任務二 安全防護與檢修設備

學習目標

1）掌握新能源汽車高壓安全須知。

2）能夠規范地對個人和新能源汽車進行安全防護作業。

3）能夠規范地進行新能源汽車高壓上、下電操作。

情境導入

汽修工小李剛入職，售后經理考慮到他是高職畢業生，交代小李與車間主管一起撰寫一份新能源汽車上、下電操作的規范流程。

信息獲取

一、維修新能源汽車的高壓安全須知

1.電動汽車高壓安全要求

根據GB 18384—2020《電動汽車安全要求》，在最大交流工作電壓小于660V，最大直流工作電壓小于1000V以及整車質量小于3500kg時，電動汽車的高壓安全要求如下：

1）人體的安全電壓低于35V，觸電電流和持續時間乘積的最大值小于30mA·s。

2）絕緣電阻除以電池的額定電壓至少應該大于100Ω/V，最好是能確保大于500Ω/V。

3）對于各類電池，充電電壓一般最高不超過額定電壓的130%。

4）在上電過程中應該采用預充電過程來避免高壓沖擊。

5）高壓系統斷開后1s，汽車的任何導電部分和可接觸部分對地電壓峰值應當小于42.4V（交流）或60V（直流）。

2.高壓系統監測參數

電動汽車的高壓電氣系統工作電壓有數百伏，高壓電纜線絕緣介質老化或受潮濕環境影響等因素都會導致絕緣性能下降，電池組自身產生的漏液、受潮等，也會導致絕緣程度下降。因此，高壓電氣系統相對車輛底盤的電氣絕緣性能的實時檢測是電動汽車電氣安全技術的核心內容，對于電動汽車的高壓電氣系統和自動斷路器的工作狀態及功能的監測，需要檢測的參數可以分成以下四類：①高壓電氣參數，包括高壓系統電壓、電流，高壓總線剩余電量。②高壓電路參數，包括動力電池絕緣電阻、高壓總線等效電容。③非電測量參數，包括環境溫度、濕度等。④數字測量參數，主要是開關量的輸入和輸出等。

二、維修新能源汽車的個人安全防護

在維修新能源車輛的過程中，為了保障工作人員的人身安全，安全有效地完成工作任務，必須使用相應的安全工具和設備。同時為了防止工作人員觸電，個人還必須穿戴防護設備，主要有絕緣手套、護目鏡、絕緣鞋和非化纖材質的衣服等。上述安全工具及防護設備，如圖1-2-1所示。

各安全工具及防護設備的使用要求見表1-2-1。

1.絕緣手套

1）用于高壓車輛維修的絕緣手套，應符合GB/T 17622—2008《帶電作業用絕緣手套》（35kV及以下帶電作業使用）。

2）絕緣手套應能夠承受1000V及以上的工作電壓，應具備耐堿性，當工作中接觸到來自高壓動力電池組的漏液時，可防止這些物質對人體組織的傷害。

3）絕緣手套需要定期檢驗，而且在每次使用前須進行密封性檢查。檢查的方法是向手套內充入一定的空氣，觀察手套是否有漏氣的風險，如圖1-2-2所示。

4）絕緣手套的使用方法和檢查流程，如圖1-2-3所示。

2.護目鏡

新能源汽車維修用的護目鏡（圖1-2-4），不僅可防止電池電解液的飛濺，還可以防止新能源汽車維修過程中產生的電火花對眼睛的傷害。

3.絕緣鞋

絕緣鞋（靴）的作用是使人體與地面絕緣，防止電流通過人體與大地之間構成通路，把觸電時的危險降低到最小程度。絕緣鞋構造如圖1-2-5所示，應符合GB 21148—2020《足部防護 安全鞋》的要求，電阻值范圍在100kΩ～1000MΩ，具有透氣、防靜電、耐磨、防滑等功能。

4.非化纖工作服

維修高電壓系統時，必須穿非化纖類的工作服?；w類的工作服會產生靜電，并且在發生火災事故時，化纖會在高溫環境下粘連人體皮膚，導致維修人員產生二次傷害。

其他的新能源安全工具及防護設備在此不予介紹。

三、維修新能源汽車的檢修設備

新能源汽車必須使用帶有絕緣功能的工具和專用的檢修設備，如鉗流表、絕緣測試儀等。常用的新能源汽車維修工具及檢測設備，見表1-2-2。

1.絕緣工具

絕緣工具是采用絕緣材料進行加工并適用于電氣系統拆裝等操作的工具。新能源汽車涉及高壓的部分零部件拆裝必須使用絕緣工具，這些工具包括常用的套筒、呆扳手、螺釘旋具、鉗子、電工刀等。絕緣工具（圖1-2-6）必須裝有耐壓1000V以上的絕緣柄。

2.檢測儀表

新能源汽車維修中使用的檢測儀表有數字式萬用表、絕緣電阻測試儀和鉗形電流表等。

（1）汽車專用數字式萬用表

數字式萬用表應符合CAT Ⅲ安全級別的要求。圖1-2-7所示是汽車專用數字式萬用表，具備以下檢測功能：①交流/直流（AC/DC）電壓、電流；②電阻；③頻率（Hz）；④溫度（TEMP）；⑤二極管；⑥連通性；⑦電容；⑧絕緣測試（低壓）。有些汽車專用的萬用表，還具有轉速（r/min）、百分比（占空比，%）、脈沖寬度（ms）測試以及其他功能。

（2）絕緣電阻測試儀

由于電動汽車的運行情況非常復雜，在運行過程中難免會出現部件間的相互碰撞、摩擦、擠壓等情況，導致高壓電路與車輛底盤之間的絕緣性能下降。絕緣電阻是新能源汽車設備安全要求測試中的一項重要指標，它可以判斷絕緣體是否完整以及絕緣體表面是否被污染。通過測量設備的絕緣電阻可以及時發現新能源高壓器件受潮、絕緣劣化和絕緣擊穿等缺陷。另外，電源正負極引線將通過絕緣層和底盤構成漏電回路。當高壓電路和底盤之間發生多點絕緣性能下降時，還會導致漏電回路的熱積累效應，可能造成車輛的電氣火災。電動汽車的電氣絕緣性能檢測需要使用專用的絕緣測試儀器，測量高壓電纜及零部件對車身絕緣電阻是否位于規定值范圍內。

絕緣電阻測試儀分為機械式絕緣電阻表（俗稱搖表）、電子顯示式（圖1-2-8）兩種類型，其通常有三個接線柱，即L（線路端）、E（接地端）、G（屏蔽端）。使用時注意如下事項：

1）測量前必須將被測設備電源切斷，并對其進行短路放電。決不能帶電測量，以保證人身和設備的安全；對容性較大的被測設備，測試完成后要及時對地短路放電。

2）被測物體不得帶電，測試前要先放電，不然會影響測試結果。

3）一般用500V或1000V檔位測試絕緣性能，使用時，應放在平穩、牢固的地方，遠離大的電流導體和外磁場。

4）不能用手接觸接線柱。另外被測物表面要清潔，以減少接觸電阻，確保測量的準確性。

（3）鉗形電流表

由于新能源汽車驅動系統的導線存在較大的交變電流，必須使用鉗形電流表進行測量。鉗形電流表是一種不需斷開電路就可直接檢測電路電流的便攜式儀表，因外形成鉗形，故名鉗形電流表（鉗流表）。

常用的鉗形電流表原理如圖1-2-9（左）所示，其工作部分主要由一只電流表和穿心式電流互感器組成。電流互感器的鉗頭在捏緊鉗頭扳手時可以張開；被測導線的電流產生的磁通在線圈上感應出電流i，感應電流i依次經過電流-電壓轉換電路、修正電路、模擬信號轉換電路，用相應的算法計算，最終在顯示屏上顯示出待測電流的大小。

鉗形電流表外觀如圖1-2-9（右）所示?？梢詼y量交/直流的電流、電壓、交流頻率、電阻以及導通性。

（4）汽車專用示波器

汽車電控設備的信號變化速率非?？?，變化周期快的達幾微秒，還有一些信號是間歇的，時有時無，這就需要儀器的測試速度高于信號變化的速度。汽車專用示波器不僅可以快速捕捉上述電路信號，還可以用較慢的速度來顯示其變化的波形，以便觀察和分析。

維修人員一般通過以下5個參數指標來分析信號波形：幅值（信號最高電壓）、頻率（信號的循環時間）、形狀（信號的外形）、脈寬（信號的占空比或所占時間）和陣列（信號的重復特性）。通過波形分析可進一步檢查出電路中的傳感器、執行器以及電路和電控單元等各部件的故障。例如UTRNIX汽車專用示波器（圖1-2-10），其內部配置有16種重要傳感器的標準波形，用戶可以將測量波形與標準波形進行比較，分析出是否存在故障。

（5）故障診斷儀

汽車故障診斷儀能與被檢測車輛的控制模塊（ECU）通信，用于對應車型的故障診斷，也稱解碼器、故障掃描儀。不同品牌的車型通常都采用各自廠家開發的專用診斷儀器，如比亞迪VDS2000、廣汽新能源GIDS診斷儀（圖1-2-11左）等。通常專用解碼器的功能比通用解碼器更強大，多數具有引導性故障排除功能，但卻只能用于廠家自己品牌的車型。

而市場上的通用解碼器有元征X431，道通MS908（圖1-2-11右）等由于其功能強大，軟件及時更新，可以解碼市場上絕大多數的車型，一機多用，性價比較高，因此受到絕大多數中小微企業主和維修人員的青睞，使用率非常高。汽車故障診斷儀通常具備以下功能：①讀取清除故障碼；②數據流讀取；③執行元件動作測試；④系統基本設定；⑤控制模塊的軟件升級、編程、編碼等。

任務實施

一、用絕緣測試儀測量絕緣與耦合電阻

（1）用絕緣測試儀測量絕緣電阻

用FLUKE絕緣測試儀測量絕緣電阻，如圖1-2-12所示。

1）將測試儀正、負探頭插入“絕緣”和“COM（公共）”輸入端子。

2）將旋轉開關旋至所需要的測試電壓（1000V）。

3）將與COM連接的探頭接地，與“絕緣”連接的探頭接觸測試點，按住正表筆“測試”按鈕，輔顯示位置顯示被測點上所加的電壓（1050V），主顯示位置顯示絕緣電阻此刻測試數值（537MΩ）。

（2）用絕緣測試儀測量接地耦合電阻

1）將測試探頭插入“Ω”和“COM（公共）”輸入端子。

2）將旋轉開關旋至“零Ω”檔位置，進行初步校正。校正后，檢測電阻，圖1-2-12右顯示電阻讀數為25Ω。

二、用鉗形電流表測量高壓電流

（1）測試前安全防護

首先做好車輛防護，隨后維修人員穿戴好勞保用品，穿好高壓絕緣鞋，戴好絕緣手套。

（2）測量方法

以FLUKE 317鉗形電流表（電流鉗）為例，在測量電流時，按以下步驟進行。

1）估算電流大小，選擇正確的檔位與電流類型。例如，如果需要測量三相電機的一相電流，如圖1-2-13所示，選擇交流電流檔并校零。

2）打開電流鉗，將被測線路放入電流鉗鉗口之中，被測導線應盡量放在鉗口中部，不可同時鉗住兩根導線。

注意：測量時電流鉗應該保持鉗口閉合且盡可能垂直于導線，否則將測量不準確，如圖1-2-14所示。

3）開始測量，讀取電流值。鉗形電流表可在不斷開電路的情況下測量電流，但只限于在被測線路電壓不超過額定電壓的情況下使用。

4）如需測量變化電流的最大值，應在上步的基礎上按下“MAX”鍵后再進行測量。如圖1-2-15所示。

（3）注意事項

1）測量前，應先檢查鉗形電流表鐵心的橡膠絕緣是否完好，鉗口應清潔、無銹，閉合后無明顯的縫隙。

2）測量前應先估計被測電流大小，選擇適當量程。轉換量程檔位時，必須在不帶電情況下或者在鉗口張開情況下進行。

3）測量大電流后還要測量小電流時，應開合鐵心數次以消除鐵心中的剩磁，減小誤差。

4）每次測量前后，要把調節電流量程的切換開關放在最高檔位，以免下次使用時，因未選擇量程就進行測量而損壞儀表。

知識拓展

人體觸電的危害

有大約5mA的電流通過人體時，就會產生麻木感，但電流可以導走；若體內通過的電流大于10mA，就會超出人體導出電流的極限，此時，人體開始收縮，無法再導走電流。電流的滯留時間也會相應增加。如果體內通過的電流達到30～50mA且長時間滯留會導致呼吸停止和心室纖維性顫動；經過人體的電流達到80mA時，被認為是“致命值”。因此，42.4V以上的交流電，60V以上的直流電都具有危險性。

觸電對人體的傷害主要有：①電擊效應。電流低于導通限值時，會有相應的電擊反應，從而容易因肢體不受控制和失去平衡而導致受傷。②熱效應。在電流的導入和導出點處會發生燒傷和焦化，也會發生內部燒傷，由此可導致腎臟負荷過大，甚至造成致命傷害。③化學效應。血液和細胞液被作為電解液而電解，嚴重時會引起中毒。④肌肉刺激效應。正常的身體功能和肌肉運動都是由大腦通過神經系統控制的，如果人體通過的電流過高，肌肉首先會產生抽搐，大腦會無法控制肌肉組織，如緊握的拳頭無法打開或移動等；其次，如果電流經過胸腔，肺就會產生痙攣甚至引起呼吸驟停；最后，如果流經心臟會導致心跳節奏被打亂，人體將無法進行心臟的收縮和擴張運動。⑤發生急劇短路的熱效應。當工具急劇發熱而導致材料熔化時，可能發生燒傷事故。⑥短路引起火花。金屬快速熔化而產生飛濺，飛濺出來的金屬顆?？赡軙馃齻蜃苽劬?。⑦高壓線路接通和斷開時產生的弧光輻射可能造成電光性眼炎。