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张天强:电动汽车高压安全测试方法和细节亟需

发布时间:2019-03-29 10:21

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  盖世汽车·新能源常州报道,5月19日,由中国汽车技术研究中心主办的2016·第四届国际电动汽车及关键部件测评研讨会于江苏常州成功召开。盖世汽车全程跟踪报道。

  以下为整车级测试评价技术会场,一汽技术中心电动车电气室主任张天强发表题为《电动汽车整车高压电安全测试评价》的演讲实录:

  我的报告分四个部分,一是高压安全的意义以及目前的现状,以及高压安全的关键技术和仪器在高压安全测试的一些案例。

  高压安全先定义一下,国标18384中明确定义高压,就是直流大于60、小于1500,交流大于30、小于1000,这是B级电压,就是通常说的电动汽车的高压,这种电压会对人产生肌肉收缩、血压上升、呼吸困难甚至死亡,所以就带来了一个安全的问题。但是这个安全的问题涉及面较广,包括车辆使用,包括生产,包括维修,都会给人带来触电的危险,所以简单说高压安全技术就是防止高压对人造成伤害的技术。

  首先我们要保证驾乘人员使用车辆时候的安全,就是产品安全。第二,我们要保证从业人员,第三,保证生产体系,产品制造体系没有问题,这样我们才能证明我们东西是安全的,这也有一个责任的问题。目前高压的标准比较多,国际上有欧洲和美国的一系列标准,国内的高压安全标准比较多,有18384,有电动汽车碰撞后的安全,包括传导充电系统等等,都有高压安全方面的相关标准和要求。这些标准大概可以分为部件级和系统级,不同标准中也有不同的要求,有的对一部分有要求。然后介绍一下高压安全的关键技术,主要是三方面,第一是接触防护,如何防治人员接触到高压部件,这是很重要的问题,第二,即使接触到也不让人产生触电危害。第三是安全的预警,在发生高压安全危险之前,包括漏电之前,要有及时的预防和预警系统,保证危险发生之前就能够杜绝。具体来说,接触防护有这么几大块,绝缘、内压、高压安全标识,包括接触防护等级,包括遮挡等等。防止触电上有两个方面,包括低电能低电压,和电位均衡。安全预警方面有绝缘监测,过压保护,过流保护,包括一些触点监测。总的来说,高压安全技术就是充分的保证人的安全。在绝缘上,国标对高压系统绝缘已经有明确的要求,基本绝缘、腾博会官网附加绝缘、双重绝缘、加强绝缘等等。有很多汽车都存在交直流混合的电路,对此有两种规定,一个是满足最高要求,要么是交流系统进行加强绝缘和附加绝缘,进行充分保证。

  对于耐压也有两种要求,一个是对传导到电网的高压部件的要求,Ⅰ类部件是有金属外壳,有电位均衡措施的部件,要求有一个耐压要求,Ⅱ类部件,就是没有金属外壳的,这种系统要进行更高的耐压等级要求。另外对于非传统连接到电网的高压部件,根据实际的电压进行要求。对于接触防护,主要一方面是说防护等级,我们常说的IPXXB和IPXXD,前者是手指触碰到,后者是指细的针和金属丝触碰的。IPXXB要求一些部件,尤其是用非工具可拆卸的必须满足IPXXB。如果做不到的话,有些连接器可能是用螺栓连接的,就要求这个总成和系统具有复杂拆卸的功能,这个复杂拆卸的特点就是,一是使用工具,第二,要有多个动作,才能把个东西拆开。

  谈到防护的伤害,一旦触碰到高压部件以后,不要对人产生伤害,怎么办呢,唯一的方法是低电压电能,首先要保证高压总线回路与REESS断开。这有几种情况,一个是Key OFF,还有是充电完成,车辆碰撞后,高压互锁被触发。第二个是可靠,对及时可靠的断开,我们有要求,一般的做法是通过对状态进行监测。总之,要采用技术手段保证这个断开是可靠及时的。第三,要对断开以后存在的一些大的电容,将其释放,这个要求准确快速,这个放电的时机时间非常重要。还有是电位均衡要求,只要等电位就没关系,现在由于有国标要求,大家做的也比较规范。电位均衡是非常有效的保证发生失效的时候,可以有效避免人员触电伤害。现在一般绝缘监测大致的做法主要是两种,一种是低频注入法,自己发出一个测量信号,监测高压系统和底盘之间的测量回路,他的优点是可靠性高,不依赖与被测高压系统电源,可以检测到整个高压系统的绝缘故障。还有一个是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。他的优点是设计相对简单,成本比较低,但是容易受波动的影响。

  然后谈谈仪器在电动汽车高压安全测试技术的应用,谈到应用,先谈到流程,虽然高压安全技术范围比较小,或者说比较明确,但是应用范围是非常大的,不仅是在产品开发中要用到,包括生产,包括供应商下线检测,整个范围中都要用到高压安全的技术,而且也是非常重要的一个技术。具体到产品测试,我们会在总成、系统以及整车都要进行高压安全的测试,不同的阶段有不同的测试。比如说一些高车速,非常危险的工况,不能测试的,我们可以在台架上进行测试,并且还要进行总成的测试。总之,在产品开发中,高压测试是在总成系统以及整车层面都贯穿着整个产品的。再一个,谈到测试,我们要谈到人员的组织保证,要有完整的高压安全人员结构,严格的操作权限,人是非常关键的。在仪器这边,我们对高压测试人员是分三个级别的,高级是可以制订操作指导文件,指导中级初级人员进行操作,中级按照操作指导文件进行高压相关操作,初级是电动汽车的驾驶、充电及低压系统相关操作,这些人员都是需要颁发合格资质的,我们觉得高压安全非常重要,对人的资质培训是非常重要的。

  高压安全的测试项目,有12个,分不同的级别,部件级的,实车的,有一些系统层面的,包括台架的,进行一些补充的测试。再一个高压安全测试的时候,要做到对人员与场地的要求,第二,测试的时候,至少要两个人以上才能进行,不允许一个人进行高压安全相关的测试。对于场地,我们要求必须是在室内,封闭的场地,同时要有相关的警示标识,提醒我们在进行高压安全测试。第三,对于样品,首先要保证功能结构以及他的安装都是没有问题的。最后是测试时候要有必要的保护工具,比如绝缘首套和一些绝缘的鞋等等。

  举个具体的例子,绝缘电阻的测试,大家可能会认为这个比较简单,其实不简单,我们实际做绝缘电阻测试的时候,也发现了很多问题。首先,绝缘电阻要在总成和整车两个层面进行测试,总的来说,绝缘电阻测试要保证分总成和整车两个级别测试,而且测试工况要完整。对于绝缘电阻测试的依据主要是国标18384.1/3,还有ECE—R100。我们做绝缘电阻测试时候要注意的事项,第一,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,制订测试回路方案,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,采用国标18384.1方法进行测试。为保证测试精度,测试设备内阻不小于10。

  综上所述,包括这些关键技术和我们实际测试中的问题,我简单的总结一下,整车和总成高压安全的标准相对比较多,而且这些年也制订了很多这样的标准,但在高压安全测试上,有一些方法和细节还需要进一步的细化和补充。第二个,对于电动汽车的产品和充电设施安全标准也比较多,但是对开发、生产、维修、救援这些从业人员的触电防护的安全标准和规范比较少,需要制订。需要考虑燃料电池等新型电源系统的高压安全标准的制订。总之,高压安全工作很重要,需要做的工作很多。

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