鄭天宇　劉佳盟

摘要：電動汽車由于高壓用電問題可能導致安全事故發(fā)生。為保障電動汽車的行車可靠性和乘員人身安全，本文在對電動汽車電氣系統(tǒng)安全性進行分析的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了電動汽車電氣系統(tǒng)的安全標準體系.

關(guān)鍵詞：電動汽車，安全性分析，標準體系，標準制定，電氣系統(tǒng)

隨著汽車保有量的不斷增長，汽車在帶給我們出行便利的同時也使得能源、安全以及環(huán)保問題成為人們關(guān)注的重要問題。在此背景下，以自載電池為能源的現(xiàn)代電動汽車，以其結(jié)構(gòu)簡單、綠色無污染、能源來源多樣化、工作可靠、維修簡便等特點受到了國家政策的支持和大眾的推崇。然而，在電動汽車市場爆發(fā)式增長的同時，電動汽車的安全隱患也開始浮出水面。電動汽車的高壓電氣系統(tǒng)工作電壓在300V以上，但是由于其阻抗較小，工作過程中電流有可能達到數(shù)百安培，如果瞬時短路，電動汽車高壓電氣系統(tǒng)瞬時放電電流將會成倍增加，高壓電氣系統(tǒng)的不穩(wěn)定性將極大地危害到車上人員的安全。另外，人們普遍認為純電動車要比燃油車更加安全可靠，但是如果電動汽車高壓系統(tǒng)發(fā)生障礙，其造成的惡劣影響絕不會比燃油車小。例如：2016年美國東部的特斯拉電動汽車爆炸事件，造成兩名乘員當場死亡，這已是特斯拉的第四起自燃事件。電動汽車安全事故的頻發(fā)值得引起技術(shù)人員和大眾的深刻思考。

1電動汽車電氣系統(tǒng)及其安全性分析

1.1電動汽車電氣系統(tǒng)

電動汽車的電氣系統(tǒng)主要包括電力驅(qū)動模塊、車載電源模塊以及輔助模塊。其中，電力驅(qū)動模塊的功能是將蓄電池中儲存的電能轉(zhuǎn)換成車輪的動能，并在電動汽車減速制動時，將車輪的動能轉(zhuǎn)換成電能并將其存儲在動力蓄電池中，它主要是由驅(qū)動電機、電機控制器和傳動系統(tǒng)等構(gòu)成;車載電源模塊的功能是為驅(qū)動電機提供電能、監(jiān)測電源的使用情況以及控制充電機為動力蓄電池充電，它主要是由車載充電機、動力電池組和電池管理系統(tǒng)等構(gòu)成;輔助模塊的功能是為燈光、儀表等電動汽車其他輔助裝置提供正常工作所需要的動力電源，它主要是由輔助電池和DC/DC功率變換器等構(gòu)成。由于動力電池、驅(qū)動電機以及DC/DC功率變換器屬于重要的高壓電氣單元，保障其安全性和可靠性對于保障電動汽車高壓電氣系統(tǒng)的安全性具有全局性的作用。因此，本文以動力電池、驅(qū)動電機以及DC/DC功率變換器為例對其安全性進行深入分析。

1.2電動汽車電氣系統(tǒng)安全性能分析

（1）動力電池安全性分析

動力電池是電動汽車驅(qū)動能量的唯一能源，其性能直接影響電動汽車的續(xù)航能力以及安全性，需具備以下特點：高能量密度、制造成本低、壽命長，維修少、活性物質(zhì)存放長;自放電自衰減小、充放電性能好、效率高;設(shè)備簡單、尺寸小、安全性能好、更換快捷、少量或無需特殊維護設(shè)備等。本文以市場上最為常見的磷酸鐵鋰電池為例進行安全性分析。磷酸鐵鋰電池是一種以磷酸鐵鋰為正極材料的Li+（鋰離子）電池。充電時，Li+在電場力的作用下進入電解液，穿過隔膜后再次從電解液遷移至石墨晶體表面上，然后嵌入石墨晶格中。放電時，Li+從石

墨晶體中脫嵌出來進入電解液，穿過隔膜后遷移到磷酸鐵鋰晶體的表面，然后再次嵌入到磷鐵鋰晶格。在濫用情況下磷酸鐵鋰電池存在著安全隱患，磷酸鐵鋰電池在使用過程中會產(chǎn)生氣體，當氣體在電池體內(nèi)累積到一定程度時，電池內(nèi)部壓力會突然異常增大從而導致電池解體爆炸。另外，在電池制造和循環(huán)過程中會產(chǎn)生單質(zhì)鐵，單質(zhì)鐵的持續(xù)累積將會導致電池隔膜刺穿，內(nèi)部短路風險高，從而造成危害。

（2）驅(qū)動電機安全性分析

驅(qū)動電機是一種基于電磁感應定律來實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換的電磁裝置。在高溫濕熱情況下，驅(qū)動電機外表面易出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。另外，驅(qū)動電機在工作過程中遇到鹽霧、浸泡等情況時容易引發(fā)安全事故，無法正常工作。因此，對驅(qū)動電機進行安全檢測時需要進行過載能力試驗、接觸電流試驗、絕緣電阻試驗和介強度試驗，以確保驅(qū)動電機的安全。

2電動汽車電氣安全檢測標準體系

電動汽車電氣安全檢測標準體系是協(xié)調(diào)電氣安全檢測標準的重要工具，將為標準使用提供技術(shù)支持，是標準化工作的一項重要組成。

2.1標準體系建立的原則

基于電動汽車電氣安全檢測標準體系自身特點，結(jié)合電動汽車電氣安全性能分析，為確保標準體系科學、合理、可操作，建立電動汽車電氣安全檢測標準體系應遵循下列基本原則：（1）標準體系應具有科學合理性、實用有效性、動態(tài)性和可操作性;（2）標準體系中項目明細的確定，應以電動汽車電氣安全檢測的需求為牽引，突出電動汽車年審的技術(shù)急需，力求達到統(tǒng)籌兼顧;（3）標準體系的建立應當與現(xiàn)有電動汽車標準保持協(xié)調(diào)統(tǒng)一，繼承已有成果，使整體達到最優(yōu);（4）標準體系的建立應借鑒國外電動汽車電氣安全檢測先進標準，有效利用國外相關(guān)標準體系資源。

2.2電動汽車電氣安全檢測標準體系框架

從電動汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)角度考慮，電動汽車電氣安全檢測標準體系包括：動力電池、驅(qū)動電機以及DC/DC變換器等，它們是電動汽車高壓電氣系統(tǒng)最為重要的組成部分。從檢測類別來看，電動汽車電氣安全檢測標準體系包括：電池檢測、外觀檢測、上線檢測以及違章檢測等;從電動汽車電氣安全的相關(guān)性質(zhì)來看，電動汽車電氣安全檢測標準體系包括：基本性能、安全、互換性、技術(shù)要求等。電動汽車基本性能標準主要包括能源效率、能耗、動力性以及可靠性等;電動汽車安全標準主要包括過充/過放、短路、過熱、擠壓、水浸、低氣壓、高溫/低溫、恒定溫熱以及機械撞擊等;互換性標準主要包括電動汽車電氣安全檢測時尺寸和操作上的要求

。

3一般要求

常用的動力蓄電池包括鋰離子電池、鎳氫蓄電池、鉛酸電池以及鋅空氣蓄電池等，其中，鋰離子蓄電池應符合GJB4477-2002的要求，鎳氫蓄電池應符合GBT15100-2016的要求，鉛酸電池應符合GB/T18332.1-2001的要求，鋅空氣蓄電池應符合GB/T18333.2-2015的要求。所有車輛都應配備絕緣蓄電池，而且蓄電池單體連接應遵循的原則為：任何兩個相鄰的蓄電池單體之間的標稱直流電壓不能超過24V，安裝在金屬容器內(nèi)的蓄電池單體應彼此絕緣。同時，動力蓄電池系統(tǒng)還應保持無漏液現(xiàn)象和表面清潔，不能出現(xiàn)變形、劃痕和銹蝕。另外，當車輛配備車載充電器時，應符合GB5226.1-2008中的2.1-2.2，7.2.和8.1-8.2的要求。

4結(jié)語

本文研究在一定程度上彌補了我國在電動汽車電氣系統(tǒng)安全檢測方法及標準制定方面的不足，對電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義，為電動汽車及其零部件的生產(chǎn)檢測和車輛年審檢測提供了有益的參考指標。但由于受到電氣安全檢測方法的復雜性以及動力電池等技術(shù)發(fā)展的影響，電動汽車電氣系統(tǒng)安全檢測方法及技術(shù)標準仍有許多地方需要不斷完善，需要考慮標準體系的完善和電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展配合問題，考慮標準在電動汽車行業(yè)中的應用推廣問題等，這些都需要專業(yè)技術(shù)人員和標準制定者開展進一步的深入研究，為我國電動汽車產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供標準支撐和保障。

參考文獻

1張娟，席曉霞，張國強.中美電動汽車標準對比分析的幾點結(jié)論[J].標準科學，2014，（02）：72-75.

2何云堂，邵忠瑛.我國電動汽車標準體系建設(shè)及重點標準解讀[J].大眾標準化，2012，（09）：8-11.

3孫華.鋰電池技術(shù)標準發(fā)展動態(tài)[J].機械制造，2017，（05）：35-38.