你的等电位线束设计正确吗?不然会发生人员触电。

EV汽车邦 2023-04-20 07:19

1、新能源汽车为什么要设计等电位线?

众所周知,新能源汽车电压平台一般在300V~600V之间,即在国标GB/T 18384-3:2015《电动汽车安全要求 第3部分 人员触电防护》定义的B级电压区间,大大高于人体安全电压。

注:人体电阻主要是皮肤电阻,在干燥情况下可达到6~10kΩ,甚至更高,潮湿情况下降到1kΩ。下图不同电流下人体反应仅供参考,毕竟你我天性会有差异,有些人可能天赋异秉,行业规定 安全电压为不高于36V,持续接触安全电压为24V,安全电流为10mA, 电击对人体的危害程度,主要取决于通过人体电流的大小和通电时间长短。



so,人员触电防护就成了新能源汽车安全的重要课题,人员触电防护措施如下,其中等电位作为间接接触(即单点失效防护措施)。

以下为GB/T 18384-3:2015《电动汽车安全要求 第3部分 人员触电防护》对电位均衡的要求。

等电位是为了避免新能源汽车在B级电压单点失效情况下造成人员触电伤害采取的安全措施,等电位通过等电位线连接至车架,实现整车B级电压电路等电位连接。

即使B级电压部件的正极或负极与电池组壳体因绝缘故障而失效,由于车辆上所有的裸露金属部件都已经通过等电位连接达到了同一电位,因此人体接触这些金属部件时,不会有电流产生,人体在车辆上面仍然是安全的,不会发生电击事故


据小编了解,GB/T 18384-3《电动汽车安全要求 第3部分 人员触电防护》最早版本为2001版,其标准不完善系统,国内新能源汽车发展重要期间在2013~2018年,当时大家设计对2001版的GB/T 18384参考不多,有很多汽车设计未考虑等电位的设计,当时为了提升电动汽车的安全多采用双重绝缘或加强绝缘进行防护,直到2015年新能源汽车发展至了一定规模,国家在2015年重新修订GB/T 18384,大家开始审视此标准,等电位防护设计得到推广。

2、等电位的设计要求

《GB/T18384-3 人员触电防护》6.3.1和6.9中对等电位做了以下明确的要求。


a)单极绝缘失效情况下的最大电流

下边是纯电动汽车的电路图,

如果电池的正、负出现单级绝缘失效,另一级满足GB/T 18384规定500欧/伏的要求,一般情况下B级电压部件都通过胶垫固定在车架,外壳与车架在没有等电位线的情况下不能导电,那这种情况下外壳通过等电位线形成回路,此时回路电流计算如下(电压平台以600V为例,正常一极的电阻500*600=30K欧):

                            600V/3K=0.2A,此种情况等电位线束可以很细就ok。

b)两极绝缘失效情况下的最大电流

此种情况正、负极都通过接地线连通,相当于短路情况,正常情况下电池保险是会熔断,切断电气回路,但是接地线的线径选择必须足够大,保证在保险熔断之前接地线束不能熔断,大家知道,主回路保险的选型是保护主回路电缆,所以一般情况接地线的线径最好不小于主回路线径才可靠,唯一可以选小的理由是,主回路电缆在短路情况下考虑的失效线束绝缘不老化、破损或燃烧,接地线失效是不熔断,这样相对主回路电缆是提升了过载能力。

3、等电位线的注意事项

等电位线束布置位置尽量布置在干区,选择镀锡导线,一般等电位位线束都选择裸用,如果布置在地板下方,镀锡耐氧化性能更优,如果布置在地盘,沿海城市、或冬天融雪剂道路会导致等电位线束腐蚀,导电能力下降,影响安全。

不建议使用电气部件的固定螺栓作为等电位的连接,螺栓连接需要需要车架和外壳无绝缘、喷漆、电镀,影响车架和部件防腐,另外部件在维修部件过程,导电面会受到污染,导致接触电阻增大,如果外壳变形,影响导电性能。

据小编了解,GB/T 18384-3《电动汽车安全要求 第3部分 人员触电防护》最早版本为2001版,其标准不完善系统,国内新能源汽车发展重要期间在2013~2018年,当时大家设计对2001版的GB/T 18384参考不多,有很多汽车设计未考虑等电位的设计,当时为了提升电动汽车的安全多采用双重绝缘或加强绝缘进行防护,直到2015年新能源汽车发展至了一定规模,国家在2015年重新修订GB/T 18384,大家开始审视此标准,等电位防护设计得到推广。早期电箱与车身底盘间采用绝缘垫连接,这是有风险的。通常,BMS的绝缘监测子系统一端连接在高压上(高压正或高压负),另一端连接在24V地(即车身底盘)。 BMS通过采集高压正/负和车身底盘间的电势差来判断绝缘是否失效。当电箱进水,电箱与高压间的绝缘电阻失效时,由于电箱与车身间采用绝缘垫,箱体未与BMS相连,所以BMS只能检测高压与车身的绝缘失效,不能检测箱体与高压的绝缘失效的风险。

总结:

等电位是为了避免新能源汽车在B级电压单点失效情况下造成人员触电伤害采取的安全措施,等电位线设计的可靠性影响新能源汽车安全。



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