電動或混合動力車輛的安全和功能診斷
電動汽車中的高壓技術(shù)
如今,混合動力和電動汽車(乘用車)中的高壓系統(tǒng)由高達(dá)500 V的儲能裝置供電。未來,電壓水平預(yù)計將增加大約兩倍。商用車輛已經(jīng)在使用工作電壓高達(dá)1000 V的技術(shù)。
然而,在涉及對人類健康和生命的電氣危害的情況下,只有低于60 V DC和30 V AC的電壓值才被認(rèn)為是安全的。由于電動汽車系統(tǒng)中出現(xiàn)的電壓遠(yuǎn)高于這些安全限值,近年來進(jìn)行了廣泛的危險分析。除其他事項外,歐盟已經(jīng)發(fā)布了對制造商具有約束力的指令,而制造商又制定了操作和工作說明,以Z大程度地消除使用過程中以及生產(chǎn)、開發(fā)、維護(hù)和維修過程中由于電能造成的危害。
職業(yè)健康和安全指南規(guī)定了可接受的殘余風(fēng)險,與使用完整家用電器相關(guān)的風(fēng)險大致相當(dāng)。
對用戶和檢查員的危險
使用電氣設(shè)備和系統(tǒng)所涉及的危險通常來自與流經(jīng)身體的電流、電弧、電磁干擾和靜電電荷有關(guān)的危險。其他潛在但可避免的危險可能是由資質(zhì)不充分的人員在車輛上不當(dāng)執(zhí)行電氣工作,以及車輛的技術(shù)缺陷造成的。
根據(jù)德國電氣、電子和信息技術(shù)協(xié)會(VDE),50 V的交流電壓或120 V的直流電壓已被視為對健康成年人構(gòu)成生命威脅的觸摸電壓。德國聯(lián)邦職業(yè)安全與健康辦公室(BAUA)發(fā)布的電氣系統(tǒng)運(yùn)行期間的安全技術(shù)規(guī)則規(guī)定了25 V AC和60 V DC的Z大值。
IUE(德國電氣事故檢查研究所)已確定,約40%涉及1000 V以下的電氣事故發(fā)生在故障排除和維修工作期間。
Figure 1: 橙色標(biāo)識的高壓部件
機(jī)動車輛高壓系統(tǒng)引起的電氣危險
☆ 在研究、開發(fā)、生產(chǎn)和服務(wù)中從事混合動力和電動汽車工作的人員仍存在一定的剩余風(fēng)險。盡管法律指南要求車輛具有極高的本質(zhì)安全性,并通過車輛制造商實(shí)施的技術(shù)設(shè)計措施來實(shí)現(xiàn),但即使采取了所有適當(dāng)?shù)拇胧?,也無法完全消除這種殘余風(fēng)險(上述家用電器示例)。
觸摸因內(nèi)部故障而通電的高壓部件可能會導(dǎo)致電流流過人體。即使在直流電流約為30至50 mA的情況下,如果在胸腔附近進(jìn)行接觸,呼吸肌肉組織也可能會收縮,導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)在電流流動時長時間處于靜止?fàn)顟B(tài)。50赫茲的交流電僅10毫安,暴露時間超過2秒,可導(dǎo)致心室顫動甚至心臟驟停。
對于混合動力和電動汽車,需要考慮哪些電氣危險?
· ·電弧會導(dǎo)致燒傷甚至死亡
· ·剩余電壓或未絕緣電纜
· ·導(dǎo)致故障電流失控的絕緣故障
車輛類型
電池電動汽車(BEV)、混合動力電動汽車(HEV)和插入式混合動力電動汽車(PHEV)之間存在差異。
嚴(yán)格來說,電動汽車只使用電能作為驅(qū)動力。所需能量存儲在車輛內(nèi),例如在可充電電池中,或根據(jù)需要從外部電源供電,例如借助架空接觸線或接觸軌,或通過感應(yīng)。電動汽車上也會產(chǎn)生電能的頻率較低。
混合動力汽車配備了兩個不同的驅(qū)動系統(tǒng),每個驅(qū)動系統(tǒng)都有自己的儲能系統(tǒng)。通常,除了傳統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)(帶相關(guān)燃油箱的內(nèi)燃機(jī))外,還需要一個電力驅(qū)動系統(tǒng)(帶高壓電池的電動機(jī))。插電式、輕度和微型混合動力汽車之間存在差異。
Figure 2: Types of Electric Vehicles
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