安科瑞 劉邁

　　摘要：傳統(tǒng)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(chǎn)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(fā)展方向。新能源汽車動力源方面的現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢。但是有一個問題*須提醒用戶與相關(guān)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(fā)觸電與電氣火災(zāi)的問題，還有就是電池的安全問題*須引起重視。

　　關(guān)鍵詞：新能源汽車；電氣安全

　　引言

　　環(huán)境污染、石油短缺、氣候變暖是全球汽車產(chǎn)業(yè)面對的共同挑戰(zhàn)，產(chǎn)業(yè)界與各國政府根據(jù)此狀況相繼提出了自己的發(fā)展戰(zhàn)略，以保持汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。世界能源主要包括天然氣、石油、煤炭等等，目前汽車燃料主要來自石油中的汽油與柴油。根據(jù)2010年上海發(fā)布的《BP世界能源統(tǒng)計》顯示出，到2009年年底，全球已經(jīng)探明的石油儲存量為13331億桶，按照2009年的開采速度，可以開采45.7年，同樣煤炭儲量可以開采119年，天然氣儲量可以滿足62.8年的開采。隨著時間的推移，未來能源結(jié)構(gòu)將會發(fā)生變化，新能源消耗的比例將不斷地增加。目前我國已經(jīng)探明的石油約為160億桶，約占世界總儲量的1.1%，因此我國是一個能源短缺的國家，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(chǎn)生許多有害氣體，不僅污染環(huán)境，還嚴重地影響到了人類健康，機動車的排氣污染已經(jīng)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。

　　現(xiàn)階段新能源汽車

　　1現(xiàn)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(qū)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(qū)動，有一部分車輛把電動機裝在發(fā)動機艙內(nèi)，也有一部分直接以車輪作為四臺電動機的轉(zhuǎn)子，其難點在于電力儲存技術(shù)。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(fā)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(fā)展，目前*大的障礙是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及價格影響了產(chǎn)業(yè)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(qū)動力由電動機及發(fā)動機同時或單獨供給的混合動力(電動)汽車。結(jié)構(gòu)特點是并聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)可以單獨使用發(fā)動機或電動機作為動力源，也可以同時使用電動機與發(fā)動機作為動力源驅(qū)動汽車行駛。

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

　?。?）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(qū)，可關(guān)停內(nèi)燃機，由電池單獨驅(qū)動，實現(xiàn)“零"排放。

　　（4）有了內(nèi)燃機可以十分方便地解決耗能大的空調(diào)、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(diào)速控制器與驅(qū)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(guān)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(fā)電機發(fā)電后經(jīng)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(guān)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(guān)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(shè)定的充電速度與充電方式有關(guān)。這個階段是出現(xiàn)車輛電氣事故的高發(fā)區(qū)。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(guī)的電氣知識是有的，但太專業(yè)或太復(fù)雜的問題，則是勉為其難了。因此，制造商得有萬全之策，應(yīng)對可能出現(xiàn)的各種問題，如配備車載直流漏電保護開關(guān)、斷路器、防止車載電流的輸出線路發(fā)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(yè)專用的，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(fā)熱等多方面問題。

　　三、措施

　　根據(jù)純電動汽車的實際結(jié)構(gòu)和電路特性，設(shè)計安全合理的保護措施，是確保駕乘人員和車輛設(shè)備安全運行的關(guān)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(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計。國際標(biāo)準化組織和美國、歐洲、日本等都先后發(fā)布了若干電動汽車的技術(shù)標(biāo)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(biāo)準和要求，并規(guī)定了高壓系統(tǒng)*須具備高壓電自動切斷裝置。其中涉及與電動車安全有關(guān)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(fù)雜，在運行過程中難免會出現(xiàn)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(dǎo)線絕緣層出現(xiàn)破損；接線端子與周圍金屬出現(xiàn)搭接；高壓電纜絕緣介質(zhì)老化或受潮濕環(huán)境影響等因素都會導(dǎo)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(gòu)成漏電流回路。當(dāng)高壓電路和底盤之間發(fā)生多點絕緣性能下降時，還會導(dǎo)致漏電回路的熱積累效應(yīng)，可能造成車輛的電氣火災(zāi)。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(chǎn)生電弧，將連個工件融化后凝結(jié)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(yè)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(tǒng)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(tǒng)相對車輛底盤的電氣絕緣性能的實時監(jiān)測也是電動汽車電氣安全技術(shù)的核心內(nèi)容。

　　電動汽車電氣安全監(jiān)測系統(tǒng)需要實時監(jiān)測整車電氣狀態(tài)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(tài)及數(shù)值，輸出系統(tǒng)的報警狀態(tài)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(lián)網(wǎng)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI等技術(shù)，對充電站配電系統(tǒng)的運行、電能消耗、電能質(zhì)量、充電安全和行為安全進行實時監(jiān)控和預(yù)警，為充電站的可靠、安全、經(jīng)濟運行提供保障，并及時切除安全隱患、避免電氣火災(zāi)發(fā)生，從而保障人員的生命財產(chǎn)安全，打造“安全、*效、舒適、綠色"的“人—車—樁—電網(wǎng)—互聯(lián)網(wǎng)—多種增值業(yè)務(wù)"的智慧充電站，提升充電站的社會和經(jīng)濟價值。

　　2適用場合

　　可廣泛應(yīng)用于醫(yī)院、學(xué)校、酒店、體育場等公共建筑；商業(yè)廣場、產(chǎn)業(yè)園等綜合園區(qū)；企業(yè)、住宅小區(qū)等場所。

　　3組網(wǎng)架構(gòu)

　　平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)，主要由終端感知設(shè)備、邊緣計算網(wǎng)關(guān)和能效管理平臺層三個部分組成，詳細拓撲結(jié)構(gòu)如下：

4參考選型

5相關(guān)產(chǎn)品介紹

　　5.17KW交流充電樁AEV-AC007D

產(chǎn)品功能

　　（1）智能監(jiān)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(tài)監(jiān)測、故障狀態(tài)監(jiān)測、充電計量與計費以及充電過程的聯(lián)動控制等。

　?。?）智能計量：輸出配置智能電能表，進行充電計量，具備*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(wǎng)絡(luò)運營平臺。

　?。?）云平臺：具備連接云平臺的功能，可以實現(xiàn)實時監(jiān)控，財務(wù)報表分析等等。

　?。?）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(zhì)可靠：保證長期使用并抵御復(fù)雜天氣環(huán)境。

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

　?。?）資產(chǎn)安全：產(chǎn)品全部由中國平安保險承保，充分保障設(shè)備、車輛、人員的安全。

　　5.2直流充電樁系列

5.3電氣火災(zāi)探測器ARCM300-Z

5.4限流式保護器ASCP200

產(chǎn)品功能：

　?。?）短路保護：保護器實時監(jiān)測用電線路電流，當(dāng)線路發(fā)生短路故障時，能在150微秒內(nèi)實現(xiàn)快速限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

　?。?）過載保護：當(dāng)線路電流過載且持續(xù)時間超過動作時間（3~60秒可設(shè)）時，保護器啟動限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

　　（3）表內(nèi)超溫保護：當(dāng)保護器內(nèi)部器件工作溫度過*時，保護器實施超溫限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

　?。?）組網(wǎng)通訊：保護器具有1路RS485接口，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)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(tǒng)計充電站的充電數(shù)據(jù)

6.3實時監(jiān)控

　?。?）充電站監(jiān)控

　　可以按站點名稱進行篩選，顯示站點詳情、充電槍列表、統(tǒng)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(jiān)控頁面實時監(jiān)測變壓器負荷（搭配ACM300T、ADW300），當(dāng)負荷超過50%時，系統(tǒng)會限制新增開始充電的充電樁的功率，降為50%，當(dāng)變壓器負荷超過80%時，系統(tǒng)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(tǒng)計當(dāng)前充電站各充電樁回路的數(shù)據(jù)；通過卡片的形式展現(xiàn)充電樁的數(shù)據(jù)；顯示故障列表；如圖所示：

（2）充電樁監(jiān)控

　　顯示充電樁充電數(shù)據(jù)；顯示各回路的充電狀態(tài)；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(shè)備監(jiān)控

　　顯示限流式保護器的狀態(tài)，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

　?。?）故障查詢

　　故障查詢中記錄了登錄用戶相關(guān)聯(lián)的所有故障信息。如圖所示：

（2）故障派發(fā)

　　故障派發(fā)中記錄了當(dāng)前待派發(fā)的故障信息。如圖所示：

（3）故障處理

　　故障處理中記錄了當(dāng)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，可查看時段關(guān)聯(lián)站點和關(guān)聯(lián)樁的能耗信息并顯示對應(yīng)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(guān)時間內(nèi)的故障數(shù)、故障狀態(tài)、故障類型、趨勢分析以及故障列表。如圖所示：

6.7財務(wù)報表

　　在財務(wù)報表中，可根據(jù)時間查看關(guān)聯(lián)站點的財務(wù)數(shù)據(jù)。如圖所示：

6.8收益查詢

　　在收益查詢中，可查看總的收益統(tǒng)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(jié)語

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

　　參考文獻

　　[1]沙永康.新能源汽車的電氣安全[J].電動自行車,2011(3):27-28.

　　[2]劉群垚.新能源汽車發(fā)展進入新紀元[J].電氣時代,2015(3):11.

　　[3]肖湘寧,陳征,劉念.可再生能源與電動汽車充放電設(shè)施在微電網(wǎng)中的集成模式與關(guān)鍵問題[J].電工技術(shù)學(xué)報,2013,28(2):1-14.

　　[4]張新豐,沈勇,宋謌,等.面向規(guī)模示范運營的新能源汽車遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].汽車工程,2012,34(5):470-474.

　　[5]蔡曉銘.新能源汽車的“年報考驗":繼續(xù)主題炒作還是回歸業(yè)績[J].股市動態(tài)分析,2014(13):43

　　[6]廖琪，王軍.關(guān)于新能源汽車的電氣安全探討.西安市公共交通總公司教育*心,西安城投新能源有限責(zé)任公司

　　[7]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2019.11版