学习单元1.2 混合动力汽车维修作业安全与个人防护

任务导入

小王是一汽丰田4S店的维修工，早晨接到一辆发生故障的卡罗拉混合动力汽车，师傅让小王对该混合动力汽车进行下电作业，以保证检修安全。你能告诉小王如何安全规范地对卡罗拉混合动力汽车进行下电作业吗？

学习目标

1.能了解新能源汽车高压系统的电压等级及防护标准。

2.能正确识别和使用新能源汽车个人及车间防护用具。

3.能叙述卡罗拉混合动力汽车维修作业安全注意事项。

4.能正确规范地对卡罗拉混合动力汽车进行下电操作。

5.能正确规范地对卡罗拉混合动力汽车进行绝缘检测。

理论知识

具有高压系统是新能源汽车与传统汽车的最大区别。新能源汽车的电压可高达200～650V，如北汽EV160纯电动汽车的动力蓄电池额定电压为320V，特斯拉动力蓄电池额定电压可达366V，比亚迪插电式混合动力汽车的动力蓄电池额定电压高达500V，卡罗拉混合动力汽车的动力蓄电池额定电压为201.6V，经增压转换器升压后电压可达650V。如此高的电压，在带电作业时如果防护不当，将会引起触电事故。

国家标准GB/T 18384.3—2015《电动汽车安全要求第3部分：人员触电防护》中要求，车辆电压，直流在60V以上、交流在30V以上时，必须为人员提供触电防护。在车辆系统中，高压系统线束和插头均为橙色，在带电作业时必须采取防护措施。

1.2.1 个人防护用具

对新能源汽车进行维修作业时，必须按照厂家维修手册要求进行。为防止作业时人的身体触碰到高压电，维修新能源汽车时需要佩戴个人防护用具。常用的个人高压防护用具包括绝缘手套、绝缘鞋、绝缘靴、绝缘服、防护眼镜、绝缘帽等，如图1-2-1所示。电气作业时应使用绝缘胶带包裹所有的高压电线或端子。在电动汽车维修开关被拔出后，应使用绝缘胶带包住维修开关槽。

在进行任何有关高压组件或线路的操作时，需要使用橡胶制成的绝缘手套，以防止双手触碰到高压电。按照国家标准GB/T17622—2008《带电作业用绝缘手套》规定，绝缘手套的耐电压等级分0～4五级，各级可适用的最高电压：0级为380V，1级为3000V，2级为10000V，3级为20000V，4级为35000V。新能源汽车用绝缘手套耐电压等级需在1级以上，绝缘手套使用时要先进行泄漏检查。防护眼镜可防止腐蚀液体或电弧伤害眼睛。绝缘鞋可防止高压电通过大地与人体形成导电回路，作为辅助安全用具。绝缘帽可以防止头部触碰到高压电。绝缘服可以防止身体触碰到高压电。

1.2.2 车间防护设备

新能源汽车常用的车间防护设备主要有防静电工作台、绝缘胶垫、灭火器、隔离带、车间警示标志等。

1.防静电工作台

防静电工作台如图1-2-2所示，在对新能源汽车电力电子部件或总成进行检测时，防静电工作台可防止静电击穿电力电子元器件。

2.绝缘胶垫

绝缘胶垫又称为绝缘毯、绝缘垫、绝缘胶皮、绝缘垫片等，如图1-2-3所示。绝缘胶垫具有较大体积电阻率，耐电击穿，用于配电等工作场合的台面或铺地绝缘材料，起到绝缘的作用。

3.灭火器

灭火器有干粉灭火器、泡沫灭火器及二氧化碳灭火器等。干粉灭火器使用方便、有效期长，一般室内使用的灭火器都是这一类型，如图1-2-4所示，它适用于扑救各种易燃、可燃液体和易燃、可燃气体火灾，以及电气设备火灾；泡沫灭火器适用于扑救各种油类火灾和木材、纤维、橡胶等固体可燃物火灾；二氧化碳灭火器灭火性能高、毒性低、腐蚀性小、灭火后不留痕迹，使用比较方便，它适用于各种易燃、可燃液体和可燃气体火灾，还可扑救仪器仪表、图书档案和600V以下电气设备的初起火灾。

新能源汽车火灾是指纯电动汽车、油（气）电混合动力汽车、插电式混合动力汽车及其他新能源汽车，由于发生交通事故、自身设备故障或引燃等原因，导致车辆起火，造成人员伤亡和财产损失的灾害。当新能源汽车发生火灾时，应及时报警并根据现场情况救助被困人员。如果火势处于初起阶段，且有被困人员时，可使用干粉灭火器对火势进行压制；当无被困人员时，可使用干粉灭火器或二氧化碳灭火器对火势进行压制。

4.隔离带

隔离带将车辆高压电气系统的作业场地隔离，防止其他人员随意进入，起到隔离和警示的作用，如图1-2-5所示。

5.车间警示标志

车间警示标志如图1-2-6所示，用于提醒人员电气设备高压危险。

1.2.3 绝缘工具

由于新能源汽车上的电压等级与传统车不同，在进行新能源汽车维护维修作业时，需要用满足绝缘等级要求的新能源汽车专用工具，如图1-2-7所示。

1.绝缘工具的定义

绝缘工具是指可在额定电压1000V（交流）和1500V（直流）的带电或近电的工件、器件上进行维修作业的手工工具。

2.绝缘工具依据的标准

我国修改采用国际标准IEC60900：2004《交流1kV、直流1.5kV及以下电压等级带电作业用手工工具》制定了国家标准GB/T18269—2008《交流1kV、直流1.5kV及以下电压等级带电作业用绝缘手工工具》。

1.2.4 混合动力汽车维修作业安全

检修混合动力汽车高压系统时，仅允许具备足够资质和知识的人员对车辆高压电气系统进行操作。混合动力汽车维修作业一般应遵循以下三点安全操作规程：

1）断电：断开来自高压系统的电压。

2）严防设备重新合闸：防止再次接通。

3）验电：确保高压系统断电。

因此，对混合动力汽车进行维修作业前，应先对车辆进行下电操作。

1.2.5 卡罗拉混合动力汽车高压安全措施

高压安全包含两点：高压电路绝缘和高压电路切断。混合动力系统可检测到高压系统与车身搭铁之间的绝缘电阻是否减小。

1.高压电路绝缘

1）卡罗拉混合动力汽车高压电路在动力蓄电池、带转换器的逆变器总成、P410混合驱动桥和电动压缩机总成之间，如图1-2-8所示。所有高压部件均由电源电缆（线束组）连接并用外壳和盖绝缘。

2）利用内置于电气绝缘体的网状导体对电源电缆（线束组）进行屏蔽。屏蔽装置与车辆底盘搭铁，主要目的是防止电磁干扰。

2.高压电路自动切断

出现以下任一情况时，混合动力车辆ECU总成会自动切断系统主继电器，如图1-2-9所示。

（1）电源开关置于OFF位置 当关闭电源开关后，混合动力车辆ECU总成会切断系统主继电器。

（2）任一空气囊展开 当发生碰撞时，混合动力车辆ECU总成通过断开系统主继电器来切断电源，以确保安全。在正面碰撞、侧面碰撞或后面碰撞过程中，混合动力车辆ECU总成接收来自空气囊传感器总成的空气囊展开信号，如图1-2-10所示。

（3）互锁电路断开 当断开电源电缆插接器、解锁维修开关或打开逆变器总成盖时，系统互锁电路断开，混合动力车辆ECU总成自动切断系统主继电器，以确保安全，维修开关上的互锁开关如图1-2-11所示。

（4）出现特定的故障 当系统出现特定的故障（比如绝缘故障）时，混合动力车辆ECU也会切断系统主继电器，以确保安全。卡罗拉混合动力汽车的绝缘检测是由内置于蓄电池控制单元的泄漏检测电路来完成的，如图1-2-12所示。泄漏检测电路持续监视高压电路和车身搭铁之间的绝缘电阻情况。混合动力车辆ECU总成根据来自蓄电池控制单元的信息确定绝缘电阻是否减小。当绝缘阻值小于设定值时，混合动力车辆ECU总成断开系统主继电器。

3.高压电路手动切断

维修开关与动力蓄电池串联，在执行任何检查或维修前，拆下维修开关可使高压电路在动力蓄电池中断开，从而确保维修安全，如图1-2-13所示。注意：拆下维修开关前，确保电源开关置于OFF位置。

1.2.6 检查和维修高压电路的注意事项

卡罗拉混合动力汽车配备了在最高650V电压下工作的混合动力系统。混合动力系统使用动力蓄电池，动力蓄电池电解液为含氢氧化钾的强碱溶液。务必按照维修手册中的说明正确操作该系统，否则，可能会导致严重伤害。

1）技师必须经过专业训练才能维修和检查高压系统。

2）所有高压线束和插接器均为橙色。动力蓄电池和其他高压零部件上都带有“高压”的警告标签。不要随意触碰这些线束和零部件。

3）高压电路的线束或插接器有故障时，不要尝试维修线束或插接器，须更换损坏或有故障的高压线束或插接器。

4）在检查或维修高压系统之前，务必遵守所有安全要求，例如戴好绝缘手套和拆下维修开关，以防止电击。将拆下的维修开关装在自己的口袋里，以防止其他技师将其意外重新连接。

5）拆下维修开关后，在接触任何高压插接器和端子之前至少等待10min，使带转换器的逆变器总成内的高压电容器放电。

6）使用绝缘手套之前，务必检查绝缘手套是否有破裂、磨损或其他类型的损坏。

7）维修车辆时，不要携带自动铅笔或刻度尺之类的金属物品，以免这些物品意外掉落导致短路。

8）在接触裸露的高压端子之前，要戴好绝缘手套并用检测仪确定该端子电压为0V。

9）断开高压插接器端子之后，要立即使用绝缘胶带将其绝缘。

10）应将高压端子的螺栓和螺母紧固至规定力矩。力矩不足或过大均可能导致故障。

11）使用“警告：高压请勿触碰”的标牌告知其他人员正在检查或维修高压系统。

12）在维修高压系统之后和重新安装维修开关之前，再次检查并确认没有任何零件或工具遗留在系统内，已紧固好高压端子并正确连接了插接器。

13）执行高压电路工作时，使用缠绕乙烯绝缘胶带的工具或绝缘工具。

14）安装混合动力系统零部件时，确保连接的所有极性正确。

拓展阅读

1.2.7 维修受损车辆时的注意事项

1）佩戴绝缘手套、防护眼镜并穿绝缘鞋。

2）检查动力蓄电池及其周围区域是否有电解液泄漏。

3）不要触碰可能为高压电缆的裸露电缆。如果必须接触电缆或不可避免意外接触该电缆，则应事先做到：佩戴绝缘手套和防护眼镜，用电子检测仪检测电缆和车身搭铁之间的电压，用绝缘胶带将电缆绝缘。

4）如果怀疑任一高压零部件和电缆损坏，则按照规定程序切断高压电路。

实践技能

1.2.8 丰田卡罗拉混合动力汽车下电操作

电动汽车作业包括带电作业和非带电作业，带电作业需要佩戴个人高压防护用具。进行非带电作业（如绝缘检测、拆卸高压线束或更换高压部件等）之前，应先按照操作规范进行下电操作。不同车型下电步骤可能有所不同，下电前请一定详细阅读维修手册。

1.准备工作

穿戴好工服及绝缘鞋，做好车辆防护：安装方向盘套、座椅套及地板垫，安装翼子板布、前格栅布，如图1-2-14所示。

2.下电操作

（1）电源开关置于OFF位置 确保电源开关在OFF位置，并将钥匙移开智能系统探测范围，如图1-2-15所示。

（2）断开辅助蓄电池负极端子

1）打开行李箱，拆下行李箱前装饰罩，如图1-2-16所示。

2）拆下辅助蓄电池负极端子并适当固定，防止蓄电池夹接触到辅助蓄电池负极端子，如图1-2-17所示。

（3）拆下维修开关

1）拆下维修开关盖板，如图1-2-18所示。

2）检查绝缘手套是否有破裂、磨损或其他类型的损坏。旋转密封，确保绝缘手套无泄漏。检查无误后戴好绝缘手套，如图1-2-19所示。

3）解锁并拆下维修开关，将维修开关装入口袋中，如图1-2-20所示。

（4）等待电容放电 至少需等待10min，使逆变器总成内的高压电容器放电，如图1-2-21所示。

（5）验电

1）拆下逆变器总成低压控制插头，然后从逆变器总成上拆下插接器盖总成，如图1-2-22所示。

2）将万用表旋至直流电压档，佩戴绝缘手套，检查逆变器总成检查点正负极端子间的电压，规定电压值为0V，如图1-2-23所示。

（6）下电完毕 盖上插接器盖总成，防止异物进入，可以进行维修操作。

1.2.9 动力蓄电池母线绝缘检测

1）按照规范完成混合动力车辆下电操作。

2）检查并佩戴绝缘手套。

3）将绝缘电阻表档位旋至500V，进行校表，如图1-2-24所示。

4）绝缘检测。

①用绝缘电阻表检测逆变器总成检查点的高压正极端子与车身之间的绝缘电阻，阻值应大于10MΩ。绝缘电阻表显示550MΩ，符合要求，如图1-2-25所示。

②用绝缘电阻表检测逆变器总成检查点的高压负极端子与车身之间的绝缘电阻，阻值应大于10MΩ。绝缘电阻表显示550MΩ，符合要求，如图1-2-26所示。

如果绝缘阻值不符合要求，需进一步检测与逆变器总成相连的高压线束和部件。

单元小结

1.车辆电压，直流在60V以上、交流在30V以上时，必须为人员提供触电防护。在车辆系统中，高压系统线束和插头均为橙色，在带电作业时必须采取防护措施。

2.个人高压防护用具包括绝缘帽、防护眼镜、绝缘服、绝缘鞋、绝缘手套等。绝缘手套使用时要先进行泄漏检查。

3.绝缘工具是指可在额定电压1000V（交流）和1500V（直流）的带电或近电的工件、器件上进行维修作业的手工工具。

4.高压安全包含两点：高压电路绝缘和高压电路切断。

5.卡罗拉混合动力汽车高压电路绝缘用于动力蓄电池、带转换器的逆变器总成、P410混合驱动桥和电动压缩机总成之间。