gaoshengkeji@163.com
5月12日,工業(yè)和信息化部組織制定的《GB 18384-2020 電動(dòng)汽車安全要求》強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)由國家市場監(jiān)督管理總局、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)發(fā)布,將于2021年1月1日起開始實(shí)施。本期將對(duì)GB 18384-2020新國標(biāo)中的其余部分進(jìn)行補(bǔ)充解讀。
01 間接接觸防護(hù)要求
1.1 絕緣電阻要求
*電動(dòng)汽車(BEV/HEV/PHEV/FCV)
在最大工作電壓下,直流電路絕緣電阻Ry1不小于100Ω/V,交流電路不小于500Ω/V。
*燃料電池電動(dòng)汽車(FCV)
若交流電路增加有附加防護(hù),則組合電路絕緣電阻Ry1至少滿足100Ω/V 的要求。附加防護(hù)方法應(yīng)至少滿足以下一種要求:
a.至少有兩層絕緣層、遮欄或外殼;
b.或布置在外殼里或遮欄后,且這些外殼或遮欄應(yīng)能承受不低于10kpa(參考GB/T 18488.1-2015.5.2.4對(duì)電機(jī)控制器外殼的機(jī)械強(qiáng)度要求)的壓強(qiáng),不發(fā)生明顯的塑性變形。
1.1.1 絕緣電阻測試方法
對(duì)含有B級(jí)電壓電源的電路按照下圖所示原理圖,連接測試設(shè)備,測試點(diǎn)可選擇任一高壓負(fù)載的直流電源側(cè),視操作便利性而定。
1、將車輛上電,使整車電力電子開關(guān)處于激活狀態(tài),確保電機(jī)控制器、DC-DC、空調(diào)、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器等高壓接觸器閉合;
2、待示數(shù)穩(wěn)定,V1示數(shù)為U1,V2示數(shù)為U1’,U1>U1’;
3、閉合K1,待示數(shù)穩(wěn)定,V1示數(shù)為U2,V2示數(shù)為U2’;計(jì)算:
其中,Ri為整車絕緣電阻,r為萬用表內(nèi)阻,通常為10MΩ,R0為1MΩ的測試電阻。
1.2 絕緣電阻監(jiān)測要求
*絕緣監(jiān)測功能強(qiáng)制
1、電動(dòng)汽車必須具備絕緣電阻監(jiān)測功能,當(dāng)絕緣阻值低于絕緣電阻的最低要求時(shí),應(yīng)通過聲、光報(bào)警提示駕駛員,例如儀表文字或者圖標(biāo)顯示、語音提示等;
2、絕緣監(jiān)測功能的載體形式不限制,可以是獨(dú)立的模塊,也可以和其他功能模塊進(jìn)行集成,例如集成于BMS。
*絕緣監(jiān)測功能要求
1、車輛在“OK”或“READY”狀態(tài)下,絕緣監(jiān)測功能應(yīng)開始工作;
2、無論是直流母線正極側(cè)與電平臺(tái)、直流母線負(fù)極側(cè)與電平臺(tái)還是交直流耦合電路的交流側(cè)與電平臺(tái)直接的電阻值低于絕緣電阻的最低要求時(shí),絕緣監(jiān)測功能應(yīng)均能夠檢測出漏電故障并發(fā)出報(bào)警提示。
1.2.1 絕緣電阻監(jiān)測測試方法
新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了絕緣監(jiān)測功能的驗(yàn)證試驗(yàn)方法:并入一個(gè)可觸發(fā)絕緣報(bào)警的已知阻值電阻,觀察是否會(huì)出現(xiàn)絕緣故障報(bào)警。
1、在絕緣電阻測試試驗(yàn)中,V1側(cè)測試電壓讀數(shù)較低;
2、在V1側(cè)并聯(lián)變阻箱,最大電阻≧10MΩ,將其阻值設(shè)置為10MΩ;
3、絕緣電阻測試結(jié)果為Ri,計(jì)算觸發(fā)絕緣報(bào)警閥值為:
4、例如Ri為1MΩ,UREESS=500V,取報(bào)警閥值為499Ω/V。
計(jì)算可得:Rx=332.5kΩ;
5、將車輛上電至“OK”或“READY”狀態(tài);
6、將變阻箱阻值從10MΩ逐漸減少至332.5kΩ,并在車內(nèi)儀表上同步觀察,是否有絕緣電阻低報(bào)警顯示;
7、報(bào)警可以在變阻箱阻值調(diào)小至332.5kΩ之前產(chǎn)生,但若在絕緣阻值調(diào)小至332.5kΩ時(shí)仍未發(fā)出報(bào)警,則絕緣電阻監(jiān)測功能不合格。
1.3 電位均衡要求
1、用于防護(hù)與B級(jí)電壓電路直接接觸的可導(dǎo)電外殼或遮欄,與電平臺(tái)間的連接電阻不超過0.1Ω;
2、相距不超過2.5m的兩個(gè)可導(dǎo)電外殼或者遮欄,兩點(diǎn)間的連接電阻不超過0.2Ω;
3、若兩個(gè)部件是焊接,則豁免該項(xiàng)測試;
4、對(duì)于非遮欄或外殼上的外露可導(dǎo)電部件,可豁免該項(xiàng)要求。
1.3.1 電位均衡測試方法
1、電位均衡可用電阻測試儀直接測量,也可以采用獨(dú)立直流電源配合電流和電壓檢測設(shè)備進(jìn)行測量。
2、兩個(gè)外露的可導(dǎo)電外殼或遮欄之間的電阻,也可以通過外露的可導(dǎo)電外殼或遮欄與電平臺(tái)之間的連接電阻值計(jì)算得出。
1.4 電容耦合要求
1.4.1 電容耦合安全機(jī)理
其中Cy為Cy+和Cy-中較大的一個(gè),U-和U+為共模電壓。
1.4.2 電容耦合要求
1、B級(jí)電壓帶電部件和電平臺(tái)之間的總?cè)萘吭谄渥畲蠊ぷ麟妷簳r(shí)存儲(chǔ)的能量不超過0.2J,對(duì)B級(jí)電壓電路正極側(cè)電容Cy+或負(fù)極側(cè)電容Cy-最大存儲(chǔ)電能要求為0.2J;
2、若有B級(jí)電壓電路相互隔離,則單獨(dú)對(duì)各相互隔離的電路要求為不超過0.2J;
3、或B級(jí)電壓電路至少有兩層絕緣層、遮欄或外殼,或布置在外殼里或遮欄后,且這些外殼或遮欄能承受不低于10kPa的壓強(qiáng),不發(fā)生明顯的塑形變形。
Cy+為B級(jí)電壓電路正極側(cè)與電平臺(tái)間Y電容總?cè)葜担?br>
Cy-為B級(jí)電壓電路負(fù)極側(cè)與電平臺(tái)間Y電容總?cè)葜担?br>
Cy1、Cy2、Cyn為各個(gè)B級(jí)電壓部件的正極側(cè)/負(fù)極側(cè)Y電容容值;
Cy+/Cy-=Cy1‖Cy2‖...Cyn;
若Cy+>Cy-,
則TEy=0.5*Cy+UREESS2
TEy<0.2J。
整車中Y電容的大小是受到限制的,針對(duì)電池包,整車會(huì)給出一個(gè)Y電容限值,同時(shí)對(duì)Y電容存儲(chǔ)的最大能量限制為0.2J,新標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)一步給出了計(jì)算方法,通過這個(gè)方法,可以反推出Y電容的最大容值。
1.4.3 電容耦合測試方法
1、廠家如實(shí)提供各B級(jí)電壓部件Y電容容值以及整車的最高電壓UREESS;
2、提供B級(jí)電壓電路正極側(cè)以及負(fù)極Y電容總?cè)葜涤?jì)算結(jié)果Cy;
3、計(jì)算Y電容儲(chǔ)存最大電量。
電容耦合參數(shù)反饋表
1.5 充電插座要求
1、車輛直流充電插座應(yīng)有端子將車輛電平臺(tái)和外接電源的保護(hù)地相連接。
2、車輛交流充電插座應(yīng)有端子將電平臺(tái)與電網(wǎng)的接地部分連接。
*PE端子與車輛電平臺(tái)相連,連接電阻小于100mΩ;
*DC+/DC-端子與PE端子間的絕緣電阻Ri1>100Ω/V。
*PE端子與車輛電平臺(tái)相連,連接電阻小于100mΩ;
*L1、L2、L3和N端子與PE端子間絕緣電阻Ri2≧1MΩ。
02 防水要求
結(jié)合城市暴雨積水等常見場景,電動(dòng)車輛在常規(guī)內(nèi)澇路段涉水后,電器系統(tǒng)密封等級(jí)不足而導(dǎo)致電器短路甚至起火事故,規(guī)定了整車防水安全要求。
1、整車相應(yīng)布置位置的B級(jí)電壓零部件滿足相應(yīng)的防護(hù)等級(jí)要求;
2、或整車模擬洗車試驗(yàn)及涉水試驗(yàn)后,整車絕緣電阻均滿足安全要求。
2.1 防水測試方法
*B部件電壓部件防水等級(jí)測試
確定各B級(jí)電壓部件在車輛空載時(shí)的下表面高度;
提供各B級(jí)電壓零部件防水等級(jí)的第三方檢測報(bào)告。
*整車防水試驗(yàn)
整車模擬洗車試驗(yàn):采用GB/T 4208-2017 IPX5軟管噴水,使用潔凈的水,以流量為(12.5±0.5)L/min,速度為(0.1±0.05)m/s,在所有可能的方向向所有的邊界線噴水,噴嘴至邊界線的距離為(3±0.5)m。
整車模擬涉水試驗(yàn):車輛在100mm水深,以(20±2)km/h車速,行駛至少500m;時(shí)間大約1.5min。
試驗(yàn)后濕車狀態(tài)測試整車絕緣電阻滿足安全要求,且車輛靜置24h后,整車絕緣電阻仍滿足安全要求。
總結(jié)
新國標(biāo)GB 18384-2020強(qiáng)化了整車防水、絕緣電阻及監(jiān)控要求,以降低車輛在正常使用、涉水等情況下的安全風(fēng)險(xiǎn);優(yōu)化了絕緣電阻、電容耦合等測試試驗(yàn)方法,以提高試驗(yàn)檢測精度,保障整車高壓電安全。