新能源汽車(chē)高壓安全與防護(hù)-項(xiàng)目2-新能源汽車(chē)安全設(shè)計(jì)特點(diǎn)與安全隱患

項(xiàng)目二新能源汽車(chē)安全設(shè)計(jì)特點(diǎn)與安全隱患項(xiàng)目二新能源汽車(chē)安全設(shè)計(jì)特點(diǎn)與安全隱患任務(wù)1新能源汽車(chē)安全設(shè)計(jì)特點(diǎn)知識(shí)目標(biāo)：1.能夠描述國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)新能源汽車(chē)安全設(shè)計(jì)的要求；2.能夠描述新能源汽車(chē)安全設(shè)計(jì)的內(nèi)容。技能目標(biāo)：1.能夠搜索、分析國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)新能源汽車(chē)安全設(shè)計(jì)的要求；2.能夠分析新能源汽車(chē)安全設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。素質(zhì)目標(biāo)：1.培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和工匠精神；2.培養(yǎng)安全意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神；3.培養(yǎng)自我管理和自主學(xué)習(xí)能力。任務(wù)導(dǎo)入如果有一輛電動(dòng)汽車(chē)發(fā)生了事故，你被指派過(guò)去現(xiàn)場(chǎng)處理事故車(chē)輛的工作，你能正確區(qū)別哪些地方是安全的，哪些車(chē)輛部件或系統(tǒng)依然會(huì)存在高電壓?jiǎn)?？學(xué)習(xí)目標(biāo)4國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)新能源汽車(chē)的安全設(shè)計(jì)有哪些要求？1.新能源汽車(chē)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2020年5月12日，工業(yè)和信息化部組織制定的《GB18384-2020電動(dòng)汽車(chē)安全要求》、《GB38032-2020電動(dòng)客車(chē)安全要求》和《GB38031-2020電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力蓄電池安全要求》三項(xiàng)強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)發(fā)布，并于2021年1月1日起開(kāi)始實(shí)施?！禛B18384-2020電動(dòng)汽車(chē)安全要求》具體請(qǐng)參閱國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)全文。5國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)新能源汽車(chē)的安全設(shè)計(jì)有哪些要求？2.IP防護(hù)等級(jí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的防護(hù)等級(jí)必須要達(dá)到IP67。IP67是指防護(hù)級(jí)別。衡量電池防塵防水性能的指標(biāo)是侵入保護(hù)（IngressProtection，簡(jiǎn)稱(chēng)IP），由IEC（國(guó)際電工委員會(huì)）制定的防護(hù)安全等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。6新能源汽車(chē)的安全設(shè)計(jì)有哪些內(nèi)容？1.維修安全-維修開(kāi)關(guān)根據(jù)新能源汽車(chē)（電動(dòng)汽車(chē)）存在的安全隱患以及實(shí)際的工作狀況，主要從維修安全、碰撞安全、電氣安全、功能安全的角度進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)也包括對(duì)動(dòng)力電池安全設(shè)計(jì)策略。大部分的電動(dòng)汽車(chē)設(shè)計(jì)有維修開(kāi)關(guān)（ServiceSwitch），可以直接斷開(kāi)高壓回路，保證維修人員的安全。7新能源汽車(chē)的安全設(shè)計(jì)有哪些內(nèi)容？1.維修安全-開(kāi)蓋檢測(cè)在高壓部件的蓋子上設(shè)立開(kāi)蓋檢測(cè)開(kāi)關(guān)（低壓），在檢測(cè)開(kāi)關(guān)打開(kāi)（蓋子被打開(kāi)）時(shí)，高壓控制系統(tǒng)（整車(chē)控制器VCU、動(dòng)力電池管理模塊BMS）切斷高電壓。8新能源汽車(chē)的安全設(shè)計(jì)有哪些內(nèi)容？1.維修安全-高壓互鎖高壓互鎖回路是指通過(guò)使用低壓信號(hào)來(lái)監(jiān)控電動(dòng)汽車(chē)上所有與高壓母線（動(dòng)力電池輸出的主高壓導(dǎo)線）相連回路的電氣連接完整性（連續(xù)性）。設(shè)計(jì)高壓互鎖的目的是，用來(lái)確認(rèn)整個(gè)高壓系統(tǒng)的完整性，當(dāng)高壓系統(tǒng)回路斷開(kāi)或者完整性受到破壞的時(shí)候，就需要啟動(dòng)安全措施。9新能源汽車(chē)的安全設(shè)計(jì)有哪些內(nèi)容？1.維修安全-電源極性反接保護(hù)如果意外接錯(cuò)電源正負(fù)極，動(dòng)力電池管理模塊BMS將自動(dòng)切斷高電壓。10新能源汽車(chē)的安全設(shè)計(jì)有哪些內(nèi)容？2.碰撞安全新能源汽車(chē)除了傳統(tǒng)汽車(chē)的保護(hù)需求之外，還應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足以下要求:（1）碰撞過(guò)程中避免乘員和行人遭受觸電風(fēng)險(xiǎn)。（2）碰撞過(guò)程中在保證人員安全的情況下，盡量保護(hù)關(guān)鍵零部件不受損害。（3）碰撞后保證維修和救援人員沒(méi)有觸電風(fēng)險(xiǎn)，自動(dòng)切斷輸出的高壓電路。慣性開(kāi)關(guān)電路:將慣性開(kāi)關(guān)串聯(lián)到高壓接觸器的供電回路中，當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí)慣性開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，從而切斷高壓接觸器的供電電源，此時(shí)動(dòng)力電池的高壓輸出便會(huì)被“物理性”斷開(kāi)，保證了乘員、行人、維修和救援人員的高壓安全。11新能源汽車(chē)的安全設(shè)計(jì)有哪些內(nèi)容？3.電氣安全-高壓接插件高壓部件的絕緣接插件既可防止維修人員直接接觸到高壓，還可防水、防塵，減小高壓系統(tǒng)絕緣出現(xiàn)問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)。12新能源汽車(chē)的安全設(shè)計(jì)有哪些內(nèi)容？3.電氣安全-高壓接觸器高壓接觸器相當(dāng)于傳統(tǒng)汽車(chē)的主繼電器，實(shí)際上也是一個(gè)大功率的繼電器，用于控制高壓導(dǎo)線正負(fù)極導(dǎo)線之間的接通與斷開(kāi)。高壓接觸器安裝在動(dòng)力電池與外部高壓回路之間，通常位于動(dòng)力電池組總成內(nèi)部或獨(dú)立安裝在高壓控制盒（BDU）中。13新能源汽車(chē)的安全設(shè)計(jì)有哪些內(nèi)容？3.電氣安全-高壓接觸器高壓接觸器接通條件如下:1）點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ON。2）高壓系統(tǒng)自檢OK。高壓接觸器斷開(kāi)條件如下:1）點(diǎn)火開(kāi)關(guān)OFF。2）高壓系統(tǒng)檢測(cè)到安全事件的發(fā)生。a.高壓系統(tǒng)自檢到高壓部件的互鎖開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。b.高壓系統(tǒng)自檢到高壓部件或高壓導(dǎo)線存在對(duì)車(chē)輛絕緣電阻過(guò)低。c.車(chē)輛發(fā)生碰撞，且安全氣囊已彈出。14新能源汽車(chē)的安全設(shè)計(jì)有哪些內(nèi)容？3.電氣安全-預(yù)充電回路高壓系統(tǒng)中設(shè)計(jì)有預(yù)充電回路，主要由預(yù)充電電阻構(gòu)成。在動(dòng)力電池輸出高壓電之前，先通過(guò)預(yù)充電回路對(duì)電池外部的高壓系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)充電。由于高壓部件的高壓正、負(fù)極之間設(shè)計(jì)有補(bǔ)償電容，如果沒(méi)有預(yù)充電電阻，那么在高壓回路導(dǎo)通瞬間，補(bǔ)償電容將會(huì)由于瞬間電流過(guò)大而燒毀。15新能源汽車(chē)的安全設(shè)計(jì)有哪些內(nèi)容？3.電氣安全-預(yù)充電回路高壓電氣系統(tǒng)通過(guò)電流傳感器等部件檢測(cè)車(chē)輛的絕緣電阻，當(dāng)檢測(cè)到短路（漏電）發(fā)生時(shí)，高壓接觸器切斷高電壓的同時(shí)啟動(dòng)主動(dòng)泄放保護(hù)和被動(dòng)泄放保護(hù)。主動(dòng)泄放保護(hù)：5s內(nèi)把預(yù)充電容電壓降低到≤60V，迅速釋放危險(xiǎn)電能；被動(dòng)泄放保護(hù)：2min內(nèi)把預(yù)充電容電壓降低到≤60V，被動(dòng)泄放是主動(dòng)泄放失效的二重保護(hù)。絕緣電阻判定標(biāo)準(zhǔn)：阻值均大于等于100Ω/V（直流）、500Ω/V（交流）16新能源汽車(chē)的安全設(shè)計(jì)有哪些內(nèi)容？3.電氣安全-短路保護(hù)器高壓系統(tǒng)的每一個(gè)高壓回路均有短路保護(hù)器做過(guò)流保護(hù)。動(dòng)力電池總成內(nèi)部增加了多個(gè)的高壓接觸器和短路保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)，動(dòng)力電池的每根采樣線也有單獨(dú)的保護(hù)器保護(hù)。17新能源汽車(chē)的安全設(shè)計(jì)有哪些內(nèi)容？4.功能安全新能源汽車(chē)，還需要從以下2個(gè)功能方面采取安全設(shè)計(jì)，避免安全隱患的發(fā)生。（1）扭矩安全管理為防止車(chē)輛出現(xiàn)不期望的運(yùn)動(dòng)，例如驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)快甚至失控，需要在整車(chē)控制器VCU中加入扭矩安全控制策略。（2）充電安全在充電時(shí)需要防止車(chē)輛移動(dòng)以及避免快充、慢充、行駛模式之間的沖突，為此進(jìn)行如下設(shè)計(jì):1）檔位放在P/N檔時(shí)才允許充電。2）在充電過(guò)程中，扭矩需求及實(shí)際扭矩輸出都應(yīng)當(dāng)為0。3）當(dāng)充電槍插上時(shí)，不允許閉合控制高壓電輸出的接觸器。4）當(dāng)充電回路絕緣電阻小于標(biāo)準(zhǔn)要求的阻值時(shí)，停止充電并斷開(kāi)高壓接觸器。18新能源汽車(chē)的安全設(shè)計(jì)有哪些內(nèi)容？5.動(dòng)力電池安全設(shè)計(jì)策略（1）動(dòng)力電池可用容量修正：動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（模塊）BMS根據(jù)單體電池在環(huán)境溫度下的放電容量，以及慢充過(guò)程中因?yàn)殡娦疽恢滦宰儾顚?dǎo)致動(dòng)力電池系統(tǒng)充電并未真正充滿(mǎn)等因素，確定可用容量上報(bào)給整車(chē)控制器VCU，VCU根據(jù)該值計(jì)算續(xù)駛里程。（2）SOC估算及修正策略：BMS根據(jù)車(chē)載充電模式和行車(chē)模式下單體電池最高電壓進(jìn)行SOC修正。（3）放電過(guò)程電流控制策略：行車(chē)放電過(guò)程中，放電電流不能超過(guò)BMS給VCU上報(bào)的最大允許放電電流值。（4）能量回饋過(guò)程控制策略：BMS通過(guò)上報(bào)“最大允許充電電流”給整車(chē)控制器來(lái)表現(xiàn)動(dòng)力電池當(dāng)前狀態(tài)可以接受最大回饋電流的能力。19新能源汽車(chē)的安全設(shè)計(jì)有哪些內(nèi)容？5.動(dòng)力電池安全設(shè)計(jì)策略（5）車(chē)載充電電流控制策略：車(chē)載充電時(shí)，BMS根據(jù)當(dāng)前最小溫度請(qǐng)求允許最大充電電流。（6）地面充電控制策略：快充時(shí)，動(dòng)力電池BMS系統(tǒng)與地面充電樁之間的交互信息及工作流程嚴(yán)格按照國(guó)標(biāo)執(zhí)行。（7）保溫過(guò)程控制策略：車(chē)載充電完成之后，BMS根據(jù)電池的溫度判斷是否需要保溫，如果需要保溫，進(jìn)入保溫過(guò)程。（8）動(dòng)力電池故障處理策略：動(dòng)力電池BMS系統(tǒng)在行車(chē)模式/車(chē)載充電模式/地面充電模式下診斷、上報(bào)和處理的故障，及處理措施及恢復(fù)條件。項(xiàng)目二新能源汽車(chē)安全設(shè)計(jì)特點(diǎn)與安全隱患任務(wù)2新能源汽車(chē)安全隱患與事故形式知識(shí)目標(biāo)：1.能夠描述新能源汽車(chē)的安全隱患；2.能夠描述新能源汽車(chē)的事故形式。技能目標(biāo)：1.能夠檢查并排除新能源汽車(chē)安全隱患；2.能夠分析新能源汽車(chē)安全事故的原因。素質(zhì)目標(biāo)：1.培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和工匠精神；2.培養(yǎng)安全意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神；3.培養(yǎng)自我管理和自主學(xué)習(xí)能力。任務(wù)導(dǎo)入近期發(fā)生多起電動(dòng)汽車(chē)自燃甚至爆炸的事故，你的主管要求你對(duì)到店保養(yǎng)的電動(dòng)車(chē)輛進(jìn)行安全檢查，排除隱患，你能完成這個(gè)任務(wù)嗎？學(xué)習(xí)目標(biāo)22新能源汽車(chē)有哪些安全隱患？1.高壓觸電安全隱患新能源汽車(chē)（電動(dòng)汽車(chē)）安全隱患包括高壓觸電安全隱患、動(dòng)力電池安全隱患，以及車(chē)輛發(fā)生事故等特殊情況下可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)等。電動(dòng)汽車(chē)電壓和電流等級(jí)都比較高(300-600V甚至更高)。高壓系統(tǒng)正常工作時(shí)，電流可達(dá)幾百安培，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人體能承受的極限。高壓系統(tǒng)中的高壓部件和電路，如果發(fā)生破損或者潮濕，就可能會(huì)漏電！此時(shí)，如果人體觸及到相關(guān)漏電部件，會(huì)發(fā)生觸電的危險(xiǎn)！23新能源汽車(chē)有哪些安全隱患？2.動(dòng)力電池安全隱患-過(guò)充/放電以鋰離子動(dòng)力電池為例，在正常使用過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)安全問(wèn)題，但如果電池的濫用會(huì)導(dǎo)致電池的熱效應(yīng)加劇，這是鋰離子電池出現(xiàn)安全問(wèn)題的導(dǎo)火索，最終表現(xiàn)為電池的“熱失控”，從而引起安全事故。導(dǎo)致動(dòng)力電池?zé)崾Э赜羞^(guò)充電、過(guò)放電、過(guò)電流和過(guò)溫等情況。過(guò)充電時(shí)導(dǎo)致火災(zāi)事故的發(fā)生過(guò)放電自燃的純電動(dòng)汽車(chē)如果電動(dòng)汽車(chē)在上坡、急加速時(shí)發(fā)生動(dòng)力電池自燃，則可能原因是動(dòng)力電池剩余電量不足，造成動(dòng)力電池過(guò)放電。24新能源汽車(chē)有哪些安全隱患？2.動(dòng)力電池安全隱患-過(guò)充/放電即便續(xù)駛里程要求不長(zhǎng)，充一次電可以使用2-3天，但是還是建議每天都充電，這樣使動(dòng)力電池處于淺循環(huán)狀態(tài)，使用壽命會(huì)延長(zhǎng)。如果長(zhǎng)時(shí)間停放車(chē)輛時(shí)，應(yīng)定期檢查動(dòng)力電池狀態(tài)并充電，保持電量充足，避免電池自放電影響電池壽命和過(guò)度放電損壞電池。過(guò)充電、過(guò)放電和充電不足都會(huì)縮短動(dòng)力電池壽命。在新能源汽車(chē)使用過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況準(zhǔn)確把握充電時(shí)間和充電頻次。25新能源汽車(chē)有哪些安全隱患？2.動(dòng)力電池安全隱患-過(guò)電流/電池過(guò)溫過(guò)電流：低溫環(huán)境下充放電；電池老化及電池的性能下降；電池一致性差異；電池的內(nèi)部、外部短路電池過(guò)溫：過(guò)充電、過(guò)放電、過(guò)電流會(huì)導(dǎo)致電池過(guò)溫；電池的熱管理系統(tǒng)失效；電池溫度采樣點(diǎn)數(shù)量有限；電池溫度采樣點(diǎn)位置受限制；工作環(huán)境溫度高；電池本身溫度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致電池產(chǎn)生熱溫度變形，從而產(chǎn)生泄漏等事故的發(fā)生。26新能源汽車(chē)有哪些事故形式？1.發(fā)生碰撞或翻車(chē)新能源汽車(chē)（電動(dòng)汽車(chē)）在行駛中發(fā)生危險(xiǎn)運(yùn)行工況（如交通事故、暴雨等）時(shí)，如果沒(méi)有很好的安全設(shè)計(jì)，很容易造成安全事故。碰撞或翻車(chē)時(shí)，除了會(huì)對(duì)乘員造成機(jī)械傷害外，可能導(dǎo)致動(dòng)力系統(tǒng)高壓短路，此時(shí)動(dòng)力系統(tǒng)瞬間產(chǎn)生大量熱量，存在發(fā)生燃燒甚至爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。事故還可能造成高壓部件及插接器脫落或高壓導(dǎo)線斷裂，可能對(duì)乘員造成觸電傷害。如果動(dòng)力電池受到碰撞或因?yàn)槿紵龑?dǎo)致溫度過(guò)高，有可能造成電池電解液的泄露，對(duì)乘員造成化學(xué)腐蝕等傷害。27新能源汽車(chē)有哪些事故形式？2.涉水或遭遇暴雨當(dāng)新能源汽車(chē)遇到涉水或遭遇暴雨等工況時(shí)，由于水汽侵蝕，高壓導(dǎo)線的正極與負(fù)極之間可能出現(xiàn)絕緣電阻變小甚至短路的情況，可能引起電池的燃燒、漏液甚至爆炸；若電流流經(jīng)車(chē)身，可能使乘員遭受觸電風(fēng)險(xiǎn)。28新能源汽車(chē)有哪些事故形式？