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電動(dòng)汽車高壓電安全測(cè)試解讀

文檔作者：張渤鄒圣星范學(xué) 李高林文檔來(lái)源：深圳市比亞迪汽車有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月27日
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電動(dòng)汽車高壓電安全測(cè)試解讀
張渤，鄒圣星， 范學(xué)， 李高林
(深圳市比亞迪汽車有t~t&amp;amp;- ， 深圳518118)
摘要：介紹電動(dòng)汽車在高壓電安全測(cè)試方面的方法以及要求， 并結(jié)合某車型進(jìn)行測(cè)量。
關(guān)鍵詞： 電動(dòng)汽車； 高壓電安全測(cè)試：HV
中圖分類號(hào)：U469．72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1003—8639(2012)10—0048—06
Unscram bling High Voltage Safety Test of EV
ZHANG Bo，Z0U Sheng—xing，F(xiàn)AN Xue，LI Gao．1in
(Shenzhen BYD Auto Co．，Ltd．，Shenzhen 5181 18，China)
Abstract： The author briefly introduces the measurement and requirements of high voltage safety test of EV
with the example of some vehicle mode1．
Key words： EV；high voltage safety test；HV
隨著對(duì)能源的需求以及對(duì)環(huán)境保護(hù)的需求． 越
來(lái)越多的電動(dòng)汽車問(wèn)世， 人們也從最開(kāi)始的性能及
價(jià)格的關(guān)注轉(zhuǎn)移到了對(duì)品質(zhì)和安全的關(guān)注． 當(dāng)然。
作為整個(gè)電動(dòng)汽車的核心， 高壓電池、高壓回路以
及整個(gè)電動(dòng)汽車的安全是必不可少的。純電動(dòng)汽車
工作模式下最高電壓可達(dá)600 v左右， 對(duì)于如此高
的電壓， 消費(fèi)者在駕駛、充電或其他操作的時(shí)候。
如何保障其安全則是我們研究的重點(diǎn)。
本文主要介紹電動(dòng)汽車高壓部件在電安全方面
的要求及測(cè)試， 以確保消費(fèi)者在正常操作和誤操作
時(shí)都不會(huì)有觸電危險(xiǎn)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織為此制定了
ISO 6469系列高壓安全標(biāo)準(zhǔn)。本32~ -GB／T 18384
以及IS0 6469對(duì)電動(dòng)汽車安全設(shè)計(jì)中的電安全方面
進(jìn)行解讀。
1 GB／_r 18384標(biāo)準(zhǔn)解讀
1．1 電氣產(chǎn)品安全的意義
產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)必須能夠保證在正常使用和
可能的失效條件下， 不會(huì)對(duì)使用者產(chǎn)生觸電和其他
危險(xiǎn)， 不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生危害， 如火災(zāi)等。產(chǎn)品
在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)時(shí)， 對(duì)可能產(chǎn)生的危害， 應(yīng)提供雙重
的保護(hù)措施。
1．2 電壓等級(jí)及設(shè)備分類
1) 根據(jù)GB／T 18384-3— 2001， 把電壓分為2個(gè)
等級(jí)， 如表1所示。
2)設(shè)備等級(jí)分類：① I類設(shè)備， 即依靠基本
絕緣對(duì)帶電部件進(jìn)行防觸電保護(hù)， 并把這個(gè)設(shè)備中
外露可導(dǎo)電部件與保護(hù)導(dǎo)體相連的設(shè)備， 如圖1所
表1 電壓等級(jí)
電壓等級(jí)
工作電壓，v
直流系統(tǒng) (15 煢 )
注：Fills (root mean square)表示交流電壓的有效值。
L
N
圖1 I類設(shè)備
外殼
絕緣
示； ② Ⅱ 類設(shè)備， 即使用雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣進(jìn)行
防觸電保護(hù)的設(shè)備， 如圖2所示。
車載高壓部件一般包括： 電池包、DC—DC、驅(qū)
動(dòng)電機(jī)、空調(diào)壓縮機(jī)等高壓部件。這些部件都需要
進(jìn)行電安全測(cè)試。
1．3 高壓電器電安全要求
GB 18384中電安全試驗(yàn)主要項(xiàng)目有： 絕緣電
阻、絕緣耐壓、等電勢(shì)、防直觸等．ISO 6469中增
加了泄漏電流測(cè)試項(xiàng)目。具體解讀如下。
1．3．1 絕緣電阻
動(dòng)力電池(儲(chǔ)能裝置) 的絕緣電阻根據(jù)GB，]r
修改稿收稿日期：2012—08—22
作者簡(jiǎn)介：張渤(1988一)，女，本科，主要從事汽車零部件測(cè)試及研究T 作。
《汽車電器》2012年第10期
L
N
L
N
殼
差
量
圖2 Ⅱ 類設(shè)備
1 8384．1提供的公式進(jìn)行計(jì)算。其測(cè)試原理如圖3所示。
除高壓電池包外， 汽車高壓部件也需進(jìn)行絕緣
電阻試驗(yàn)， 其試驗(yàn)原理如圖4所示， 將整個(gè)高壓回
路連接在一起。測(cè)量回路與汽車底盤之間的絕緣
電阻。
U≈ s
●●-————一
Ur~ss
· 91·-—----—·—---一
注：RESS為可充電儲(chǔ)能裝置。
圖3 絕緣電阻測(cè)試原理圖
圖4 動(dòng)力系統(tǒng)絕緣電阻的測(cè)試原理圖
電
動(dòng)力系統(tǒng)絕緣電阻測(cè)試電壓根據(jù)GB 18384．3選
擇． 使用一個(gè)至少為動(dòng)力系統(tǒng)標(biāo)稱電壓1．5倍的試驗(yàn)
電壓或500V (DC) 電壓， 兩者取較高值， 施加電
壓時(shí)間應(yīng)足夠長(zhǎng)， 以獲得穩(wěn)定的讀數(shù)。表2為兩類
設(shè)備的絕緣電阻要求值。
表2 絕緣電阻要求值
注：絕緣電阻按照設(shè)備的標(biāo)稱電壓計(jì)算。
1．3．2 絕緣耐壓
絕緣耐壓主要考核產(chǎn)品在異常高壓下絕緣系統(tǒng)
的承受能力。當(dāng)設(shè)備不運(yùn)作時(shí)，x,-j-測(cè)試點(diǎn)施以一高
壓， 測(cè)試是否有絕緣破壞或電氣閃絡(luò)發(fā)生。
GB 18384中絕緣耐壓有3個(gè)等級(jí)。實(shí)際測(cè)試中
建議采用ISO 6469中絕緣耐壓的等級(jí)， 其將國(guó)標(biāo)中
Ⅱ 類設(shè)備的附加絕緣2U+2 250等級(jí)取消， 與雙重絕
緣等級(jí)合并為一個(gè)等級(jí)。具體測(cè)試要求見(jiàn)表3。
表3 絕緣耐壓試驗(yàn)電壓選擇
注：1)此處， 為最大工作電壓；2)也可選擇交流電
壓有效值的1-414倍的直流電壓作為試驗(yàn)電壓。
1．3．3 泄漏電流
當(dāng)電流經(jīng)過(guò)絕緣阻抗后溢出， 稱之為泄漏電
流．當(dāng)電流經(jīng)由人體接觸， 使電流經(jīng)過(guò)人體流向大
地． 即造成電氣傷害。泄漏電流測(cè)試與絕緣耐壓、
接地保護(hù)測(cè)試的不同之處在于被測(cè)設(shè)備是在運(yùn)行的
狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)試的， 其示意圖如圖5所示。泄漏回
路中會(huì)加上一個(gè)人體模擬阻抗電路， 可模擬在真實(shí)
情況下人體的阻抗。
圖5 泄漏電流測(cè)試示意圖
不論是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)還是地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)。泄漏
電流的標(biāo)準(zhǔn)因產(chǎn)品絕緣類型不同而有所不同。
“CLASS I、Ⅱ 、Ⅲ ” 主要考慮產(chǎn)品的絕緣系統(tǒng)，
源自IEC體系。簡(jiǎn)要介紹如下： CLASS I是指產(chǎn)品
的防觸電保護(hù)不僅依靠基本絕緣， 而且還包括接地
方式， 也即上文中的I類設(shè)備；CLASS 11是指產(chǎn)
品的防觸電保護(hù)不僅依靠基本絕緣， 而且還包括附
加的安全措施， 例如雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣， 但沒(méi)有
接地或依賴安裝條件的保護(hù)措施， 也即Ⅱ 類設(shè)備；
CLASS Ⅲ 是指產(chǎn)品的防觸電保護(hù)依靠電源電壓為安
全特低電壓(SELV)． 以保證其不會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)電壓。
泄漏電流可大致劃分為接地泄漏電流、外殼泄
漏電流與患者泄漏電流， 如表4所示。
I類設(shè)備不需要測(cè)量外殼泄漏電流(金屬外殼
必須進(jìn)行接地以提供觸電保護(hù))。由于金屬外殼已
在接地電阻測(cè)試中進(jìn)行過(guò)等電勢(shì)測(cè)試， 因此僅需測(cè)
試未接地的外殼。
《汽車電器》2o12年第10期
表4 泄漏電流的分類
分類 含義
接地泄漏
電流
外殼泄漏
電流
是指通過(guò)保護(hù)接地線流人接地端子的電流
是指人出沒(méi)被測(cè)設(shè)備時(shí)通過(guò)人體流過(guò)的電流
這里不包括因出沒(méi)接觸部而流人人體的電流
患耄 漏羹薹薷 薔 齲
患者測(cè)量 是指在正常使用狀態(tài)下． 患者在接觸部之間
電流 流過(guò)的非有意發(fā)生生理反應(yīng)的電流
對(duì)于Ⅱ類設(shè)備來(lái)說(shuō)， 所有外殼都未接地以提供
觸電保護(hù)， 因此必須進(jìn)行測(cè)試。
外殼泄漏電流有兩個(gè)流過(guò)途徑： “外殼一人
體一接地端子” 以及“外殼一人體一外殼”。請(qǐng)注
意， 為“外殼一人體一外殼” 時(shí)， 人必須觸摸兩處
1．5kQ
±0．1％
0．22uF± 1％
10kQ±O．1％
申0±．0 2％2 F上
隔離的電絕緣封閉部分(也就是完全隔離)。
模擬人體試驗(yàn)用網(wǎng)絡(luò)的選擇， 測(cè)試中推薦使用
IEC 60990規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)C進(jìn)行測(cè)試， 當(dāng)然也可商討使
用其他網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試。網(wǎng)絡(luò)C的原理如圖6所示
泄漏電流大小的確定： ① 按相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)GB／
T18488．1— 2006 《電動(dòng)汽車用電機(jī)及其控制器第一
部分：技術(shù)條件》的要求為5 mA；② GB 4706．1的
要求為不應(yīng)超過(guò)下述值：對(duì)I類便攜式器具0．75 1TIA．
對(duì)1I類器具0．25 mA， 因電動(dòng)汽車在非充電狀態(tài)的
防護(hù)等級(jí)等同于lI類設(shè)備， 故建議泄漏電流要求值
選取為O．25 1TIA
1．3．4 防直觸
整車高壓部件的安裝要滿足防護(hù)要求． 外殼要
滿足防人身直接碰觸而受到的電擊危害。如圖7所示。
1．5kn
±O．1％
0．22UF± l％
1OkQ±O．1％
5
+。．
00g l
％ 申 蟲(chóng)
一 l 芊uF±1％
V
可兼容知覺(jué)／反應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)(ON1) 可兼容放棄的網(wǎng)絡(luò)(ON2)
圖6 網(wǎng)絡(luò)C的原理圖
以下為可能遇到的危險(xiǎn)：① 手指可通過(guò)產(chǎn)品上
的孔接觸到帶危險(xiǎn)電壓的零部件， 外部的小導(dǎo)體
(如手鏈)可通過(guò)小孔接觸帶有危險(xiǎn)電壓的零部件；
⑦ 帶危險(xiǎn)電壓的元件與安全低電壓之間的絕緣被擊
穿，使可接觸的零部件帶上危險(xiǎn)電壓； ⑧ 電容的放
電； ④ 接地不良。
常規(guī)的防直觸有2類： 防手指觸摸、防金屬探
針觸摸(例如維修工具)。IPXXD： 防金屬探針接
近。IPXXB： 防止手指接近。GB 4208中對(duì)以上兩
種防護(hù)等級(jí)測(cè)試方法的要求如表5所示。
表5 試具的尺寸要求
附加字母 試具 試驗(yàn)用力，N
B
=， ==== 鉸接試指1
t材N- (金屬) 80
10± l
D
?一。； j ：2? ?
． 約100 ＼ 100±0 2 ～
l’ 棱邊去毛刺、_l
手 、(÷ 剛 試驗(yàn)線
(絕緣材料) 擋盤(絕緣材料) (金屬)
1±0．1
1．3．5 等電勢(shì)
等電勢(shì)是指屬于高壓部件暴露的導(dǎo)電部件(如
外殼保護(hù)蓋， 分隔墻)互相連在一起， 并連到車輛
5D 《汽車電器》2012年第10期
圖7 防護(hù)性示意圖
地線上。對(duì)于屬于高壓部件的導(dǎo)電蓋子或外殼， 應(yīng)
達(dá)到足夠低的等電勢(shì)?？梢圆捎脤?dǎo)線(編織帶) 連
接高壓零部件的外殼跟地， 以達(dá)到等電勢(shì)； 零部件
也可以使用支架與車身相連達(dá)到等電勢(shì)。
如果高壓部件的蓋子或外殼由若干單獨(dú)的部件
組成． 那么在蓋子或外殼表面的任何位置均應(yīng)滿足
等電勢(shì)要求。2 m內(nèi)的兩個(gè)裸露部件的測(cè)量， 可通
過(guò)這兩部件的電壓降和電流進(jìn)行計(jì)算。
當(dāng)兩高壓部件在2 m之內(nèi)， 其高壓部件之間的
等電勢(shì)電阻≤ 100 mQ ； 不考慮距離， 高壓部件至車
身地任何一點(diǎn)之間的等電勢(shì)電阻≤ 100 mQ ： 高壓部
件至其最近車身地之間的等電勢(shì)電阻應(yīng)≤40 nl13,；
非直連車身地的高壓部件， 與其相鄰支架或其它接
觸部件之間的等電勢(shì)電阻≤ 10 mn。
圖8為等電勢(shì)的測(cè)試方法。等電勢(shì)測(cè)試也稱為
圖8 測(cè)試參考圖
如
)

圖18 充電狀態(tài)下的泄漏電流測(cè)試
類設(shè)備。對(duì)于Ⅱ類設(shè)備， 需測(cè)試外殼泄漏電流， 測(cè)
試時(shí)建議上電、怠速， 測(cè)試原理圖如圖19~)T示。
圖19 非充電狀態(tài)下的泄漏電流測(cè)試
無(wú)論電動(dòng)汽車在哪種狀態(tài)下。均需要測(cè)試導(dǎo)電
外殼之間的泄漏電流， 測(cè)試原理如圖20所示。
圖20 導(dǎo)電外殼之間的泄漏電流測(cè)試示意圖
以上所有的電安全試驗(yàn)． 建議在最嚴(yán)酷條件下
開(kāi)展， 例如下雨天。
3 結(jié)束語(yǔ)
電動(dòng)汽車的安全是眾人關(guān)注的焦點(diǎn)． 只有滿足
了標(biāo)準(zhǔn)中的安全規(guī)定， 才能保障車主的使用安全。
本文僅解讀了電安全部分， 其它如機(jī)械安全、化學(xué)
安全、物理安全、氣候安全等部分限于篇幅， 未進(jìn)
行闡述。
參考文獻(xiàn)：
[1】ISO DIS 6469—3— 20O9， 電動(dòng)道路車輛安全要求第3部
分： 防止人員觸電fS1．
[2】ISO DIS 6469—1— 2009， 電動(dòng)道路車輛安全要求第1部
分： 車載儲(chǔ)能裝置『S1．
【3]GB／T 18384．1～2001，電動(dòng)汽車安全要求第1部分：車
載儲(chǔ)能裝置[S】．
[4】GB／T 18384_3— 2OO1，電動(dòng)汽車安全要求第3部分：人
員觸電防護(hù)[S】．
[5】IEC 61851，電動(dòng)車輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng)[S】．
附： 審稿意見(jiàn)及作者回復(fù)
1) 網(wǎng)上下載的GB／T 183845~準(zhǔn)文本中有“本
標(biāo)準(zhǔn)不適用于指導(dǎo)電動(dòng)汽車的裝配、維護(hù)和修理”，
這與論文內(nèi)容是否有點(diǎn)沖突?
回復(fù)： GB／T 18384是一份電動(dòng)汽車安全設(shè)計(jì)
指導(dǎo)規(guī)范。我們本次的論文課題為《電動(dòng)汽車高壓
電安全測(cè)試解讀》， 測(cè)試是為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)， 故論文
的內(nèi)容與標(biāo)準(zhǔn)不沖突。GB標(biāo)準(zhǔn)是設(shè)計(jì)要求， 論文
是解讀測(cè)試． 是為了驗(yàn)證產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。GB標(biāo)
準(zhǔn)中規(guī)定的其它安全設(shè)計(jì)要求， 限于篇幅， 未進(jìn)行
解讀。另外， 已去掉文中“維修” 的內(nèi)容， 僅保留
了消費(fèi)者的相關(guān)使用內(nèi)容。
2) 國(guó)家還有GB／T 19751— 2O05． 也是關(guān)于這
方面的標(biāo)準(zhǔn)， 為何沒(méi)有參考和引用?
回復(fù)： GB／T 19751— 2O05中的高壓電安全標(biāo)
準(zhǔn)-G 是參考GB／T 18384． 所以GB／T 18384為源頭
標(biāo)準(zhǔn)。
3) 文中．提72．的“碰撞時(shí)的高壓安全” 是制定
電動(dòng)車輛安全標(biāo)準(zhǔn)等全球標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)合國(guó)專門機(jī)構(gòu)
“世界車輛法規(guī)協(xié)調(diào)論壇(W P29)” 的碰撞安全工
作組“GI：kSP” 在2009A~-12月舉行的第46次會(huì)議上，
通過(guò)的電動(dòng)車輛國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)修正案中的內(nèi)容。在
這方面， 想聽(tīng)聽(tīng)作者的高見(jiàn)。
回復(fù)： 關(guān)于碰撞安全。我本人不是負(fù)責(zé)此方面
的， 故對(duì)此了解不深． 不方便對(duì)此進(jìn)行評(píng)論。我們
有汽車安全方面的專家， 后續(xù)如有機(jī)會(huì)可以邀請(qǐng)其
做評(píng)論。
(編輯孫韶華)
本刊變更簡(jiǎn)訊
經(jīng)多方考慮，并報(bào)湖南省新聞出版局備案，本
刊2013年作以下調(diào)整：
1) 為避開(kāi)節(jié)假日讀者延遲收到雜志的情況，
2013~#1月份起將雜志出版日期從原來(lái)的每月1日調(diào)整
為每月20日出版。
2)《汽車電器》是一本技術(shù)性較強(qiáng)的期刊，為方
便讀者使用查閱、收藏資料。本刊從2011年第5期開(kāi)
始至今，按內(nèi)容或車型等分類推出系列專刊，正文也
從2009年的59頁(yè)調(diào)整到67頁(yè)， 有些期甚至更多頁(yè)碼。
為應(yīng)對(duì)編輯、組稿及紙張等成本的上漲，從2O13年1
月起將每期雜志價(jià)格調(diào)整為10元。全年120元。
2013年，我們將更加努力，在內(nèi)容上下功夫，
以不負(fù)讀者的厚望與支持!
汽車電器雜志社
《汽車電器》2。12年第10期

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