以下介绍新能源汽车上的高压警示标识和高压部件位置的识别。

实施任务前准备：

1）在高电压车辆周围布置好明显的警示标识。

2）检查车辆，确保车辆无故障，主要是高压漏电类故障。

3）制作以下标识（图5-38），用于在实训过程中标识高压部件。

1.新能源汽车高压警示标识的识别

1）使用万用表测量电动汽车充电桩输出电压，并记录下电压值。

注意：测量充电桩电源输入端电压，充电桩输出端电压只有在充电桩内部接触器闭合的情况下才有电压输出。

警示！测量的操作仅实训教师执行，防止学生触电！

图5-38　高压警示标识

警示！未经教师允许，不得随意触动车辆！

警示！举升车辆期间，禁止车辆周围站立人员！

2）打开实训中心新能源汽车前机舱盖，识别以下高压标识（图5-39）的位置并说明其含义。

图5-39　高压标识

3）识别以下橙色导线（图5-40）的位置，并说明其含义。

图5-40　橙色导线

2.新能源汽车高压部件位置的识别

（1）北汽EV200高压部件识别

1）车辆型号及充电接口位置。

车辆型号（图5-41）：

图5-41　车辆型号

充电接口位置（图5-42）：

图5-42　充电接口位置

2）打开前机舱盖，可以找到以下高压部件的位置（图5-43）：

①PDU（高压动力分配单元）、DC—DC变换器、车载充电器。

②电机控制器。

③高压电缆接口。

图5-43　前机舱部件

3）举升车辆，拆下前部、底板护板，可以找到以下高压部件的位置（图5-44）：

①三相电机。

②动力电池。

③高压电缆。

4）降下车辆，在车内可以找到电池维修开关位置，如图5-45所示。

（2）比亚迪秦混合动力汽车高压部件识别

图5-44　底盘部件

图5-45　车内部件和电池维修开关

1）车辆型号及充电接口位置。

车辆型号（图5-46）：

充电接口位置（图5-47）：

图5-46　车辆型号

图5-47　充电接口位置

2）打开行李箱，拆卸车辆内饰，可以找到以下高压部件的位置（图5-48）：

①动力电池；

②动力分配单元，即BDU；

③车载充电器；

图5-48　行李箱内部件

3）打开前机舱盖，从机舱盖内可以找到以下高压部件的位置（图5-49）：

①电机控制器；

②DC—DC变换器。

图5-49　机舱内部件

4）在车内行李箱位置可以找到手动维修开关位置，如图5-50所示。

（3）荣威e50主要高压部件识别

1）驱动电机总成（图5-51）。荣威e50的驱动电机为三相交流电机，接受PEB（Power Elect Body）的控制，是整个车辆的动力源。

图5-50　手动维修开关位置

图5-51　驱动电机总成

2）电力电子箱（图5-52和图5-53）。电力电子箱是控制驱动电机的电器组件，在高速CAN上与整车控制器（VCU）、仪表、车身等控制器通信。其接收VCU的转矩命令以控制驱动电机，且电力电子箱控制器带有自诊断功能，以确保系统安全运行。

图5-52　电力电子箱

图5-53　电力电子箱内部

3）高压配电单元（图5-54）。高压配电单元位于前机舱中，固定在PEB和PDU托盘上。其主要作用为，将高压动力电池组的高压电分配给各高压用电器；同时，可以对电动空调压缩机和加热器高压回路起过流保护作用。

4）动力电池。动力电池为整车提供动力能源，它包含五个模块，其中三个27串3并的大模块，两个6串3并的小模块。动力电池组如图5-55所示。

图5-54　高压配电单元

图5-55　动力电池组

1.高电压与安全

在电动汽车中，高压电气系统的工作电压为数百伏，较高的工作电压对电源系统与车辆底盘之间的绝缘性能提出了更高要求。

高压电缆线绝缘介质老化或受潮湿环境影响等因素都会导致绝缘性能下降，电池组自身产生的漏液、受潮等，均会导致绝缘程度下降。电源正负极引线或电池通过受潮绝缘层和底盘构成漏电回路，使底盘电位上升，不仅将影响低压电气和车辆控制器的正常工作，还会危及乘客的人身安全。当高压电路和底盘发生多点绝缘性能严重下降时，还会导致漏电回路的热积累效应，可能造成车辆的电气火灾。因此，高压电气系统相对车辆底盘的电气绝缘性能的实时检测是电动汽车电气安全技术的核心内容，对乘客安全、电气设备正常工作和车辆的安全运行具有重要意义。

高压电的位置如图5-56所示。

图5-56　高压电的位置

对于电动汽车的高压电系统和自动断路器的工作状态及功能的监测，需要检测的参数可以分成以下几类：

（1）高压电气参数高压系统电压、电流，高压总线剩余电量。

（2）高压电路参数动力电池绝缘电阻、高压总线等效电容。

（3）非电测量参数环境温度、湿度。

（4）数字测量参数主要是开关量的输入和输出。

根据电动汽车和人体安全标准，在最大交流工作电压小于660V、最大直流工作电压小于1000V以及整车质量小于3500kg的条件下，电动汽车的高压安全要求如下：

1）人体的安全电压低于60V，触电电流和持续时间乘积的最大值小于30mA·s。

2）绝缘电阻除以电池的额定电压至少应该大于100n/V，最好是能确保大于500n/V。

3）对于各类电池，充电电压不能超过上限电压，一般最高不超过额定电压的30%。(www.daowen.com)

4）对于高于60V的高压系统的上电过程至少需要100ms，在上电过程中应该采用预充电过程来避免高压冲击。

5）在任何情况下，继电器断开时间应该小于20ms，当高压系统断开1s后，汽车的任何导电的部分和可接触的部分对地电压峰值应当小于42.4V（交流）/60V（直流）。

2.新能源汽车安全设计的特点

新能源汽车安全设计特点有：

（1）动力电池安全设计策略以下北汽新能源汽车为例，介绍动力电池相关的安全设计策略。

1）电池可用容量修正策略。电池管理系统根据单体电池在环境温度下的放电容量，以及慢充过程中因为电芯一致性变差导致电池系统充电并未真正充满等因素，确定电池可用容量上报给整车控制器，整车控制器根据该值计算续驶里程。

2）SOC估算及修正策略。根据车载充电模式和行车模式下单体电池最高电压进行SOC修正。

3）放电过程电流控制策略。行车放电过程中，放电电流不能超过电池管理系统给整车控制器上报的最大允许放电电流值。放电过程电流控制策略是电池管理系统根据动力电池当前的SOC及最高温度实时调整“最大允许放电电流”数值。

4）能量回馈过程控制策略。电池管理系统通过上报“最大允许充电电流”给整车控制器，表明动力电池当前状态可以接受最大回馈电流的能力。

5）车载充电电流控制策略。车载充电时，电池管理系统根据当前最小温度请求允许最大充电电流。

当单体电池最高电压充电到3.6V时，电池管理系统请求充电电流降到5A。当单体电池最高电压达到3.7V时，停止充电，并把SOC修正为100%。

6）地面充电控制策略。快充时，动力电池系统与地面充电桩之间的交互信息及工作流程严格按照GB/T 27930—2015《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》执行。受限于动力电池的充电能力，为了更好地实现快充功能，在快充过程中设计有加热功能。

①快充电结束条件为单体电池最高电压Vmax≥3.7V。

②快充过程中不进行SOC修正。

③当电池最小温度Tmin＜0℃时，闭合加热继电器，开启加热功能。

7）保温过程控制策略。车载充电完成之后，根据电池的温度判断是否需要保温，如果需要保温，则进入保温过程。

①进入保温条件：电池温度Tmax＜25℃且Tmin＜10℃。

②在保温过程中，如果Tmin＜5℃，BMS向车载充电器请求加热需求电压360V，加热需求电流5A，并闭合加热继电器。

③在保温过程中，当Tmin≥8℃时，断开加热继电器，停止加热。

④保温时间：6h。如果进入保温过程达到6h，则停止保温，退出保温过程。

8）动力电池故障处理策略。动力电池系统在行车模式、车载充电模式、地面充电模式下诊断、上报和处理的故障，以及处理措施和恢复条件。

（2）车辆安全设计（图5-57）新能源汽车（电动汽车）主要从以下几个方面进行安全设计：

1）碰撞保护。通过网络监测，当车辆安全气囊引爆后，系统将自动切断正常高电压。

2）高压互锁。通过在高压插接器上设计监测低压开关，当开关被断开时先断开高电压，防止触电。

3）电源极性反接保护。意外接错电源正负极，系统将自动切断高电压。

4）开盖检测。在高压电池与部件的盖子上设立低压开关，当低压开关打开（盖子被打开）时，系统切断高电压。

5）主动泄放与被动泄放。通过主动与被动监测是否存在对车身短路，自动快速地将电池组电能泄放掉，避免电池发热燃烧。

图5-57　车辆安全设计

此外，电动汽车高压系统的每一个高压回路均有熔断器作为过流保护。动力电池总成内部增加了一定数量的保险盒接触器进行保护，动力电池的每根采样线也有单独的熔断器保护。即使发生碰撞短路，也可保证动力电池等高压器件及线束不会短路损坏或起火。动力电池内部的接触器与熔断器如图5-58所示。

（3）高压维修安全设计

电动汽车对维修人员有特殊的安全操作要求，这包括四个方面，如图5-59所示。

此外，系统设计的维修开关（Setvicc Switch）如图5-60所示，其主要作用是当车辆在以下情况时直接断开高压回路，从而保证维修人员的安全。例如：

1）检修所有高压模块产品。

图5-58　动力电池内部的接触器与熔断器

图5-59　维修的高压系统安全须知

图5-60　维修开关

2）检修所有动力电池包四周的零部件。

3）检修其他以需要拆卸或移动高压产品为前提的零部件。

3.新能源汽车安全要求的国家标准

混合动力汽车或电动汽车应满足汽车相关国家标准的安全要求，下面为国家标准GB/T18384—2015针对电动汽车安全要求的主要内容，具体内容可直接参考该国家标准信息。

（1）动力电池安全要求

1）动力电池的绝缘电阻、爬电距离的要求应符合GB/T 18384.1—2015的要求。

2）应保证车辆的任何地方不得有安装在车辆上的动力电池产生的危险气体聚集。

3）动力电池舱应尽可能与乘客舱隔开。动力电池舱应确保均匀散热和通风，使车辆运行过程中或过程后，动力电池处于安全允许的温度范围内，动力电池排出的有害气体能安全地逸到大气中，不允许排到乘客舱。

4）在发生意外事故或其他故障条件下，动力电池可能会释放出较多的有害物质，此时应使其危险降到最低限度，尤其要注意乘客舱。

5）动力电池和动力电路系统应通过断路器和熔断器进行保护。该装置应能在车辆制造厂规定的过电流、与动力电池连接的电路出现短路的情况下，自动断开与动力电池的连接电路。该装置的响应时间应由车辆制造厂根据动力电池参数、动力电池和电路发生过流或短路的防护方式来确定。

6）动力电池类型应清晰可见地注明动力电池的化学类型以便识别。

（2）触电防护安全要求

1）防止与动力电路系统中带电部件直接接触。

2）车辆不得含有暴露的导线、接线端、连接单元。动力电路系统的带电部件，应通过绝缘或使用盖、防护栏、金属网板等来防止直接接触。这些防护装置应牢固可靠，并耐机械冲击。在不使用工具或无意识的情况下，它们不能被打开、分离或移开。

3）在乘客舱及行李箱中，带电部件在任何情况下都应由至少能提供IPXXD防护等级的壳体来防护。

4）发动机舱中的带电部件应设计为只有在有意接近的情况下，才有可能接触到。

5）打开机盖后，与系统连接的部件应具有IPXXB防护等级。

6）车辆其他地方的带电部件，应提供IPXXB防护等级。

7）车辆标志、动力电池规定的、容易接触的带电部件的防护罩等应清楚地标注规定的标志，标志应清晰牢固。

8）高电压配线线皮应统一由橙色和/或橙色套管构成。

9）防止与动力电路系统中外露可导电部件的间接接触。

10）所有电气的设计、安装应避免相互摩擦，防止绝缘失效。

11）应通过绝缘的方法来防止间接接触，并且使车载的外露可导电部件连接在一起，达到电位均衡。

（3）绝缘电阻要求

混合动力电动汽车的高电压电路系统和电平台应绝缘，绝缘电阻值的要求应符合GB/T 18384.3—2015中6.7的规定。

（4）电位均衡要求

电位均衡应符合GB/T 18384.3—2015中6.9的规定。

（5）动力电路系统和燃料供给系统要求

燃油系统的安装位置及管路应避开温度较高的热源以及动力电路系统等可能产生电弧的地方，尤其不能在一个密闭的空间内。

动力电路系统和燃油供给系统的安装位置及线路、管路走向应保证两个系统具有安全距离或保证有效隔离。

车辆在各种使用条件下，供油管路与其接头不允许有泄漏。一旦发生燃油泄漏时，设计上应保证绝不允许流到动力电池和高电压电路系统。

对于使用汽/柴油之外燃料的车辆，燃料供给系统须满足其相应燃料车辆标准的安全要求。

（6）车辆碰撞的特殊要求按照国家强制性标准的规定进行相关的碰撞试验，混合动力电动汽车应满足以下要求：

1）如果车载储能装置安装在乘客舱的外部，进行碰撞试验中和试验后，动力电池包及其部件（动力电池、蓄电池模块、电解液）不得穿人乘客舱内。

2）如果车载储能装置安装在乘客舱内，车载储能装置的任何移动应确保乘客的安全。

3）进行碰撞试验中和试验后均不能有电解液进入乘客舱。

4）进行碰撞试验中和试验后，储能装置不能出现爆炸、着火。

（7）第三方保护要求

进行碰撞试验时，动力电池包及其部件（动力电池、蓄电池模块、电解液）或超级电容器等储能装置不能由于碰撞而从车上甩出。

进行碰撞试验时，应防止造成动力电路的短路。

碰撞试验结束后，按照GB/T 18384.3—2015中6.7的要求（不需进行准备阶段）进行绝缘电阻的测量，并满足绝缘电阻的要求。

翻车时车载储能装置应满足车辆碰撞的特殊要求，同时混合动力电动客车的储能装置应满足GB/T 17578—2013的要求。

（8）防水要求

应通过一个绝缘电阻监控系统提供防水监控，或通过遮蔽电压设备（非高电压部件本标准不做要求）防止其暴露在水中或依靠其他方式。如果车辆安装了绝缘电阻监控系统，应符合CB/T 18384.3—2015中8.3.1的要求。如果车辆未安装绝缘电阻监控系统，应按照GB/T 18384.3—2015中8.2的试验规程进行试验，试验中和试验后车辆不会损坏，不会丧失行驶能力，并满足GB/T 18384.3—2015中6.7的要求。

（9）功能安全要求

1）起动程序。应通过一个钥匙开关起动车辆。

对于需要外接充电的车辆，当车辆与外部电路（如电网、外部充电器）连接时，不能通过其自身的驱动系统使车辆移动。防止车辆在钥匙开启状态和换挡器在“行驶”和“倒退”位置时开动车辆。而且，应提供必要的互锁装置：

①除非换挡器位置选择在“停车”或“空挡”，在任何其他位置时，控制器都不能向车辆传输移动的最初动力。

②起动钥匙只有“点火开关”在“关”的状态且换挡器在“停车”的状态时才能够拔掉。

2）行驶和停车。车辆应通过一个明显的信号装置提示驾驶人车辆可以起步行驶，这可参照GB/T 4094.2—2005中规定的“运行准备就绪”信号装置。

当车辆处于停车，发动机不工作时，如果车辆仍处于“可行驶”状态，或只通过一个操作动作就可使车辆处于“可行驶”状态时，则应通过一个信号（声学或光学信号）明显地提醒驾驶人。“可行驶”状态：在这种状态，当踩下加速踏板时，车辆可能行驶。

如果车辆装有在紧急情况时（如某部件过热）可限制操作的装置，则应通过一个明显的信号通知车辆使用者。

当车辆在停车状态以及钥匙开关在“关”位置时，车辆不得自动起动发动机给动力电池充电。

3）手动开关。应配备一个手动开关来断开车载动力电源（如动力电池）。当车辆因维修保养或故障，不能确保高压系统绝缘时，该开关能够切断高压动力电路系统。

4）电气连接件。任何不期望的断开都不应导致车辆产生危险。当电流过大时，应使用一个电路保护器、切断装置或熔断器断开动力电路。