2 EV、HEV和P日EV车的危险源
EV、HEV和PHEV车辆的电气安全包括对人体潜在危险的电气源(过大的电压、电流),因此从系统设计的角度需要考虑保护人员不能遇到这种危险。在正常的操作条件下,电气隔离通过物理分离(绝缘导线、外壳等保护机构)等方法保护人员的安全。在正常操作以外,环境条件和可能发生的意外事件都可能使得这种物理保护强度降低,尤其在能量转换中会有更大的潜在危险,以油电混合动力车为例,在动力输出和转换过程中,发动机、发电机、动力控制单元和蓄电池通过动力分配装置(POWER SPLITDEVICE)实现动力输出和储备,核心部件动力控制单元通过交、直流转换和逆变提供车辆动力和电量储备。在动力传输和转换变化中,将产生650 V及以上电压,需要对隔离强度进行检测。所以纯电动车或混合动力车基本都采用危险电压自动断开、手动断开、互锁系统、专用工具和安全接地的多重保护,通过这些保护防止人员意外接触危险电压或防止不受控制的电压对人员进行伤害。但从车辆维修和维护的角度,也需要一些手段保证维修人员在物理保护丧失的情况下,对整个系统进行接触并进行调整。
我国明确规定交流电压为25 V或直流电压为60 V即对人体产生潜在的威胁,参照美国工业安全标准为交流电压为30 V和直流电压为60 V即对人体产生潜在威胁,在车身警告标注时会略有不同。但由于电击对人体的危害程度主要取决于通过人体电流的大小和通电时间的长短。电流强度越大,产生致命危险就越大;持续时间越长一,死亡的可能性越大。根据欧姆定律可以得知流经人体电流的大小与外加电压和人体电阻有关。人体电阻除人的自身电阻外,还应附加上人体以外的衣服、鞋、裤等电阻,虽然人体电阻一般可达5 000Ω,但是影响人体电阻的因素很多,如皮肤潮湿出汗、带有导电性粉尘、加大与带电体的接触面积和压力及衣服、鞋、袜的潮湿油污等情况,均能使人体电阻降低,所以通常流经人体电流的大小是无法事先计算,维修人员操作时的保障就依靠防护用品了,常用的防护用品的相关参数见表1。
所有参与电能转换的核心部件都包裹在坚固的金属壳体内,系统耐高压能力体现在施加高电压以后不会产生绝缘击穿、跳火等现象。这类元件连接主要对象是线束、总线和连接器,在SAEJ2578中有详细的说明和测试标准。
尽管电动车设计中设置了单个、多个电气故障的安全保护设计,但是人们还是很关心单个故障和多个电气件故障产生的安全隐患会对操作人员产生的伤害,电动车(EV/HEV/PHEV)设计要求任何一个单个软/硬件故障,或受过培训的人员在不遵守某一项安全规定,不能使电动车对人员有安全威胁。从某种角度而言,这是一个非常高的要求,即在发生单项故障时系统需要有安全保护,这说明电动车电气故障有安全保护但潜在的电能释放危险依然存在。