任务二 安全防护与检修设备

学习目标

1）掌握新能源汽车高压安全须知。

2）能够规范地对个人和新能源汽车进行安全防护作业。

3）能够规范地进行新能源汽车高压上、下电操作。

情境导入

汽修工小李刚入职，售后经理考虑到他是高职毕业生，交代小李与车间主管一起撰写一份新能源汽车上、下电操作的规范流程。

信息获取

一、维修新能源汽车的高压安全须知

1.电动汽车高压安全要求

根据GB 18384—2020《电动汽车安全要求》，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时，电动汽车的高压安全要求如下：

1）人体的安全电压低于35V，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100Ω/V，最好是能确保大于500Ω/V。

3）对于各类电池，充电电压一般最高不超过额定电压的130%。

4）在上电过程中应该采用预充电过程来避免高压冲击。

5）高压系统断开后1s，汽车的任何导电部分和可接触部分对地电压峰值应当小于42.4V（交流）或60V（直流）。

2.高压系统监测参数

电动汽车的高压电气系统工作电压有数百伏，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，也会导致绝缘程度下降。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，对于电动汽车的高压电气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四类：①高压电气参数，包括高压系统电压、电流，高压总线剩余电量。②高压电路参数，包括动力电池绝缘电阻、高压总线等效电容。③非电测量参数，包括环境温度、湿度等。④数字测量参数，主要是开关量的输入和输出等。

二、维修新能源汽车的个人安全防护

在维修新能源车辆的过程中，为了保障工作人员的人身安全，安全有效地完成工作任务，必须使用相应的安全工具和设备。同时为了防止工作人员触电，个人还必须穿戴防护设备，主要有绝缘手套、护目镜、绝缘鞋和非化纤材质的衣服等。上述安全工具及防护设备，如图1-2-1所示。

各安全工具及防护设备的使用要求见表1-2-1。

1.绝缘手套

1）用于高压车辆维修的绝缘手套，应符合GB/T 17622—2008《带电作业用绝缘手套》（35kV及以下带电作业使用）。

2）绝缘手套应能够承受1000V及以上的工作电压，应具备耐碱性，当工作中接触到来自高压动力电池组的漏液时，可防止这些物质对人体组织的伤害。

3）绝缘手套需要定期检验，而且在每次使用前须进行密封性检查。检查的方法是向手套内充入一定的空气，观察手套是否有漏气的风险，如图1-2-2所示。

4）绝缘手套的使用方法和检查流程，如图1-2-3所示。

2.护目镜

新能源汽车维修用的护目镜（图1-2-4），不仅可防止电池电解液的飞溅，还可以防止新能源汽车维修过程中产生的电火花对眼睛的伤害。

3.绝缘鞋

绝缘鞋（靴）的作用是使人体与地面绝缘，防止电流通过人体与大地之间构成通路，把触电时的危险降低到最小程度。绝缘鞋构造如图1-2-5所示，应符合GB 21148—2020《足部防护 安全鞋》的要求，电阻值范围在100kΩ～1000MΩ，具有透气、防静电、耐磨、防滑等功能。

4.非化纤工作服

维修高电压系统时，必须穿非化纤类的工作服。化纤类的工作服会产生静电，并且在发生火灾事故时，化纤会在高温环境下粘连人体皮肤，导致维修人员产生二次伤害。

其他的新能源安全工具及防护设备在此不予介绍。

三、维修新能源汽车的检修设备

新能源汽车必须使用带有绝缘功能的工具和专用的检修设备，如钳流表、绝缘测试仪等。常用的新能源汽车维修工具及检测设备，见表1-2-2。

1.绝缘工具

绝缘工具是采用绝缘材料进行加工并适用于电气系统拆装等操作的工具。新能源汽车涉及高压的部分零部件拆装必须使用绝缘工具，这些工具包括常用的套筒、呆扳手、螺钉旋具、钳子、电工刀等。绝缘工具（图1-2-6）必须装有耐压1000V以上的绝缘柄。

2.检测仪表

新能源汽车维修中使用的检测仪表有数字式万用表、绝缘电阻测试仪和钳形电流表等。

（1）汽车专用数字式万用表

数字式万用表应符合CAT Ⅲ安全级别的要求。图1-2-7所示是汽车专用数字式万用表，具备以下检测功能：①交流/直流（AC/DC）电压、电流；②电阻；③频率（Hz）；④温度（TEMP）；⑤二极管；⑥连通性；⑦电容；⑧绝缘测试（低压）。有些汽车专用的万用表，还具有转速（r/min）、百分比（占空比，%）、脉冲宽度（ms）测试以及其他功能。

（2）绝缘电阻测试仪

由于电动汽车的运行情况非常复杂，在运行过程中难免会出现部件间的相互碰撞、摩擦、挤压等情况，导致高压电路与车辆底盘之间的绝缘性能下降。绝缘电阻是新能源汽车设备安全要求测试中的一项重要指标，它可以判断绝缘体是否完整以及绝缘体表面是否被污染。通过测量设备的绝缘电阻可以及时发现新能源高压器件受潮、绝缘劣化和绝缘击穿等缺陷。另外，电源正负极引线将通过绝缘层和底盘构成漏电回路。当高压电路和底盘之间发生多点绝缘性能下降时，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。电动汽车的电气绝缘性能检测需要使用专用的绝缘测试仪器，测量高压电缆及零部件对车身绝缘电阻是否位于规定值范围内。

绝缘电阻测试仪分为机械式绝缘电阻表（俗称摇表）、电子显示式（图1-2-8）两种类型，其通常有三个接线柱，即L（线路端）、E（接地端）、G（屏蔽端）。使用时注意如下事项：

1）测量前必须将被测设备电源切断，并对其进行短路放电。决不能带电测量，以保证人身和设备的安全；对容性较大的被测设备，测试完成后要及时对地短路放电。

2）被测物体不得带电，测试前要先放电，不然会影响测试结果。

3）一般用500V或1000V档位测试绝缘性能，使用时，应放在平稳、牢固的地方，远离大的电流导体和外磁场。

4）不能用手接触接线柱。另外被测物表面要清洁，以减少接触电阻，确保测量的准确性。

（3）钳形电流表

由于新能源汽车驱动系统的导线存在较大的交变电流，必须使用钳形电流表进行测量。钳形电流表是一种不需断开电路就可直接检测电路电流的便携式仪表，因外形成钳形，故名钳形电流表（钳流表）。

常用的钳形电流表原理如图1-2-9（左）所示，其工作部分主要由一只电流表和穿心式电流互感器组成。电流互感器的钳头在捏紧钳头扳手时可以张开；被测导线的电流产生的磁通在线圈上感应出电流i，感应电流i依次经过电流-电压转换电路、修正电路、模拟信号转换电路，用相应的算法计算，最终在显示屏上显示出待测电流的大小。

钳形电流表外观如图1-2-9（右）所示。可以测量交/直流的电流、电压、交流频率、电阻以及导通性。

（4）汽车专用示波器

汽车电控设备的信号变化速率非常快，变化周期快的达几微秒，还有一些信号是间歇的，时有时无，这就需要仪器的测试速度高于信号变化的速度。汽车专用示波器不仅可以快速捕捉上述电路信号，还可以用较慢的速度来显示其变化的波形，以便观察和分析。

维修人员一般通过以下5个参数指标来分析信号波形：幅值（信号最高电压）、频率（信号的循环时间）、形状（信号的外形）、脉宽（信号的占空比或所占时间）和阵列（信号的重复特性）。通过波形分析可进一步检查出电路中的传感器、执行器以及电路和电控单元等各部件的故障。例如UTRNIX汽车专用示波器（图1-2-10），其内部配置有16种重要传感器的标准波形，用户可以将测量波形与标准波形进行比较，分析出是否存在故障。

（5）故障诊断仪

汽车故障诊断仪能与被检测车辆的控制模块（ECU）通信，用于对应车型的故障诊断，也称解码器、故障扫描仪。不同品牌的车型通常都采用各自厂家开发的专用诊断仪器，如比亚迪VDS2000、广汽新能源GIDS诊断仪（图1-2-11左）等。通常专用解码器的功能比通用解码器更强大，多数具有引导性故障排除功能，但却只能用于厂家自己品牌的车型。

而市场上的通用解码器有元征X431，道通MS908（图1-2-11右）等由于其功能强大，软件及时更新，可以解码市场上绝大多数的车型，一机多用，性价比较高，因此受到绝大多数中小微企业主和维修人员的青睐，使用率非常高。汽车故障诊断仪通常具备以下功能：①读取清除故障码；②数据流读取；③执行元件动作测试；④系统基本设定；⑤控制模块的软件升级、编程、编码等。

任务实施

一、用绝缘测试仪测量绝缘与耦合电阻

（1）用绝缘测试仪测量绝缘电阻

用FLUKE绝缘测试仪测量绝缘电阻，如图1-2-12所示。

1）将测试仪正、负探头插入“绝缘”和“COM（公共）”输入端子。

2）将旋转开关旋至所需要的测试电压（1000V）。

3）将与COM连接的探头接地，与“绝缘”连接的探头接触测试点，按住正表笔“测试”按钮，辅显示位置显示被测点上所加的电压（1050V），主显示位置显示绝缘电阻此刻测试数值（537MΩ）。

（2）用绝缘测试仪测量接地耦合电阻

1）将测试探头插入“Ω”和“COM（公共）”输入端子。

2）将旋转开关旋至“零Ω”档位置，进行初步校正。校正后，检测电阻，图1-2-12右显示电阻读数为25Ω。

二、用钳形电流表测量高压电流

（1）测试前安全防护

首先做好车辆防护，随后维修人员穿戴好劳保用品，穿好高压绝缘鞋，戴好绝缘手套。

（2）测量方法

以FLUKE 317钳形电流表（电流钳）为例，在测量电流时，按以下步骤进行。

1）估算电流大小，选择正确的档位与电流类型。例如，如果需要测量三相电机的一相电流，如图1-2-13所示，选择交流电流档并校零。

2）打开电流钳，将被测线路放入电流钳钳口之中，被测导线应尽量放在钳口中部，不可同时钳住两根导线。

注意：测量时电流钳应该保持钳口闭合且尽可能垂直于导线，否则将测量不准确，如图1-2-14所示。

3）开始测量，读取电流值。钳形电流表可在不断开电路的情况下测量电流，但只限于在被测线路电压不超过额定电压的情况下使用。

4）如需测量变化电流的最大值，应在上步的基础上按下“MAX”键后再进行测量。如图1-2-15所示。

（3）注意事项

1）测量前，应先检查钳形电流表铁心的橡胶绝缘是否完好，钳口应清洁、无锈，闭合后无明显的缝隙。

2）测量前应先估计被测电流大小，选择适当量程。转换量程档位时，必须在不带电情况下或者在钳口张开情况下进行。

3）测量大电流后还要测量小电流时，应开合铁心数次以消除铁心中的剩磁，减小误差。

4）每次测量前后，要把调节电流量程的切换开关放在最高档位，以免下次使用时，因未选择量程就进行测量而损坏仪表。

知识拓展

人体触电的危害

有大约5mA的电流通过人体时，就会产生麻木感，但电流可以导走；若体内通过的电流大于10mA，就会超出人体导出电流的极限，此时，人体开始收缩，无法再导走电流。电流的滞留时间也会相应增加。如果体内通过的电流达到30～50mA且长时间滞留会导致呼吸停止和心室纤维性颤动；经过人体的电流达到80mA时，被认为是“致命值”。因此，42.4V以上的交流电，60V以上的直流电都具有危险性。

触电对人体的伤害主要有：①电击效应。电流低于导通限值时，会有相应的电击反应，从而容易因肢体不受控制和失去平衡而导致受伤。②热效应。在电流的导入和导出点处会发生烧伤和焦化，也会发生内部烧伤，由此可导致肾脏负荷过大，甚至造成致命伤害。③化学效应。血液和细胞液被作为电解液而电解，严重时会引起中毒。④肌肉刺激效应。正常的身体功能和肌肉运动都是由大脑通过神经系统控制的，如果人体通过的电流过高，肌肉首先会产生抽搐，大脑会无法控制肌肉组织，如紧握的拳头无法打开或移动等；其次，如果电流经过胸腔，肺就会产生痉挛甚至引起呼吸骤停；最后，如果流经心脏会导致心跳节奏被打乱，人体将无法进行心脏的收缩和扩张运动。⑤发生急剧短路的热效应。当工具急剧发热而导致材料熔化时，可能发生烧伤事故。⑥短路引起火花。金属快速熔化而产生飞溅，飞溅出来的金属颗粒可能会引起烧伤或灼伤眼睛。⑦高压线路接通和断开时产生的弧光辐射可能造成电光性眼炎。