
- 收藏
- 加入书签
新能源纯电动汽车常见安全问题及其防控策略研究
摘要:随着人们环保节能意识的不断提升及我国有限石油资源的限制,新能源纯电动汽车的发展普及是汽车业发展的必然趋势,可纯电动汽车的起火和触电涉及的安全问题是人们对纯电动汽车顾虑最大也是难以推进的重大问题,针对纯电动汽车自燃及在使用过程中存在的安全问题,从电动汽车本身结构、充电、碰撞、运行及维护保养等多方面研究分析预防电动汽车起火及触电安全问题的现有应对策略及可研发的控制应对策略。
关键词:新能源;电动汽车;防控策略
新能源纯电动汽车以其在运行过程中零排放及不依赖紧缺的石油资源为突出优势,成为各车企的研发热点。但起火和触电是人们对纯电动汽车顾虑最大的两个问题。因此研究纯电动汽车的安全性问题及相应的应对策略,对推动纯电动汽车的普及以及进一步发展具有重要的现实意义及参考价值。
一、纯电动汽车触电危险防控策略
(一)纯电动汽车的基本组成
与传统燃油汽车不一样,新能源纯电动汽车的组成包括车载电源、电池组管理系统、电源辅助设施、控制器、电动机、底盘及车身等。纯电动汽车最显著的特点就是其电气系统,其电气系统一般包括:低压电气系统、高压电气系统和CAN网络通信系统。(如图1所示)
纯电动汽车高压部件包括驱动电机、电动压缩机、PTC 加热器、高压配电箱、车载充电机、高压导线、电机控制器、动力电池等,这些高压部件主要分布在车辆底部和前舱内(如图1所示)。
(二)安全警示
纯电动汽车有较多的高压系统部件,其中动力电池、高压控制系统及驱动电机为是最关键的核心部件。在电动汽车设计制造应用安全装置时,必须要进行高压安全标示,安全警示就是在高压组件上放置线束颜色标志、警示牌及安全标识等,并用不同颜色对导线进行标明,如用橙黄色导线表示高压导线,以此来对驾驶员及维修人员进行提示,以避触电危险问题的出现。
(三)纯电动汽车高压绝缘保护
因纯电动汽车的电压可达600-700伏特,而电流也会达几百安。人体接触车辆电气系统的任一点时,通过人体的电流要小于2毫安才可认可作车辆绝缘合格。目前,电动汽车采用了漏电保护器、高压互锁、绝缘电阻检测等高压防护措施。
(四)涉水防护装置
路上水面较深时,纯电汽车的电池可能会被淹没,因此电池组的防水性能尤为关键。在对电动汽车进行设计制造时,需要确保电动汽车具备充分的防水性。应提高电池的密封性,以提高其防水性能。现在新能源纯电动汽车的防水级别已经达到IP67级,可以满足一般的涉水行驶而不受损坏。尽管如此,可车辆一旦涉水,就可能发生非常严重的漏电情况,所以遇到大雨天及积水路面,应要尽量避免出行或者避开积水过深的道路。
(五)充电安全防护装置
现代电动汽车安全防护装置还应包含充电安全防护装置,这主要是由于电动汽车在进行外部充电时,主要以触点式为主,如果空气环境较为潮湿,又或是出现降雨天气,极易导致漏电现象。为了避免这一问题的出现,设计人员可以在进行高压设备充电电路设计时,安装继电保护器,确保充电触电连接并存在电压时,系统才会控制充电触点与电池相连接,完成充电过程。
二、纯电动汽车使用运行中电池起火原因分析控制策略
(一)纯电动汽车使用过程中电池起火原因分析
因电动汽车本身原因起火而产生自燃是人们最担心的安全性问题之一,要防止电车使用过程中发生起火自燃现象,需清楚起火原因。纯电动汽车在使用时会起火,主要有以下几个方面原因:锂电池释放氧气极易燃烧;电池液泄露;设计制造及存放过程中防止出现短路、热失控等问题。
(二)纯电车起火控制策略
针对以上纯电动汽车起火原因分析,目前已对各方面采取了相应的应对策略:改进电池散热性结构设计和提高散热强度;加强电池的使用年限回收管理制度及电池使用常识的普及与培训;选择和设计制造电池时,在能量密度与安全性之间取最佳值;改善电池防护结构设计,提高安装部位防撞击能力,防止涉水及严重冲击导致的电路短路,避免引发自燃;提升安全管理系统功能等。
三、纯电动汽车碰撞事故后起火爆炸原因及防控制策略
(一)纯电动汽车碰撞事故后起火爆炸原因
当纯电动汽车发生强烈碰撞时,如果电池被挤压变形严重,会导致电池内部电线正负极短路,导致产生电解液泄漏、高压短路等现象,大量热量则会聚集在一起,如在高温环境下,会因膨胀而发生爆炸,也会导致电火花和火灾。当碰撞严重时导致短路时,锂离子会与空气体迅速反应,从而引起爆炸或燃烧。
(二)纯电动汽车碰撞事故后起火爆炸防控制策略
首先一般电动汽车电池组会安装在汽车底盘下,这样加上车门的坚固护栏作用,可很好的保护电池不受到损坏,以有效防止挤压起火的发生。其次,对纯电动汽车的前部及尾部进行车身结构优化设计,提升防撞击能力。此外,对电池管理系统还需要更深入的研究。
五、总结及结论
为了更好地避免纯电动汽车电池续航能力不足及碰撞安全性不可靠及部分部件故障安全性不足等问题,推动电动汽车的大力发展及普及,需要从多方位推行防控策略。
参考文献:
[1]叶黎敏.电动汽车安全性能措施浅析[J].时代汽车,2023,(02):110-112.
基金资助:广西高校中青年基础能力提升资助项目(2020KY29011)
作者简介:蒋晶(1977-),男,汽车维修高级技师,中级双师,副教授,主要从事高职汽车专业教育及研究工作。