2020
新能源汽车电学基础与高压安全
任务1电压等级与安全电压
一、高压安全基础知识
新能源汽车网新能源汽车的维护过程离不开高压电,高
压电气安全事故造成的后果是非常严重的,
因此对所有接触新能源汽车的人员普及高
压电气安全知识是非常有必要的。
每个带电物体周围都有电场,见右图所示,
绝缘体带静电时就会产生电场。电场产生
的原因是带电物体与其周围的物体之间存
在电位差,此电位差称为“电压”。带电物体的电场
1.高电压
带电压的导体周围也会产生电场。新能源汽车使用的电压范围为几百伏。但是电压产生的电场没有直接危险,带静电物体的电场可能比其大得多,例如,手接近带高电压的导线时不会产生火花。
电压不仅能在物体周围产生电场,还能在电路中产生电流。电压U 越大,在电阻不变的情况下电流I越大。在新能源汽车的高电压车载网络中,所使用的电压比常用的12V 车载网络高数倍。
设计时,针对高电压考虑了高电压车载网络中的技术元件,以适合所要求的电流强度。但是人体的电阻与所施加的电压无关。因此人体与高电压车载网络的导电部件接触(与12V 车载网络相比)时,流过人体的电流明显较高。
有电流流过时,导体周围产生磁场。导体内的电流强度越大,磁场强度越
大。如果有电流流过的导体位于磁场中,那么导体内部移动的电荷载体上
会产生电感。如果在磁场内移动带电导体,则导体内会产生感应电压。
两个有电流流过的导体的磁场彼此重叠,如上图所示。在高电压车载网络中,到高电压蓄电池的导线(正极和负极导线)平行布置。在这些导线中,电流向相反方向流动。两个导线的磁场彼此重叠,因此导线之间的磁力线密度较高,磁场也较强。围绕有电流流过导体的磁场
2.高电流注:1-电流向一个方向流动2-电流流过引起的磁场
3-方向相反的两个电流
4-两个电流流过引起的磁场
5-磁场作用在两个导体上的力
A-有电流流过的单个导体
B-两个平行布置的有电流流过的导体
根据能量守恒定律,叠加作用必然反作用于电流。因此两束导线上作用力的方向抵消了加强的磁场,即导线彼此推开。磁场作用在导体上的力相对较小。
新能源汽车行驶模式下不仅出现直流电,还有(重叠的)交流电。因此导线上的作用力方向也不是恒定
的,而是根据电流方向改变方向。固定或连接还必须防止因作用力变化产生的振动,否则会造成高电压导线松动。如果维修时不注意这些,则可能出现振动噪声。此外还可能造成电气插头松动和接触电阻过高。
如果某一导体内电流强度发生变化,那么导体周围的磁场也会随之改变。导体本身产生感应电压,该电压对缠绕的导体(线圈)尤为重要。如果其他导电物体位于该导体的磁场内,则这些导体内同样会产生感应电压,最终导致导体内产生电流。电流变化越大,变化速度越快,则感应电压越高。虽然新能源汽车的高压车载网络内电流强度高,但使用高频开关,因此不会给售后服务人员带来危险。但是,在高电压导线附近安装信号导线时,必须考虑确保电磁兼容(EMV)的边界条件。