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1、1 1/n/n 中国第一汽车股份有限公司技术中心 张天强 2016-5-19 电动车整车高压安全测试评价 2 1 4 3 2 目录 高压安全重要意义及标准现状 高压安全关键技术分析与研究 一汽电动车高压安全测试技术应用 电动车高压安全测试技术展望 3 电动车上具有B级电压范围的高压系统，在车辆生产、使用、维修保养时，都可能会给驾乘人员和操作人员带来触电风险 DC: 60VU1500V AC(15Hz150Hz): 30VU1000V B级电压定义（ISO6469.3及GB/T18384.3） 触电表现及危害： 肌肉收缩、血压上升、呼吸困难，心室颤动严重时会心脏停搏导致死亡 1.电动车高压安全重
2、要意义及标准现状 1.1高压安全定义 高压安全技术即电动车人员防触电技术，可以防止高压接触对人体造成的触电危害 4 1.电动车高压安全重要意义及标准现状 1.2高压安全意义 高压安全的设计和试验技术可以使产品符合相关安全要求，保障驾乘人员在电动车使用中的触电安全 高压安全的操作章程和人员培训可保证从业人员的触电安全 高压安全体系可以保证产品及产品诞生过程符合安全规定，并有记录，能够追溯事故原因，规避法律纠纷 5 1.电动车高压安全重要意义及标准现状 1.3 高压安全标准现状 欧洲电动车认证规范： ECE-R100 国际标准化组织 : ISO6469-1/2/3 GTR全球技术法规：正在起草的E
3、VS电动车安全国际法规 美国汽车安全技术法规：FMVSS305电动汽车电解液溢出及电机事故防护 国内标准 GB/T18384-1/2/3 电动汽车安全要求 GB/T31498 电动汽车碰撞后安全要求 GB/T18487 电动汽车传导充电系统 GB/T 20234-1/2/3 电动汽车传导充电用连接装置 GB/T 24347 电动汽车DC/DC变换器 GB/T 18488.1 电动汽车用电机及其控制器 国际标准及法规 高压安全相关法规日渐成熟，逐步受到国内外企业的重视。 6 标准/法规/ 规范 部件级要求 系统级要求 高压 标识 接触 防护 电位 均衡 耐压性 绝缘 电阻 主动 放电 绝缘 监测
4、 ECE R100 FMVSS305 ISO6469-3 EVS-GTR GB/T18384-3 GB/T31498 1.电动车高压安全重要意义及标准现状 1.3 高压安全标准现状 高压安全法规和标准对高压部件和高压系统提出了结构、性能和策略等方面要求。 7 2.电动车高压安全关键技术分析与研究 2.1 高压安全关键技术分类 绝缘 耐压 高压安全标识 接触防护等级IPXXB/D 遮挡、复杂拆卸 防止触电伤害 即使人员接触到高压带电部件，也不会产生触电伤害 绝缘监测 过压保护 过流保护 触点监测 低电能低电压：断开高压回路、主动放电、被 动放电、高压互锁 电位均衡 接触防护 防止人员接触到高压部
5、件 安全预警 监控高压部件安全状态，预防可能产生触电伤害的危险发生 高压安全技术就是要充分保证人的安全 8 2.电动车高压安全关键技术分析与研究 2.2 高压安全关键技术分析-绝缘 附加绝缘附加绝缘 基本绝缘基本绝缘 带电导体带电导体 绝缘概念（GB/T 16935.1-2008） 基本绝缘：设置在危险的带电部件上，提供基本保护的绝缘 附加绝缘：除了用于故障保护的基本绝缘外，另外再设置的独立绝缘 双重绝缘：由基本绝缘和附加绝缘两者组成的绝缘 加强绝缘：提供与双重绝缘相等的电击防护等级的绝缘 高压系统绝缘要求 直流电路绝缘电阻100/V 交流电路绝缘电阻500/V 直流和交流混合电路绝缘电阻满足
6、方式或 方式 方式 9 2.电动车高压安全关键技术分析与研究 2.2 高压安全关键技术分析-耐压 GB/T18384.3要求 非传导连接到电网的高压部件：测试电压大于部件实际工作的最大工作电压（考虑瞬态过压） 传导连接到电网的高压部件： I类高压部件：（2U+1000）V/60s II类高压部件：（2U+3250）V/60s 10 2.电动车高压安全关键技术分析与研究 2.2 高压安全关键技术分析-接触防护 遮拦/外壳的防护等级 复杂拆卸（部件/系统） 使用工具 多个操作动作或专用工具 接触防护：IPXXB 非工具可拆后带电高压部件 接触防护：IPXXD 乘员仓和行李仓装配后的高压总成 11
7、2.电动车高压安全关键技术分析与研究 key-off 充电完成 车辆碰撞后 高压互锁被触发 2.2 高压安全关键技术分析-防止触电伤害 快速放电 放电触发条件 放电时间 残余电荷释放 小于60V或0.2J 断开高压回路 高压下电：高压总线回路与REESS断开 HVHV线圈控制端控 制 器V1V2及时可靠及时可靠 准确快速准确快速 高压继电器状态监测 线圈端检测 触点端检测 12 2.电动车高压安全关键技术分析与研究 2.2 高压安全关键技术分析-防止触电伤害 主动/被动放电针对对象 （具有大于0.2J能量X电容的高压部件） 逆变器 电动空调 DC/DC 车载充电器 主动/被动放电 释放高压部件
8、上X电容上剩余的电压至安全电压，避免乘员接触高压发生危险 主动/被动放电要求 高压回路断开后，将高压回路电压在5s内下降到60V DC 以下 在和外接电源断开后，通过被动放电电阻将电容电压在2分钟内下降到60V DC 以下 13 2.电动车高压安全关键技术分析与研究 2.2 高压安全关键技术分析-防止触电伤害 电位均衡要求 电位均衡通路中任意两个可以被人同时触碰到的外露可导电部分之间的电阻应不超过0.1 电位均衡作用 14 2.电动车高压安全关键技术分析与研究 2.2 高压安全关键技术分析-绝缘监测 低频注入法原理 电压比较法原理 总成内部产生一个测量信号，在高压系统和底盘之间构成测量回路，通
9、过计算取样电阻Rm上的电压得到高压系统的绝缘阻值 可靠性高，不依赖于被测高压系统电源 可以检测到整个高压系统的绝缘故障 测量结果易受到电池电压波动影响 不能检测交流部分的绝缘阻值 设计相对简单，成本较低 通过计算并入电阻前后的直流母线与电平台之间的电压变化得到高压系统的绝缘阻值 在检测到绝缘故障后，整车会通过仪表提示驾驶员并进行相应的处理策略 15 3.一汽电动车高压安全测试技术应用 3.1 高压安全测试流程 总成测试-验证部件相应结构功能 系统测试-验证系统控制策略 整车试验-测试整车装配后的高压安全状态 高压安全测试覆盖OEM产品开发、整车生产和供应商下线检测及产品认证等多个领域 道路试验
10、-测试整车各工况下的高压安全状态 碰撞试验-测试整车碰撞后高压安全状态 生产检测-保证生产过程中的产品安全 16 3.一汽电动车高压安全测试技术应用 3.1 高压安全测试流程 C样车 B样车 A样车 功能样车 部件设计 总成测试 系统测试 整车测试 安 全 检 查静 态 测 试碰 撞 试 验涉 水 试 验台 架 测 试系 统 测 试1V台 架系 统 测 试2V台 架功 能 测 试V V B 样 测 试 A 样 测 试 O T S认可 产品开发中包括总成、系统和整车层面的测试贯穿整个产品诞生流程 17 3.一汽电动车高压安全测试技术应用 3.2 高压安全组织架构 高压安全工作需要有完整的组织架构
11、和岗位职责来保障 人员组织架构 完整的高压安全人员结构，严格的操作权限 高压安全培训及资格认证 高级 制定操作指导文件，指导中级、初级人员进行操作 初级 电动车的驾驶、充电及低压系统相关操作 中级 按照操作指导文件进行高压相关操作 高级 中级 初级 人员要求 测试人员必须具备高压安全相关资质 测试时必须两人或以上方可进行 场地要求 测试应在专用场地进行，并进行封闭（围栏等），场地需在室内 场地需摆放危险示意牌，禁止试验无关人员接近试验场地 样品要求 高压部件应结构功能完好 整车车辆确认所有高压部件被正确得安装 整车车辆确认所有高压插接器插接牢靠 整车车辆无故障 操作要求 测试全程应佩戴绝缘手套
12、 18 3.一汽电动车高压安全测试技术应用 3.3 高压安全测试要求 场地、人员、工具和操作规程的详细要求是对测试人员安全的保障 19 3.一汽电动车高压安全测试技术应用 3.4 电动车绝缘电阻测试 绝缘电阻的测试，需要对总成和整车分别进行，测试工况要完整 总成 测试 整车 测试 测试高压总成的绝缘电阻 动力电池 动力电机 逆变器 测试整车各工况下的绝缘电阻 正常 结露 碰撞后 涉水后 暴雨后 清洗后 车载充电器 DC/DC 电动空调 20 3.一汽电动车高压安全测试技术应用 3.5 电动车绝缘电阻测试整车 绝缘电阻的测试方法国内外相关标准法规要求基本一致 整车绝缘电阻测试依据 GB/T183
13、84.1/3 ECE-R100 测试方法 测量动力电池电压Vb 测量正极对地电压V1 测量负极对地电压V2 如果V1V2，在高压负极与车身地之间插入一个标准的已知电阻R0。测量V1。根据公式 Ri= R0（Vb/V1 - Vb/V1） 计算得出绝缘阻值 绝缘阻值Ri除以Vb得到以欧姆/伏为单位的绝缘电阻 URESSRESSU2Ri2R0Ri1U2电底盘URESSRESSU1Ri2Ri1U1电底盘21 3.一汽电动车高压安全测试技术应用 动力电池动力电池充电口充电口动 力 电 机动 力 电 机车载充电器车载充电器INVHV AHV A/ /C CDCDC- -DCDCSection4：外接电网的
14、交流部分Section3：动力电机的交流部分Section2：直流部分Section1：动力电池部分整车绝缘电阻测试回路的选择与确定 根据整车高压系统拓扑结构，制定测试回路方案 构成一个回路，但同一回路中有不同的电压范围，则需断开分别测量 测试工具的选择与要求 对于无源系统，使用绝缘测试仪器仪表等有源设备测试 对于有源系统，采用GB/T18384.1方法进行测试 为保证测试精度，测试设备（电压表）内阻不小于10M 3.5 电动车绝缘电阻测试整车 绝缘电阻测试注意事项 22 3.一汽电动车高压安全测试技术应用 整车测试时绝缘监测装置的关闭/移除 如独立绝缘监测装置，则采用硬件拆除方式 根据系统结
15、构与控制策略，如可用软件控制方式关闭，则使用软件控制屏蔽 切记计算整车绝缘电阻时应将移除的部件计算在内 3.5 电动车绝缘电阻测试整车 绝缘电阻测试注意事项 使用GB/T18384.1方法测试时，高压继电器的吸合 拆卸高压电池包，使用连接线或铜排等硬件方式直接将继电器触点连接 根据整车控制策略，通过软件控制高压继电器吸合 根据整车电气控制原理，人为控制高压继电器触点线圈吸合高压继电器 HVHV线圈控制端控 制 器高压继电器CAN工具HVHV线圈控制端控 制 器高压继电器12V电源HVHV线圈控制端控 制 器高压继电器4.高压安全测试评价工作下一步展望 目前对整车及总成高压安全要求的标准相对较多，但高压安全测试方法的行业标准较少，并且仅阐述了基本测试方法，需要进一步细化和补充； 对电动车辆和充电设施等产品的安全标准较多，但对开发、生产、维修、救援等从业人员触电防护的安全标准和规范较少，需要制订； 需要考虑燃料电
