任务一 新能源汽车高压安全防护

一、高压电的危害

电动汽车的电压基本都在100V以上，有的车型甚至达到800V，远远超过人体的安全电压。高压电具有一定的危险性。如果我们接触到电气设施的带电部分，电流会通过我们的身体，我们就可能受到伤害，所以我们在维修新能源汽车时需要进行防护。下面介绍高压电的危害以及防护措施。

人体内的所有液体都是电解质，即它们都能导电，例如汗液、唾液、血液和细胞液等。高压电对人体的伤害主要分为以下3种：

1）接触电击伤害，电流通过人体（人体成为导体）。

2）电弧伤害（眩目/眼花、烧伤）。

3）二次效应（例如触电后从脚手架跌落）。

高压电对人体最直接的伤害是电流伤害，如果350mA电流流经人体的时间超过400ms，则可能会出现心脏心室纤维性颤动和临时心脏骤停。心脏心室纤维性颤动会停止心脏的泵血功能，从而导致死亡风险。

电弧效果是短路引起的。电焊过程中也会出现电弧。电弧效应会导致烧伤、火灾、压力波、金属熔化等。另外，电弧效应还会导致眩目/眼花或眼睛闪光烧伤等。

1.接触电击伤害

高压电对人体最直接的伤害是电流伤害。人体内的所有液体都是电解质，例如汗液、唾液、血液和细胞液等都能导电，所以当电压达到一定程度后人体会成为导电体。电流对人体的伤害包括电能本身、电能转换为热能后对人体的烧灼以及电能转换为光能后对人体的影响等。流过人体的电流过大会危害延髓呼吸中枢，引起呼吸中枢的抑制、麻痹甚至呼吸停止。流经人体的电流过大还会导致心室纤维性颤动，从而影响心脏的泵血功能，进而导致死亡。另外，电能转换为热能后还会烧伤人体皮肤、肌肉、骨髓等，如图1-1所示。

一般认为电压在36V以下是安全的。作用于人体的电压、电流的大小、电流的持续时间、电流的频率、电流通过人体的途径、人体自身的状况等多种因素决定了电对人体的伤害程度。各因素之间，特别是电流大小与作用时间之间有着密切的关系。通过人体的电流越大，人体生理反应越明显、感觉越强烈，引起心室震颤需要的时间越短，致命的危害越大。触电的影响与电流的相互关系见表1-1。

根据欧姆定律计算，如果人体的电阻为5kΩ，直流电压为12V，流经人体的电流为0.0024A，电流小于表1-1中人能感觉到的最小电流，所以人体接触12V电源是安全的。如果直流电压为310V，流经人体的电流为0.062A，已经达到了表1-1中水解电流的水平，所以人体接触高压电是很危险的（人体的电阻5kΩ是指身体上有水或身体湿的情况），如图1-2所示。

2.电弧伤害

高压电接通或断开的瞬间会产生电弧。如果不进行正确地防护，电弧会给人带来烧伤、火灾、眩目、眼花等伤害。

电动汽车的电压较高，目前电动汽车的最高电压可达800V，如此高的电压在电路接通或断开时很容易产生电弧，因此在维修电动汽车时必须进行电弧伤害的防护。

为了避免高压电弧的伤害，在执行高压电路带电断开或供电时，要佩戴绝缘手套，同时应佩戴防护眼镜。

3.二次效应

二次效应指的是人由于触电而导致附加伤害，例如人触电后从高处跌落等。

二、电动汽车的触电原理及防护

电动汽车与传统汽车相比，其主要特点为使用高压动力电池作为动力源，电压通常在100～800V，远远高于人体可承受的安全电压，因此在维修电动汽车时，要做好高压电源的安全防护。

1.电动汽车高压电路特点

汽车的低压电路一般采用单线制，用车身作为用电设备共用的负极，电流经过用电设备到车身搭铁，然后回到低压蓄电池的负极，如图1-3所示。

电动汽车为了安全的需要，动力电池输出的高压线束采用双线制，负极没有通过车身搭铁，而是直接回到动力电池的负极，如图1-4所示。

如果动力电池的负极也是类似于低压电路依靠车身作为负极的回路，车身搭铁点出现接触不良会导致搭铁点存在高于人体安全电压的高压电，所以电动汽车的高压电不能像低压电路那样把车身作为公共搭铁点。

2.电动汽车触电原理

触电的一个必要条件是人体成为电流回路中的一部分，例如人体直接接触动力电池的正负极。如图1-5所示，双手同时触摸动力电池的正极和负极，这样电流就能通过人体构成回路，导致电击事故的发生。

当动力电池的正极与车身短路时，如果人体同时接触车身和动力电池的负极，会导致触电事故的发生。同理，如果当动力电池的负极与车身短路时，如果人体同时接触车身和动力电池的正极，也会导致触电事故的发生，所以在接触高压线路或部件前，必须按照要求佩戴绝缘手套。

动力电池电流工作回路与大地无关，不存在电流经人体和大地构成回路造成触电的可能性，所以在一般情况下，人站在大地上接触单根电动汽车高压线是不会触电的，如图1-6所示。

注意： 断开手动维修开关或动力电池插头后，因高压用电设备的电容会有剩余电量，可能还会导致高压电击的发生，所以断开手动维修开关后，还需等待5min以上，等待电容放电完毕，这样可确保高压线路及部件不存在高压电。

电动汽车与民用交流电触电的原理不同。如果人站在大地上接触到民用交流电的一根火线，火线经人体和大地构成回路，就会造成触电事故，如图1-7所示。

3.电动汽车防触电措施

电动汽车为了防止高压接触触电的发生，防护设计如下：

（1）高压导线

高压线束采用橙色，提醒操作人员为高压线束，操作时需按照高压用电防护进行操作。同时，高压导线都采用绝缘层包裹，如图1-8所示。高压插接器的金属导线采用深埋式，目的是防止人体轻易地触碰到金属导体，如图1-9所示。

（2）高压元件等电位线

当电动汽车高压系统出现一次故障时，如果电源对地（壳体或车身）短路，此时由于电源与大地之间并无回路关系，人接触了壳体，从人到电源负极之间没有形成回路，所以没有电流经过人体，人依然是安全的，如图1-10所示。

当车辆出现二次故障时，如图1-11所示，如果第一个故障是电源正极对壳体短路，第二个故障是电源负极对壳体短路，如果此时维修人员一手接触到了第一个壳体，另一只手接触到第二个壳体，此时人体会流过相当大的电流，导致严重的后果甚至死亡。虽然这是发生概率很低的故障，但万一发生，就会造成致命伤害。

如何避免上述情况发生呢？如果在每个高压部件的壳体都连接一个可靠的导线到车身上，即使车辆发生了二次故障，由于连接了共同的车身导线，电流就会直接通过而不会流过人的身体，这样就有效地保护了人体。这种连接保证了每个高压部件的壳体具有相同的电位，所以称为等电位线。

这种情况下，高压电路会因电流过大，导致高压电路的熔丝熔断而起到保护作用，如图1-12所示。

在维修过程中，每一次更换了高压部件，安装时要对等电位线进行紧固，紧固后建议对等电位线对地电阻进行测量，以确认等电位线是否安装牢固，图1-13所示为电机控制器外壳到车身的等电位线。等电位线对车身的电阻要小于0.04Ω（不同车型的标准可能不同），如图1-14所示。

（3）绝缘监测

电动汽车安装了很多高压部件，例如驱动电机控制模块、动力电池、电动压缩机等。这些高压部件都会涉及绝缘问题。并且电动汽车工作环境复杂，振动、温度、湿度以及部件老化等都会使整车绝缘性能下降。当整车绝缘下降时，漏电电流就会增大，漏电电流达到一定值时，就会危及乘客安全以及整车电气系统的正常运行。因此，实时监测电动车辆高压部件的绝缘性能，确保车辆在绝缘状态下运行，对保证乘客人身安全以及车辆安全运行具有重要意义。

国内外的标准法规都有详细的电动汽车绝缘阻抗的测量方法介绍以及相关规范说明，标准中对于绝缘性能评估都有一个评判关键指标——绝缘强度（Ω/V），GB/T 18384.3—2015《电动汽车安全要求 第3部分：人员触电防护》规定：在最大工作电压下，直流电路绝缘电阻的最小值应至少大于100Ω/V；交流电路绝缘电阻的最小值应至少大于500Ω/V，如图1-15所示。

电动汽车绝缘监控系统持续监控整个高压系统的绝缘电阻，从而确定是否发生故障。如果在高压系统中检测到绝缘故障，则系统会报警或断开高压电源。

（4）高压线路完整性监测（高压互锁）

为了防止高压线断开导致触电事故，在电动汽车运行过程中，整车控制模块和电池管理单元会持续监测整个系统高压线束的连接情况，当线路断开时，控制系统会报警，同时禁止高压上电，以防止触电事故的发生，如图1-16所示。

注意： 在实际维修过程中，为了保证人身安全，在不能确定高压用电设备壳体是否带电时，接触高压部件前必须戴绝缘手套。通常在维修高压部件时，必须进行高压下电，然后再进行高压部件的维修作业。

三、电动汽车高压安全防护设备

由于电动汽车存在高于安全电压的危险，维修操作借助一定的防护设备和工具，能够保护操作人员的安全，如图1-17所示。

1.绝缘手套

绝缘手套具有保护双手免遭触电伤害的作用，绝缘手套使用乳胶橡胶制成，能承受500V以上的电压。绝缘手套使用时应避免被尖锐物品刺穿，并且每次使用前需要检查手套密封性能，如图1-18所示。

使用前，应进行外观检查，查看橡胶是否完好，查看表面有无针孔、疵点、裂纹、砂眼、杂质、修剪损伤、夹紧痕迹等。如有粘胶破损或漏气现象，应禁止使用。

使用前，应该检查绝缘手套是否存在漏电的可能。检查方法为，从绝缘手套的入口处开始卷压，正常情况下手套的末端应该充满气体而出现鼓胀不漏气的现象，且能维持鼓胀的现象，说明手套末端绝缘良好。如果出现漏气现象，说明手套出现开裂，手套可能漏电。

注意： 当未确定高压元器件是否带电或在高压元器件带电检查作业时，必须戴上绝缘手套。

2.绝缘鞋

绝缘鞋可以降低坠物对脚部的伤害，也可减轻尖锐物品对脚底部的伤害。在维修电动汽车高压系统时，还可以防止脚部触电，如图1-19所示。

3.绝缘帽

绝缘帽的作用是当操作人员在交流高压现场作业时，防止高压电通过头部接触导致的触电事故的发生，如图1-20所示。

因户外高压电大多是裸露的金属导线，所以在裸露高压导线的工作环境，需要戴绝缘帽来保护人体。

4.护目镜

护目镜可以避免触电或撞击时对眼睛或脸部造成伤害，同时也能防止飞行物体对眼睛的伤害。护目镜应使用防冲击玻璃或塑料镜片、加固的镜框和边护。在维修电动汽车时，护目镜还可以起到防护电弧的作用，如图1-21所示。

存放护目镜时，镜片应朝向不易被刮伤、手不易碰触、不易被污染的方向妥善保管为原则。镜片应随时保持清洁，手指不可碰触，以免影响视线。

5.绝缘服

绝缘服应用在如下场景：在户外交流电工作环境操作时，防止人体同时接触火线与零线、火线与火线、火线与大地而导致的触电事故的发生，如图1-22所示。

在维修电动汽车时，绝缘服可以防止人体同时接触2个高压部件的外壳而导致的触电伤害。

注意： 穿绝缘服时，也应该确保绝缘服干燥，且没有破损。

6.高压作业警示标志

在高压电维修作业过程中，为了防止无关人员进入现场而导致触电事故发生，需要在车辆上或维修作业现场悬挂警示标志，如图1-23所示。在适当时候，还需要安装警示隔离带进行隔离。

四、电动汽车高压维修的注意事项

1.高压下电流程

在维修电动汽车某些部件时，为了安全需要，有时需要事先进行高压下电操作。应按照如下流程进行高压电的下电操作：

1）点火开关OFF后，分离12V辅助蓄电池负极导线。

2）等待5min以上，等待电容器放电完成。

3）使用绝缘手套等个人保护装置。

4）拆卸手动维修开关（如果没有手动维修开关，断开动力电池高压导线），图1-24所示为上汽通用五菱宝骏E100手动维修开关。

5）检查驱动电机控制模块内部电容器是否放电完成（测量驱动电机控制模块端子间电压，低于30V）。

6）高压下电结束。

注意： 断开手动维修开关后，因驱动电机控制模块内部的电容存在剩余电量，可能会导致高压电击的发生，所以在断开手动维修开关后，还需等待5min以上，等待电容放电完毕才能进行高压部件的维修。这样可确保高压线路及部件不存在高压电。如图1-25所示，上汽通用五菱宝骏新能源E200、E300、N300LEV以及E50没有手动维修开关，需要拔下动力电池的插头。

2.电动汽车高压维修注意事项

因电动汽车动力系统采用直流高压电源，控制逻辑与传统车辆不同，在车辆维修过程中，应严格遵守本安全注意事项，避免发生意外事故。

（1）维修注意事项

1）维修电动汽车时必须有安全监护人，并穿戴好符合电压要求的绝缘手套（500V以上），取下服装和身体上的金属物品。

2）车辆维修环境必须处于干燥状态，车辆周围与地面禁止有水或其他液体。

3）执行高压系统相关部件作业前，必须分离辅助蓄电池负极端子，并拆卸高压电源安全插头，等待5min以上，确保高压电容充分放电后，才可以操作。

4）所有高电压部件都贴着“高电压”预防措施警告标签，高压导线是橙色，接触这些部件时要格外小心。

5）明确高压系统维修工作人员，维修时防止其他无关工作人员触摸车辆。

6）若高压系统维修不能在短时间内完成，不维修时需在高压系统部件上粘贴“高压危险”标签。

7）如果车辆严重受损，如动力电池变形、破损或裂开时，未穿戴绝缘防护装备不能触碰车辆。

8）因混合动力系统控制逻辑变化，如对发动机运转部分及周边相关部件检测时点火开关禁止处于Ready状态，防止发动机意外启动造成伤害。

9）虽然点火开关处于Ready状态时发动机没有运转，但是变速杆挂到D位或R位后车辆能够行驶，如需要挂挡时请注意车辆点火开关的状态，并使用三角木和驻车制动器固定车辆。

10）因电动汽车系统应用了超强磁场的部件，如需要近距离接触电动汽车牵引电机或发电机，需取下随身携带的银行卡、手表、手机等易受磁场影响的物品。

11）使用兆欧表检测时必须严格按照维修手册要求进行操作，禁止使用兆欧表对模块正负电源端同时进行检测，避免兆欧表的高电压对模块造成损坏。

12）使用数字式万用表对高压电路的电压进行测量时，要佩戴安全防护设备。

13）针对电动汽车的特点，维修技师必须具备特殊工种上岗资格证书。

（2）充电注意事项

1）不能用湿的手操作充电器。

2）要把充电连接器正确连接到车辆充电口，并且必须确认锁止状态。

3）充电时，不能随意拆卸充电连接器。

4）周期性检查充电线束护套损坏、充电连接器损坏等安全状态。

5）下雨天或整理整顿时，要注意充电装置不能流入雨水。

6）实施充电前安全检查，充电后周边整理整顿。

3.高压用电设备安全防护等级分类

IP防护等级用数字表示，不同的数字代表的防护等级不同，例如防护等级IP54，IP为标记字母，数字5为第一标记数字，4为第二标记数字。第一标记数字表示接触保护和外来物保护等级，第二标记数字表示防水保护等级。高压用电设备常用的防护等级有IP23、IP44、IP54、IP55、IP56、IP65等，电动汽车动力电池的防护等级一般为IP67。

1）防护等级第一位数字及定义，见表1-2。

2）防护等级第二位数字及定义，见表1-3。

五、事故紧急救援

遵循高压电安全操作规定，正确使用有效的防护用品，可以尽可能地避免人体触电的危险情况发生。然而，在电动汽车维修作业中，万一发生意外，必须立即进行应急处理。

1.人员触电应急处理

（1）脱离电源

一旦发生触电事故，切不可惊慌失措，要立即使触电者脱离电源。

（2）现场救护

1）若触电者呼吸和心跳均未停止，此时应将触电者躺平就地，安静休息，不要让触电者走动，以减轻心脏负担，并应严密观察呼吸和心跳的变化。

2）若触电者心跳停止、呼吸尚存，则应对触电者做胸外按压，如图1-26所示。

3）若触电者呼吸停止、心跳尚存，则应对触电者做人工呼吸。操作时，捏住鼻翼采用口对口的方式向被施救人员吹气，单次吹气为1s，成人每次5～6s吹气1次，每分钟10～12次，每次吹气要保证足量的气体进入并使胸廓隆起。

4）若触电者呼吸和心跳均停止，应立即按心肺复苏方法进行抢救。

（3）注意事项

1）动作一定要快，尽量缩短触电者的带电时间。

2）切不可用手或金属和潮湿的导电物体直接触碰触电者的身体或与触电者接触的电线，以免引起抢救人员自身触电。

3）解脱电源的动作要用力适当，防止因用力过猛将带电电线击伤在场的其他人员。

4）在帮助触电者脱离电源时，应注意防止触电者被摔伤。

5）做人工呼吸或胸外按压抢救时，不得轻易中断。

注意： 如果不遵守这些注意事项，会发生触电事故，导致严重伤害甚至身亡。

2.车辆损坏或进水的应急处理

1）如果因车辆严重损坏在车辆室内或外部看见暴露在外的高电压线束或导线，现场救援人员应采取适当预防措施，并穿戴绝缘个人防护用具。

2）车辆浸水时，不要试图拆卸安全插头。

3）在车辆浸水的紧急救援情况中，如果车辆没有严重损坏，无论车辆在水中还是在干的地面上，都可以安全碰触车身或车架。

4）如果车辆浸没水中或部分浸水，把车辆从水中移出，并排出车辆内的水。一旦车辆从水中移出，必须切断高电压系统电流，关闭车辆系统。

3.灭火操作

如果插电式混合动力汽车动力电池组已经被火灾吞没，或者存在被火灾吞没的危险，基于下列原因，执行灭火操作时必须谨慎：

（1）操作方法

1）在锂离子聚合物蓄电池内配备有在150℃高温下喷溅、燃烧和产生火花的凝胶电解液。根据火焰燃烧效应，迅速燃烧。所以在灭火时，应采用电气火灾专用ABC灭火器进行灭火，并使用大量的水流冷却动力电池。

2）动力电池在熄火后，可能会复燃或重新起火。

注意： 在离开事故车辆前，使用热成像仪进行检测，确保动力电池已经完全冷却。必须告知下一批现场救援人员动力电池具有重燃的危险性。在火灾、浸水或碰撞等事故后拆卸下来的动力电池，必须存放在通风良好和在周围15m范围内没有强烈光线的阴凉干燥和广阔的地方。

正在燃烧或过热的蓄电池会释放出有毒气体。这些有毒气体包括氟化氢、一氧化碳等。因此，必须穿戴通过认证的全面罩自给式呼吸器和全套防护用具。即使动力电池组没有被火焰吞没，在接近车辆时仍要非常小心。

（2）灭火器的使用

动力电池没有被火焰吞没的小火灾：使用电气火灾专用ABC灭火器进行灭火。

动力电池已经被火焰吞没的火灾，或者动力电池受热起火的火灾：使用大量的水流冷却动力电池，进行灭火。禁止使用小量的水流进行灭火。现场消防人员应及时地向车辆喷射高压水流。

（3）个人防护

动力电池内的电解质为烈性刺激物和致敏物。为了预防这些烈性刺激物和致敏物接触皮肤，必须穿戴设计为防这些危险物的正压自给式呼吸器和其他个人防护用具。如果没有正确穿戴自给式呼吸器和其他个人防护用具，会导致严重人身伤害甚至死亡。

1）熄灭车辆周围的全部火焰、火花和烟雾散尽。电解液会刺激皮肤。禁止接触和踩上泄漏的电解液。

2）如果发生电解液泄漏事件，应穿戴适当的防酸个人防护用具，并用沙土、干织物等清理泄漏的电解液，并且必须对电解液泄漏区域进行通风。

3）电解液会刺激眼睛，如果电解液进入到眼睛内，必须立即用大量的清水清洗眼睛15min以上，并立即就医。

4）电解液会刺激皮肤，如果电解液接触皮肤，必须立即用清水和肥皂清洗干净。

5）当电解液或其烟气遇到水时，发生氧化反应产生氧化物蒸汽，会飘在空气中，此蒸汽会刺激皮肤和眼睛。如果皮肤和眼睛接触此蒸汽，必须立即用大量的清水清洗，并应立即就医。

6）如果吸入电解液烟气，会导致呼吸困难和急性中毒，必须立即呼吸新鲜空气并用水清洗口腔，然后立即就医。