電動汽車緊急維修開關的研究

李高林， 黃舞浩， 鄒圣星， 范 學

（深圳市比亞迪汽車有限公司汽車工程研究院， 廣東深圳 518118）

緊急維修開關是保證電動汽車高壓電氣安全的關鍵部件， 是關鍵時刻實現高壓系統電氣隔離的執行部件， 合理地設計和操作緊急維修開關對于電動汽車的電氣安全至關重要。 本文通過對比目前市面上幾款電動汽車的緊急維修開關設計方案， 對緊急維修開關的電氣部位、 操作位置、 防護等級3方面設計要求和操作要求進行闡述。

1 電動汽車斷電系統

電動汽車高壓斷電系統如圖1所示。 電氣斷開部位有2處， 一處是緊急維修開關， 另外一處則是主繼電器。

控制主繼電器的軟件控制來源有3個部分。

1） 啟動按鈕 當檔位切換至OFF檔時， 主繼電器即會斷開， 高壓線路被切斷。

2） 碰撞斷電信號 當碰撞傳感器識別到碰撞發生時， 即通過電源管理控制ECU斷開繼電器， 從而切斷高壓回路。

3） 互鎖裝置激活切斷信號 互鎖裝置檢測到存在高壓部件開蓋等危險情況時， 即通過電源管理控制ECU控制主繼電器切斷高壓回路。

由以上分析可知， 通過手動操作斷開高壓電的方式有2種： ①操作啟動按鈕， 使檔位切換至OFF檔； ②操作緊急維修開關。 平時最常用的斷電方式就是操作啟動按鈕， 只有在車輛維修、 存在漏電危險等特殊情況時才使用緊急維修開關。

圖2為幾個典型車型緊急維修開關的實物圖，包括VOLT、 e6、 PRIUS等車型。

2 緊急維修開關設計要求

2.1 緊急維修開關電氣部位

緊急維修開關電氣部位布置一般有2種， 一種是位于高壓電源的正極， 參見圖3； 另一種是布置于電池組中間， 參見圖4。 車型A緊急維修開關位于電池包的正極， 其在電池正極與緊急維修開關有一段電路， 如果采用此類布置方式， 需要保證此段電路處于人體不能接觸區域。

2.2 緊急維修開關操作部位

緊急維修開關作為高壓安全部件， 它的操作部位布置需遵循一些原則， 包括以下3個大方面。

1） 操作部位應能長期保持干燥， 不易接觸到水、 飲料等其他液體， 并有適當隔離物進行隔離。

2） 操作部位應靠近駕駛員， 以便緊急情況時駕駛員能較快操作。

3） 操作開關的布置應易于操作， 覆蓋物的拆卸不應設計得太過繁瑣， 以便緊急情況時能較快操作。

車型C的緊急維修開關布置于后備廂， 遠離了駕駛員位置， 不便于緊急操作。 如圖5所示。

車型D的緊急維修開關位于后排座椅旁， 并存在卡扣式的蓋板， 方便操作， 能較好地兼顧了3方面的要求。 如圖6所示。

2.3 防直觸設計

依據GB／T17951-2005 《混合動力電動汽車安全要求》 的規定， 如果高壓連接器可不用工具斷開， 則在未匹配的情況下需滿足IPXXB 防護等級的要求， 即防止手指直接接觸，所以緊急維修開關的底座插孔應該依據IPXXB防護等級進行設計。 圖7為IPXXB防直觸測試示意圖。

3 緊急維修開關操作要求

因涉及高壓安全， 故緊急維修開關的規范操作是非常重要的， 不規范的操作不僅可能造成車輛故障， 還有可能引起高壓拉弧等危險。 緊急維修開關規范操作如下。

1） 緊急維修開關是在特殊情況下才使用， 如車輛維修、 漏電報警等情況， 在非特殊情況下不允許對緊急維修開關進行操作。

2） 緊急維修開關的操作應由專業人員進行，至少操作人員應該進行過相關培訓。

3） 操作時， 操作人員必須佩帶必要的勞保用品， 如絕緣手套、 絕緣膠鞋等， 其電壓等級必須大于電池組的最高電壓。 用前需檢查其是否完好無損， 確保安全。

4） 拔下緊急維修開關手柄后， 必須妥善保管，直至檢修完畢， 避免誤操作。

5） 拆開緊急維修開關之后， 必須等待至少10 min后方能進行維修操作， 以確保高壓線路的余電已釋放， 如果條件允許建議等待時間為30 min。

推薦的操作步驟： ①斷開點火開關， 并將鑰匙移開智能鑰匙系統探測范圍； ②斷開低壓蓄電池負極端子； ③確認絕緣手套不漏氣， 并佩戴； ④斷開緊急維修開關； ⑤將緊急維修開關保存于自己口袋當中； ⑥等待10 min或更長時間， 以便高壓部件總成內部電容放電； ⑦進行維修操作。

4 總結

緊急維修開關暫無法規規定其配置要求， 目前為各廠家自行配備的功能件， 故部分電動汽車是無此開關的。

緊急維修開關是新能源汽車的關鍵部件， 目前國內對于緊急維修開關的研究還處在基礎階段， 本文對緊急維修開關的設計及操作要求進行了詳細論述， 同時給出了詳細的操作規范， 供各位讀者參考。

［1］ ISO 6469-3： 2011 電動汽車 安全技術規范 第3部分：人員電氣傷害防護標準［S］.