電動(dòng)汽車充電安全分析與解決方案

張?jiān)?/p>

【摘要】：隨著我國越來越重視新能源的利用，新能源具有安全環(huán)保、利用率高的特性，能夠有效減少能源消耗對環(huán)境的污染。如今我國的交通系統(tǒng)中汽車越來越多，對環(huán)境污染也比較嚴(yán)重。國家為了有效減少汽車對環(huán)境的污染，通過對新能源的創(chuàng)新和研究，電動(dòng)汽車也成為了我國重點(diǎn)研究的課題。不過，在電動(dòng)汽車的研究上，依舊存在著許多技術(shù)問題需要進(jìn)行解決，尤其是電動(dòng)汽車的充電安全問題，更是電動(dòng)汽車研究項(xiàng)目的重中之中。

【關(guān)鍵詞】：電動(dòng)汽車；充電安全；解決方案

引言

近年來，隨著新能源政策陸續(xù)出臺(tái)，電動(dòng)汽車的發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，對電動(dòng)汽車充電設(shè)施配套建設(shè)的需求極為迫切，因此盡快開展對電動(dòng)汽車充電設(shè)施建設(shè)的策略性研究、布局規(guī)劃和試點(diǎn)工程，對實(shí)現(xiàn)能源替代，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提高清潔能源占比具有重要意義。

1、安全等級

只有對安全問題及時(shí)約定，定義其類型，區(qū)分其損失類別，并且防止其拓展，從而致使后續(xù)不能繼續(xù)進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)將安全問題進(jìn)行良好的分析。而從安全問題所導(dǎo)致的后果來看，安全可以分為以下三個(gè)級別：（1）I級為給人身造成直接損害的安全問題；（2）II級為給汽車和周圍設(shè)施造成財(cái)產(chǎn)發(fā)生損失的問題；（3）III級對充電樁本身造成財(cái)產(chǎn)損失的問題。

根據(jù)這三個(gè)安全等級可以對應(yīng)三個(gè)安全防線，其一就是保證人身安全的防線，其二就是對汽車和周邊設(shè)施進(jìn)行保護(hù)的安全防線，其三就是對充電設(shè)施進(jìn)行保護(hù)的安全防線。

2、影響電動(dòng)汽車充電安全的因素

2.1絕緣因素

在電動(dòng)汽車充電過程中，絕緣因素是產(chǎn)生安全隱患的重要影響因素之一，良好的絕緣性，能對人以及電氣設(shè)備都能起到良好的保護(hù)作用。首先是充電設(shè)備中的外殼防護(hù)的絕緣性，外殼防護(hù)的絕緣性直接影響到充電安全，而且還要對連接器的連接狀態(tài)也要采取相應(yīng)的防護(hù)措施。其次是考慮電動(dòng)汽車在充電過程中的電氣間隙與爬電距離，確保電壓不會(huì)過大而擊穿絕緣。對絕緣體的介電強(qiáng)度也要進(jìn)行綜合考量，確保介電強(qiáng)度符合要求。再次是絕緣電阻的阻值，由于環(huán)境的不同性，絕緣電阻的阻值越大，越能保障充電安全。接觸電流大小，直接會(huì)對人體產(chǎn)生不同的傷害，所以在設(shè)計(jì)時(shí)一定要采取相應(yīng)的保護(hù)措施來防止接觸電流的發(fā)生。最后，沖擊耐壓也是影響充電安全的絕緣因素之一。

2.2環(huán)境對充電安全的影響

在實(shí)際使用過程中，充電設(shè)施會(huì)因?yàn)樵诖合那锒?、風(fēng)霜雨雪的環(huán)境下使用，然而充電絕緣材料會(huì)受到溫度、振動(dòng)、有害氣體、化學(xué)物質(zhì)、潮濕、灰塵以及輻射等多種因素影響，然而在絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)老化中起著關(guān)鍵性作用因素就是溫度。汽車行駛結(jié)束?？亢线m的位置，盡量避免陽光直射與寒冷的天氣，冬夏兩季的氣候?qū)﹄姵氐膫Ρ容^大，電池受氣候影響受損嚴(yán)重影響著充電的安全，所以一定要采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄈジ纬潆姷陌踩?/p>

2.3通信協(xié)議對直流充電安全的影響

利用將充電設(shè)施和車輛電池管理系統(tǒng)的行為進(jìn)行制約的行為稱之為通信協(xié)議，通信協(xié)議能夠確保充電安全。由于充電過程由電動(dòng)汽車BMS控制，充電需要接收到BMS的指令后才能進(jìn)行，然而BMS受到充電機(jī)輸出的電壓和電流等充電參數(shù)以及充電停止的影響。所以直流電過程中，充電安全和通信協(xié)議息息相關(guān)。

3、電動(dòng)汽車充電安全的相關(guān)解決方案

3.1根據(jù)安全等級，設(shè)立三道安全防線

通過上述提到的安全等級分析，可以看出電動(dòng)汽車的充電安全問題的解決方案需要從這三個(gè)安全等級的防護(hù)上入手，根據(jù)安全等級分為三級，便需要建立三道安全防線來進(jìn)行防護(hù)。首先是對人的防護(hù)，采取措施加強(qiáng)充電樁的安全防護(hù)，確保電動(dòng)汽車自身的安全性等都是屬于人的防護(hù)上的。其次是對周邊設(shè)施的防護(hù)措施的制定。最后是對充電設(shè)施自身的安全防護(hù)措施的制定。根據(jù)這三道安全防線的優(yōu)先等級和重要程度來采取相應(yīng)的安全防護(hù)措施。

3.2通信協(xié)議的安全性試驗(yàn)

現(xiàn)如今，通信協(xié)議通常會(huì)以驗(yàn)證通信兼容性作為主要測試工作。幾乎不考慮通信協(xié)議中一些參數(shù)對充電過程的影響。而且還需要對信息安全方面增強(qiáng)研究和考慮?？赡軙?huì)有人感覺通信協(xié)議致使為了對某些信息安全參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)。但在實(shí)際使用過程中，這種錯(cuò)誤觀點(diǎn)的是非常危險(xiǎn)的，小概率事件會(huì)造成大概率事件，一輛小小的電動(dòng)車卻成為一個(gè)定時(shí)炸彈，其安全性無法預(yù)估。

3.3采用保護(hù)裝置

由于電動(dòng)汽車是進(jìn)行常期使用的，周圍環(huán)境因素會(huì)對電動(dòng)汽車的絕緣性進(jìn)行長時(shí)間的侵蝕，對電動(dòng)汽車的元件也會(huì)不斷產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象，時(shí)間一長，電動(dòng)汽車便難免會(huì)發(fā)生故障，而保護(hù)裝置的作用就是為了預(yù)防電動(dòng)汽車發(fā)生故障時(shí)，在充電過程中因絕緣材料的破損造成安全隱患，避免人體與電進(jìn)行直接接觸。保護(hù)裝置的使用也會(huì)進(jìn)一步提升電動(dòng)汽車的整體安全性。

3.4絕緣材料的壽命

由于電動(dòng)汽車發(fā)展缺乏充電壽命的經(jīng)驗(yàn)，所以對使用十年甚至更長時(shí)間的設(shè)備，應(yīng)當(dāng)對絕緣性能等安全因素和時(shí)間的關(guān)系提前進(jìn)行探究。而且其風(fēng)險(xiǎn)目測并不能輕易發(fā)現(xiàn)，如果其安全指標(biāo)隨著時(shí)間的變化逐漸下降，從而發(fā)生觸電、設(shè)備損壞等危險(xiǎn)，就會(huì)引起安全事故。但對于絕緣性能來說，絕緣老化就是材料不能隨著時(shí)間的變化不發(fā)生不可逆下降的這種過程，在絕緣材料發(fā)生老化的過程中，在規(guī)定可允許范圍內(nèi)，絕緣性能降低所需時(shí)間稱之為絕緣的壽命。如果介質(zhì)損耗角正切增加、機(jī)械強(qiáng)度、擊穿強(qiáng)度以及其他性能降低都說明發(fā)生了絕緣老化。然而發(fā)生絕緣老化的原因多種多樣，比如化學(xué)老化、電老化、機(jī)械老化以及熱老化或者受潮和污染都有可能發(fā)生絕緣老化。所以，為了保證電動(dòng)汽車的安全，應(yīng)當(dāng)及時(shí)對電動(dòng)汽車充電設(shè)備中的關(guān)鍵絕緣材料進(jìn)行壽命試驗(yàn)，運(yùn)用加速老化的試驗(yàn)獲得對應(yīng)曲線，從而做到安全防范。

結(jié)語

當(dāng)前大功率充電、無線充電、群充電等新技術(shù)的出現(xiàn)，給充電安全問題的研究工作帶來了一些挑戰(zhàn)。作為研究電動(dòng)汽車充電安全的工程師來說，為了能夠使電動(dòng)汽車健康、穩(wěn)定發(fā)展，應(yīng)當(dāng)對本文提出的安全問題進(jìn)行參考，腳踏實(shí)地的研究電動(dòng)汽車安全性問題。

【參考文獻(xiàn)】

[1]錢立軍，趙明宇，張衛(wèi)國.一種電動(dòng)汽車充電安全預(yù)警模型設(shè)計(jì)方法[J].電網(wǎng)與清潔能源，2016（12）：18-22.

[2]陳琛，黃學(xué)良，譚林林，聞楓，王維.電動(dòng)汽車無線充電時(shí)的電磁環(huán)境及安全評估[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2015（19）：2-5.endprint