汽通用五菱等9家中国品牌。新能源汽车包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池电动汽车，新能源汽车普遍配置了多个智能系统，而且由于配置了动力电池等高电压元件，新能源汽车在道路上发生碰撞、火灾或水淹时，应急救援人员首先要断开高电压系统。宝马iX3纯电动汽车如图1所示。

一、电压等级

依据国家标准GB18384-2020，根据新能源汽车整车的最大工作电压，将电气元件或电路分为以下两个等级，见表1。

对于48V电气系统,只要可以保证直流系统不超过60V(d.c)，其交流电机之外的部分就可以不被认定为B级电压电路，不需要满足相关的触电防护要求。

北汽新能源EU系列电机控制器工作电压范围240～420V，永磁同步电机额定功率50～90kW，比亚迪e6动力电池的输出电压316.8V，永磁同步电机额定功率75～120kW。

奥迪Q7 e-tron、Q5L TFSIe、A6L TFSIe、A7 TFSIe、A8L TFSIe插电式混合动力汽车的电压300～450V，电机额定功率60～120kW，纯电续航里程约50km。奥迪Q2L e-tron、奥迪e-tron、e-tron sportback、e-tron GT纯电动汽车的电压300～900V，电机额定功率大于150kW，纯电续航里程大于200km。

丰田MIRAI燃料电池电动汽车采用与混合动力汽车相同的电机驱动方法，使用200～650V高电压驱动电机，该车电机由氢燃料与空气中的氧发生化学反应产生的电力驱动。

二、新能源汽车的识别

根据车外、车内、前机舱、充电口盖以及前后标徽等车辆特征，可以识别各种新能源汽车。可以通过车外的英文单词EQC、e-tron或技术标记中的字母EV等来识别，如图2～图4所示。

通过车内的组合仪表、仪表板右侧以及门槛饰条上字样，前机舱设计盖上的字母和橙色高压电缆以及是否配置充电口，可以识别纯电动汽车、插电式混合动力汽车或燃料电池汽车，插电式混合动力汽车和纯电动汽车都配备充电口。充电口可能位于车辆前部、左前或右前翼子板上或车辆后侧。如图5～图7所示。

还可以通过汽车车牌识别新能源汽车，新能源汽车号牌分为小型新能源汽车号牌和大型新能源汽车号牌。新能源汽车号牌的外廓尺寸为480mm×140mm，其中小型新能源汽车号牌为渐变绿色，如图8所示。大型新能源汽车号牌为黄绿双拼色，如图9所示。

三、高电压系统

在车辆技术中，直流大于60V或交流有效值大于30V的电压范围称为高电压。动力电池、驱动电机、高压配电和控制单元、直流-直流(DC-DC)转换器、高压电缆与接头、充电口以及电动空调压缩机和加热器等辅助单元是高电压系统元件。宝马i3的高电压系统示意图如图10所示。

四、安全警告标签

除高压电缆外，所有高电压元件都标有明确的警告标签。基本警告标签类型如下所示。带高电压警告标签如图11所示，表示切勿触碰高压元件，有危险。高压元件警告标签如图12所示，表示高压元件有危险，不能拆卸盖子。动力电池标签如图13所示，体现动力电池的基本信息。

五、高电压元件的位置

专业的应急救援人员应熟悉新能源汽车的高电压元件位置。特斯拉Model Y的高电压元件位置如图14所示。

奥迪e-tron纯电动汽车配置动力电池、动力电池控制盒、前驱动电机、后驱动电机、充电口1、充电口2、高压充电器1、高压充电器2、电动空调压缩机、高压加热器1、高压加热器2、变压器、充电网配电器等高电压元件，高电压元件位置图如图15所示。

1.动力电池

新能源汽车使用的高压动力电池多数是锂离子蓄电池。动力电池安装在车辆稳定的外壳中，位于大多数碰撞情况下变形较小的区域。纯电动汽车的动力电池通常安装在车辆下方的中央，作为支承车身的部件。

在新能源汽车中，动力电池由串联连接的单体电池组成，这些单体电池相互连接形成模块。几个模块与外围设备一起安装在金属外壳中。等电位线将动力电池外壳与车身连接。

动力电池在运行过程中被冷却。可以使用空气或液体进行冷却，并且还具有补偿单体电池之间温差的任务。动力电池控制盒集成在动力电池中，或者直接位于动力电池上方。动力电池通过控制盒与高压系统相连。车辆发生碰撞时，在安全带预紧器或安全气囊展开的情况下，动力电池控制盒立即自动将高压系统与电源断开。

北汽新能源EV系列动力电池总成如图16所示，奥迪e-tron纯电动汽车带控制盒的动力电池内部结构如图17所示。

2.电力电子装置

电力电子装置是驱动电机的控制单元，其任务是为驱动电机提供必要的三相电流。例如北汽EU系列的PEU控制装置的上端结构包括电机控制器、车载充电机、 直流-直流(DC-DC)转换器、车载加热器(PTC)控制器、快充继电器、熔断器、互锁电路等，如图18所示。在奥迪e-tron纯电动汽车中，电力电子装置直接安装在驱动电机上，并通过三相供电连接。在电力电子装置内部，动力电池提供的直流电转化为三相交流电。奥迪e-tron的电力电子装置如图19所示。

3.驱动电机

在插电式混合动力汽车中，驱动电机位于发动机和变速器之间，为驱动车辆提供额外的动力。驱动电机的运行状态由发动机控制单元和电力电子系统控制，以管理动力驱动的效率。如果电机控制单元检测到驱动电机的功率足以驱动车辆，则关闭发动机。对于纯电动汽车而言，由驱动电机执行完整的驱动和能量回收。奥迪Q7 e-tron的驱动电机如图20所示。比亚迪e6纯电动汽车的驱动电机如图21所示。

4.电动空调压缩机

电动空调压缩机集成在高电压系统中。高压电缆将其连接到纯电动汽车的高电压系统。宝马i3的暖风和空调系统主要满足两方面的需求，首先要满足乘客舱内舒适的温度，为了延长高电压蓄电池的使用生命周期，高电压蓄电池温度高时，需要进行冷却。

电动空调压缩机由三相同步电机、电动空调压缩机控制单元、交流逆变器、空调压缩机等元件组成，如图22所示。

5.高压加热器

高电压系统中的另一个辅助装置是高压加热器。大众ID.4高电压加热器的额定电压为150～475V，激活0～100%，最大功率输入6kW，输入最大电流21A，质量1.9kg，交流/直流绝缘大于10MΩ，通信LIN总线，如图23所示。

高压加热器安装在ID.4的空调箱内，加热车内空气，并通过脉宽调制(PWM)实现无级变化。高压加热器带高电压加热器(PTC)控制装置，由暖风和空调控制电脑通过LIN总线进行控制和监控。

6.动力电池充电器

动力电池充电器通常安装在靠近充电口的前部或后部。纯电动汽车也可以有多个充电器，因此就有多个充电口。充电电流通过线圈感应传输到高压系统。这意味着车载交流网络和车辆中的高压系统之间没有导电连接。奔驰新能源汽车的动力电池充电器如图24所示。

7.电压转换器

电压转换器将动力电池的直流电压转换为车载电气系统的12V直流电压。传输通过线圈感应进行。这意味着高电压系统与12V汽车电气系统之间没有导电连接。车辆长时间静止不动时，如果动力电池的电能充足，则12V蓄电池会由动力电池充电。此充电过程会自动开始，高电压系统处于激活状态，高电压元件带电。大众ID.4纯电动汽车的电压转换器如图25所示。

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