胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

摘要：傳統汽車一直使用的是石油燃料，石油是不**生的能源其儲藏量與可開采量資源正面臨枯竭，加上化石燃料燃燒所產生的污染問題也日趨嚴重。采用混合動力、乙醇燃料、氫燃料等作為動力源的新能源汽車*將成為未來汽車主流的發展方向。新能源汽車動力源方面的現狀及未來發展趨勢。但是有一個問題*須提醒用戶與相關各方注意，那就是新能源汽車的電氣安全問題，這有可能引發觸電與電氣火災的問題，還有就是電池的安全問題*須引起重視。

關鍵詞：新能源汽車；電氣安全

引言

環境污染、石油短缺、氣候變暖是全球汽車產業面對的共同挑戰，產業界與各國**，但我國卻是一個能源消耗大國，其中石油消耗量僅次于美國。同時，燃油汽車會產生許多有害氣體，不僅污染環境，還嚴重地影響到了人類健康，機動車的排氣污染已經成為城市大氣污染的主要原因，也是目前眾多城市天氣陰霾的原因之一。汽車排放出來的二氧化碳是全球**要的溫室氣體，它是造成氣候變化的主要原因。

1. 現階段新能源汽車

1現階段新能源汽車

1.1純蓄電池電動汽車

這類汽車電動機的驅動源于車載可充電蓄電池裝置。大部分車輛直接采用電機驅動，有一部分車輛把電動機裝在發動機艙內，也有一部分直接以車輪作為四臺電動機的轉子，其難點在于電力儲存技術。純電動本身不排放污染大氣的有害氣體，即使按所耗電量換算為發電廠的排放，除硫與微粒外，其它污染物也比燃油汽車的少得多。對于電動汽車的推廣與發展，目前*大的障礙是基礎設施建設以及價格影響了產業化的進程。目前蓄電池單位重量儲存的能量太少，而且充電時間長，以額定功率為21千瓦的單臺交流充電樁為例，充滿一輛電動轎車至少需要3個小時。

1.2混合動力汽車

混合動力汽車指車輛的驅動力由電動機及發動機同時或單獨供給的混合動力(電動)汽車。結構特點是并聯式驅動系統可以單獨使用發動機或電動機作為動力源，也可以同時使用電動機與發動機作為動力源驅動汽車行駛。

（1）采用混合動力后可按平均需用的功率來確定內燃機的*大功率，此時處于油耗低、污染少的*優工況下工作。需要大功率內燃機功率不足時，由電池來補充；負荷少時，富余的功率可發電給電池充電，由于內燃機可持續工作，電池又可以不斷得到充電，故其行程與普通汽車一樣。

（2）因為有了電池，可以十分方便地回收制動時、下坡時、怠速時的能量。

（3）在繁華市區，可關停內燃機，由電池單獨驅動，實現“零"排放。

（4）有了內燃機可以十分方便地解決耗能大的空調、取暖、除霜等純電動汽車遇到的難題。

二、新能源汽車的電氣安全問題

新能源汽車的電氣安全分為3個方面:一是車載部分，從車載充電器、電池組到調速控制器與驅動電機，這些都是高電壓大電流，是*點部分，也是電氣安全的*點關注對象。至于車載充電器的低壓電源部分則不在此例。二是慢充電部分，車載發電機發電后經車載充電器對電池組進行充電。這部分制造商考慮較為周全，做得也比較到位，與用戶關系不大。如果用戶在停車之后進行慢充電，一般是在公用智能售電器(充電柏上充電或在家中的電源插座上充電，這個過程與用戶有直接關系。充電時功率大小與混合動力或純電動車車型、車輛的充電器功率大小、車輛設定的充電速度與充電方式有關。這個階段是出現車輛電氣事故的高發區。值得注意的是制造商對于這個問題勢*都考慮到了，而對于用戶而言，普通常規的電氣知識是有的，但太專業或太復雜的問題，則是勉為其難了。因此，制造商得有萬全之策，應對可能出現的各種問題，如配備車載直流漏電保護開關、斷路器、防止車載電流的輸出線路發生短路的自動切斷電源等。三是對于車輛的電池而言，需外插電源充電，若慢充電可在自家的電源插座上獲取電源，那么車載配置的插頭就是民用的插頭;如到公用充電樁上去充電，插座若是220V的就可一套通用，若是380V的插座是工業**的，那么車上要有兩套插頭。用戶自行慢充電其安全性在于插頭的插拔過程中插頭插座的松緊程度、南方雨天的防水問題、長時間充電的銅電*發熱等多方面問題。

三、措施

根據純電動汽車的實際結構和電路特性，設計安全合理的保護措施，是確保駕乘人員和車輛設備安全運行的關鍵。為了保證高壓電安全，*須針對高壓電防護進行特別的系統規劃與設計。國際標準化組織和美國、歐洲、日本等都先后發布了若干電動汽車的技術標準，它們對電動汽車的高壓電安全及控制制定了較為嚴格的標準和要求，并規定了高壓系統*須具備高壓電自動切斷裝置。其中涉及與電動車安全有關的電氣特性有：絕緣特性、漏電流、充電器的過電流特性和爬電距離及電氣間隙等。

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，這有可能使原本絕緣良好的導線絕緣層出現破損；接線端子與周圍金屬出現搭接；高壓電纜絕緣介質老化或受潮濕環境影響等因素都會導致高電壓電路和車輛底盤之間的絕緣性能下降，電源正負*引線將通過絕緣層和底盤構成漏電流回路。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。車載電池組要切忌輸出電源線的正負*相碰，以免引起短路。電焊機就是正負*相碰產生電弧，將連個工件融化后凝結為一體，若一個車載電池組在充滿電時，不慎使輸出電源的正負*相碰，那就是一個電焊作業過程，一旦形成，輕則使電池*板損傷，重則燒傷操作者乃至電弧起火釀成事故。因此，車輛電源系統中要有斷路器。還要防止正負*相碰，特別是插頭插座。因此，高壓電氣系統相對車輛底盤的電氣絕緣性能的實時監測也是電動汽車電氣安全技術的核心內容。

電動汽車電氣安全監測系統需要實時監測整車電氣狀態信息，如總電壓、總電流、正負母線對地電壓值、正負母線絕緣電阻值、輔助電壓、繼電器連接狀況等，并通過CAN總線輸出測得的各部分的狀態及數值，輸出系統的報警狀態和通斷指令，從而確保電動汽車的安全運行。

四、安科瑞智慧消防云平臺

1平臺概述

安科瑞智慧消防云平臺依托物聯網、云計算、互聯網、大數據、AI等技術，對充電站配電系統的運行、電能消耗、電能質量、充電安全和行為安全進行實時監控和預警，為充電站的可靠、安全、經濟運行提供保障，并及時切除安全隱患、避免電氣火災發生，從而保障人員的生命財產安全，打造“安全、*效、舒適、綠色"的“人—車—樁—電網—互聯網—多種增值業務"的智慧充電站，提升充電站的社會和經濟價值。

2適用場合

可廣泛應用于醫院、學校、酒店、體育場等公共建筑；商業廣場、產業園等綜合園區；企業、住宅小區等場所。

3組網架構

平臺采用分層分布式結構，主要由終端感知設備、邊緣計算網關和能效管理平臺層三個部分組成，詳細拓撲結構如下：

4參考選型

5相關產品介紹

5.17KW交流充電樁AEV-AC007D

產品功能

（1）智能監測：充電樁智能控制器對充電樁具備測量、控制與保護的功能，如運行狀態監測、故障狀態監測、充電計量與計費以及充電過程的聯動控制等。

（2）智能計量：輸出配置智能電能表，進行充電計量，具備完善的通信功能，可將計量信息通過RS485分別上傳給充電樁智能控制器和網絡運營平臺。

（3）云平臺：具備連接云平臺的功能，可以實現實時監控，財務報表分析等等。

（4）保護功能：具備防雷保護、過載保護、短路保護，漏電保護和接地保護等功能。

（5）材質可靠：保證長期使用并抵御復雜天氣環境。

（6）適配車型：滿足國標充電接口，適配所有符合GB/T20234.2-2015國標的電動汽車，適應不同車型的不同功率。

（7）資產安全：產品全部由中國平安保險承保，充分保障設備、車輛、人員的安全。

5.2直流充電樁系列

5.3電氣火災探測器ARCM300-Z

5.4限流式保護器ASCP200

產品功能：

（1）短路保護：保護器實時監測用電線路電流，當線路發生短路故障時，能在150微秒內實現快速限流保護，并發出聲光報警信號；

（2）過載保護：當線路電流過載且持續時間超過動作時間（3~60秒可設）時，保護器啟動限流保護，并發出聲光報警信號；

（3）表內超溫保護：當保護器內部器件工作溫度過高時，保護器實施超溫限流保護，并發出聲光報警信號；

（4）組網通訊：保護器具有1路RS485接口，可以將數據發送到后臺監控系統，實現遠程監控。

6平臺功能

6.1登錄

6.2首頁

平臺首頁顯示充電站的位置及在線情況，統計充電站的充電數據

6.3實時監控

（1）充電站監控

可以按站點名稱進行篩選，顯示站點詳情、充電槍列表、統計訂單信息、故障記錄，點擊某個充電槍編號后在進入充電槍監控頁面實時監測變壓器負荷（搭配ACM300T、ADW300），當負荷超過50%時，系統會限制新增開始充電的充電樁的功率，降為50%，當變壓器負荷超過80%時，系統將不允許新增充電樁開始充電，直到負荷下降為止。如圖所示：

統計當前充電站各充電樁回路的數據；通過卡片的形式展現充電樁的數據；顯示故障列表；如圖所示：

（2）充電樁監控

顯示充電樁充電數據；顯示各回路的充電狀態；可以對充電中的回路進行手動終止；顯示訂單信息、故障信息；如圖所示：

（3）設備監控

顯示限流式保護器的狀態，包括線路中的剩余電流、溫度及異常報警，如圖所示：

6.4故障管理

（1）故障查詢

故障查詢中記錄了登錄用戶相關聯的所有故障信息。如圖所示：

（2）故障派發

故障派發中記錄了當前待派發的故障信息。如圖所示：

（3）故障處理

故障處理中記錄了當前待處理的故障信息。如圖所示：

6.5能耗分析

在能耗分析中，可查看*定時段關聯站點和關聯樁的能耗信息并顯示對應的能耗趨勢圖。如圖所示：

6.6故障分析

在故障分析中，可查看相關時間內的故障數、故障狀態、故障類型、趨勢分析以及故障列表。如圖所示：

6.7財務報表

在財務報表中，可根據時間查看關聯站點的財務數據。如圖所示：

6.8收益查詢

在收益查詢中，可查看總的收益統計、收益變化曲線圖、支付占比餅圖以及實際收益報表。如圖所示：

7案例實景

五、結語

就目前我國新能源汽車的發展現狀來看，我國的的新能源汽車發展前景十分美好，將會贏得市場，因此*須完善新能源汽車的電氣安全，使它帶動其他行業的發展，將在有效改善我國空氣質量以及解決能源問題的同時將會促進我國汽車行業以及我國經濟的飛速發展。

參考文獻

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