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新國標GB 18384-2020《電動汽車安全要求》補充解讀
2021-07-03     來源:中國新能源汽車評價規程    瀏覽:564    評論:0        
導讀:5月12日,工業和信息化部組織制定的《GB 18384-2020 電動汽車安全要求》強制性國家標準由國家市場監督管理總局、國家標準化管理委員會批準發布,將于2021年1月1日起開始實施。本期將對GB 18384-2020新國標中的其余部
 5月12日,工業和信息化部組織制定的《GB 18384-2020 電動汽車安全要求》強制性國家標準由國家市場監督管理總局、國家標準化管理委員會批準發布,將于2021年1月1日起開始實施。本期將對GB 18384-2020新國標中的其余部分進行補充解讀。
 
1 間接接觸防護要求
 
1.1絕緣電阻要求
 
*電動汽車(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。
 
*燃料電池電池電動汽車(FCV)
 
若交流電路增加有附加防護,則組合電路絕緣電阻Ry1至少滿足100Ω/V 的要求。附加防護方法應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能承受不低10kpa(參考GB/T 18488.1-2015.5.2.4對電機控制器外殼的機械強度要求)的壓強,不發生明顯的塑性變形。
11.jpg
1.1.1絕緣電阻測試方法
 
對含有B級電壓電源的電路按照下圖所示原理圖,連接測試設備,測試點可選擇任一高壓負載的直流電源側,視操作便利性而定。
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1、將車輛上電,使整車電力電子開關處于激活狀態,確保電機控制器、DC-DC、空調、轉向電機控制器等高壓接觸器閉合;
2、待示數穩定,V1示數為U1,V2示數為U1’,U1>U1’;
3、閉合K1,待示數穩定,V1示數為U2,V2示數為U2’;計算:
 
其中,Ri為整車絕緣電阻,r為萬用表內阻,通常為10MΩ,R0為1MΩ的測試電阻。
 33.jpg
1.2絕緣電阻監測要求
 
*絕緣監測功能強制
1、電動汽車必須具備絕緣電阻監測功能,當絕緣阻值低于絕緣電阻的最低要求時,應通過聲、光報警提示駕駛員,例如儀表文字或者圖標顯示、語音提示等;
2、絕緣監測功能的載體形式不限制,可以是獨立的模塊,也可以和其他功能模塊進行集成,例如集成于BMS。
 
*絕緣監測功能要求
1、車輛在“OK”或“READY”狀態下,絕緣監測功能應開始工作;
2、無論是直流母線正極側與電平臺、直流母線負極側與電平臺還是交直流耦合電路的交流側與電平臺直接的電阻值低于絕緣電阻的最低要求時,絕緣監測功能應均能夠檢測出漏電故障并發出報警提示。
 
1.2.1絕緣電阻監測測試方法     
 
新標準規定了絕緣監測功能的驗證試驗方法:并入一個可觸發絕緣報警的已知阻值電阻,觀察是否會出現絕緣故障報警。     
 
1、在絕緣電阻測試試驗中,V1側測試電壓讀數較低;
2、在V1側并聯變阻箱,最大電阻≧10MΩ,將其阻值設置為10MΩ;
3、絕緣電阻測試結果為Ri,計算觸發絕緣報警閥值為:
 
4、例如Ri為1MΩ,UREESS=500V,取報警閥值為499Ω/V。
 
計算可得:Rx=332.5kΩ;
 
5、將車輛上電至“OK”或”READY”狀態;
6、將變阻箱阻值從10MΩ逐漸減少至332.5kΩ,并在車內儀表上同步觀察,是否有絕緣電阻低報警顯示;
7、報警可以在變阻箱阻值調小至332.5kΩ之前產生,但若在絕緣阻值調小至332.5kΩ時仍未發出報警,則絕緣電阻監測功能不合格。
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1.3 電位均衡要求
 
1、用于防護與B級電壓電路直接接觸的可導電外殼或遮欄,與電平臺間的連接電阻不超過0.1Ω;
2、相距不超過2.5m的兩個可導電外殼或者遮欄,兩點間的連接電阻不超過0.2Ω;
3、若兩個部件是焊接,則豁免該項測試;
4、對于非遮欄或外殼上的外露可導電部件,可豁免該項要求。
 
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,也可以采用獨立直流電源配合電流和電壓檢測設備進行測量。
2、兩個外露的可導電外殼或遮欄之間的電阻,也可以通過外露的可導電外殼或遮欄與電平臺之間的連接電阻值計算得出。
66.jpg
 
1.4電容耦合要求
 
1.4.1 電容耦合安全機理
 77.jpg
其中Cy為Cy+和Cy-中較大的一個,U-和U+為共模電壓。
 
1.4.2 電容耦合要求
 
1、B級電壓帶電部件和電平臺之間的總容量在其最大工作電壓時存儲的能量不超過0.2J,對B級電壓電路正極側電容Cy+或負極側電容Cy-最大存儲電能要求為0.2J;
2、若有B級電壓電路相互隔離,則單獨對各相互隔離的電路要求為不超過0.2J;
3、或B級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,不發生明顯的塑形變形。
 88.jpg
Cy+為B級電壓電路正極側與電平臺間Y電容總容值;
Cy-為B級電壓電路負極側與電平臺間Y電容總容值;
Cy1、Cy2、Cyn為各個B級電壓部件的正極側/負極側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,針對電池包,整車會給出一個Y電容限值,同時對Y電容存儲的最大能量限制為0.2J,新標準中進一步給出了計算方法,通過這個方法,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、廠家如實提供各B級電壓部件Y電容容值以及整車的最高電壓UREESS;
2、提供B級電壓電路正極側以及負極Y電容總容值計算結果Cy;
3、計算Y電容儲存最大電量。
 
電容耦合參數反饋表
99.jpg
 
1.5充電插座要求
 
1、車輛直流充電插座應有端子將車輛電平臺和外接電源的保護地相連接。
2、車輛交流充電插座應有端子將電平臺與電網的接地部分連接。
111.jpg
*PE端子與車輛電平臺相連,連接電阻小于100mΩ;
*DC+/DC-端子與PE端子間的絕緣電阻Ri1>100Ω/V。
222.jpg
*PE端子與車輛電平臺相連,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。    
 
2 防水要求
 
結合城市暴雨積水等常見場景,電動車輛在常規內澇路段涉水后,電器系統密封等級不足而導致電器短路甚至起火事故,規定了整車防水安全要求。
1、整車相應布置位置的B級電壓零部件滿足相應的防護等級要求;
2、或整車模擬洗車試驗及涉水試驗后,整車絕緣電阻均滿足安全要求。 
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2.1 防水測試方法
*B部件電壓部件防水等級測試
確定各B級電壓部件在車輛空載時的下表面高度;
提供各B級電壓零部件防水等級的第三方檢測報告。
 
*整車防水試驗
整車模擬洗車試驗: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:車輛在100mm水深,以(20±2)km/h車速,行駛至少500m;時間大約1.5min。
試驗后濕車狀態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。
 
3 總結
新國標GB 18384-2020強化了整車防水、絕緣電阻及監控要求,以降低車輛在正常使用、涉水等情況下的安全風險;優化了絕緣電阻、電容耦合等測試試驗方法,以提高試驗檢測精度,保障整車高壓電安全。
 

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