混动与电动车辆安全测试及新能源汽车电气安全标准

混动与电动车辆的测试：新能源汽车电气安全标准

--电动或半电动驱动车辆的安全和功能诊断（二）

高压系统工作的三级资质：新能源汽车电气安全标准

第 1 阶段 - 非电气工作：

（要求：经过适当指导的人员，EuP1。） HV 组件的安全操作。 了解 HV 组件的设计、操作模式和识别，但未对这些内容做过技术电气方面工作。

第 2 阶段 - 在没有电压的情况下工作：

（要求：有资格在断电状态下在高压系统上工作的人员，FHV）

第 3 阶段 - 处理带电组件：

（要求：有资格在通电状态下在高压系统上工作的人员）。 将第 2 阶段更进一步，处理带电组件需要理论和实践知识

安全法规和测试指令-新能源汽车电气安全标准

国际标准化组织 (ISO) 在除电气和电子工程以外的所有领域制定国际标准,国际电工委员会 (IEC) 负责的电气和电子工程,国际电信联盟 (ITU) 负责电信工程。这三个组织组成了世界标准合作组织 (WSC)。

ISO TC22

（技术委员会）SC21 涉及电动汽车的一般标准化，IEC TC69尤其是相关的电气元件。

联合国欧洲经济委员会 (UN-ECE)。 ECE 法规是国际公认的、统一的车辆技术法规以及机动车辆中包含的组件和设备的集合。 自 1997 年起，非欧洲国家也可以采用该协议。 ECE 法规在车辆和部件的批准方面具有决定性作用。

联合国欧洲经济委员会 R100

法规编号：联合国欧洲经济委员会第 100 条：关于批准车辆对电动传动系统的具体要求的统一规定，1996 年 8 月 23 日的第一版，2013 年 7 月 15 日的最后一系列 (02) 修订，大多数 最近 [2015/505]。 该法规定义了电动汽车在运行过程中与任何充电设备分离的电力推进的安全要求，对高压安全测试具有决定性意义。-ISO TC22标准

ECE R100 是欧洲和其他国家高压系统车辆型式试验的有效法规采用该法规的国家（苏联、美国、加拿大和以色列的所有非欧洲继承国）。 在某种程度上，IEC 标准中规定的安全要求超出了 ECE R100 的要求，其中并非所有高压安全问题都得到解决。 因此，制造商在任何情况下都应考虑 IEC 标准。

符合 UNECE R100 的电气安全要求-ECE R100

1) 乘客舱和行李箱中的所有活动部件必须满足防护等级 IPXXD以及所有其他区域的IPXXB。

2) 所有外露的导电部件——如导电屏障和导电外壳——必须可靠接地，以确保防止因间接接触而引起的电击，以免发生危险电位。在这方面，事故预防法规和 UNECE R100 都规定任意两个可触摸导电部件之间的最大电阻在 0.2 A 时小于 100 mΩ。

3) 用高压符号识别高压元件

4) 高压母线电缆必须配备橙色外护套。

5) 相对于工作电压，以下要求适用于电力传动系统的绝缘电阻母线接地：

> 100 Ω / V 对于直流母线，如果它与交流母线电气隔离

> 100 Ω / V 对于交流母线，如果它受到以下保护：

两层或多层固体绝缘、隔离屏障或外壳

b) 机械坚固的保护装置，在使用寿命期间具有适当的耐用性，例如： 电机外壳

> 500 Ω / V 对于交流母线和与其连接的任何直流母线

用于测试符合 UNECE R100 安全要求的合适测量方法和仪器

ECE R100检查接地连接的电阻 – 要求：< 100 mΩ at 0.2A

在 0.2 A 时，接地电阻必须小于 100 mΩ。 因此，必须使用测量仪器进行电阻测量，该测量仪器产生至少 0.2 A 的测量电流，并且还能够测量毫欧范围内的电阻。

事故预防法规和 UNECE R100 规定测量电流至少为 0.2 A。由于以下事实：

电阻随着电流的增加而增加，汽车制造商还指定使用更高的电流值进行测试，例如 1 A。

使用普通的 2 线测量方法无法对小电阻值进行足够精确的测量。

该方法测量已知电流源 I 超过待测电阻 Rt 的电压降。 阻力是

然后使用欧姆定律计算：R = U / I。但是，电压不是在电阻 Rt 上测量的，而是在电阻总和或电流源上测量的，即在 Rt + Rcbl 上，其中 Rcbl = Σ（电缆、螺钉或插头 连接器）

4 线测量，也称为开尔文测量，是一种合适的测量方法。 在这种情况下，测量电流通过两根导线施加到被测设备，而电压降则通过两根单独的导线直接在被测设备上测量。

相对于测量电流 I，流过高阻电压表的电流 IU 可以忽略不计。 与被测设备上的电压降相比，测量电缆上的电压降也可以忽略不计。 此外，电流源 I 与 Rt 无关。 因此仅测量电阻 Rt 上的电压。 然后电阻计算为 Rt = U / I。

测量绝缘电阻的程序

EV 运行期间在高压系统上工作时防止直接接触是通过有源组件（高压电缆和高压插头连接器，如果适用）上使用的绝缘具有足够的电阻来确保的。 除此之外，一个集成的绝缘监测设备在运行期间监测高压系统。 这是为了检测任何故障电流并防止对用户可能造成的危险。

绝缘电阻必须通过计算来测量或确定。 每个零件的测量值或必须使用任何给定高压母线的截面进行计算； 这被称为“单独测量”。

外源直流电测量方法：

使用可施加直流电压的测量仪器，该电压高于母线的工作电压电压。 在至少 50% 的工作电压下在有源元件和接地之间进行测量。 这些测量仪器被称为绝缘电阻测量或测试仪器。

车辆电池直流电测量方法：

此测量使用 Ri ≥ 10 MΩ 的电压表。首先，在电池插座 (Vb) 以及 HV 母线的正极和负极（分别为 V1 和 V2）处测量电压。 如果 V1 ≥ V2，则在 HV 负极和地之间连接一个已知的参考电阻，并测量 V1'。

内部电阻计算如下。Ri = Ro * (Vb/V1' – Vb/V1) 或 Ri = Ro * Vb * (1/V1' – 1/V1)绝缘电阻计算如下： Rins = Ri/Vb。

等电位测试

如果 V2 > V1，测量和计算类似，但在 HV plus 和接地之间使用参考电阻：Ri = Ro * Vb * (1/V2' – 1/V2)。

第二种测量方法不需要任何外部电压源，但需要多次测量，确定发生了哪种情况并进行计算。 因此，在没有自带电压源的测量仪器可用于测量绝缘电阻的情况下，它更像是一种临时解决方案。

METRAHIT IM 电子驱动一体机-等电位测试

Gossen Metrawatt 的 等电位测试 万用表METRAHIT IM E-Drive 就是一个合适的测量仪器的例子。它结合了四个仪器合二为一：万用表，测试接地的毫欧表，绝缘测试仪，测量绝缘电阻和带有额外线圈适配器 XTRA 的匝间短路测试仪。毫欧测量可以在 UNECE R100 规定的最低要求 200 mA 以及相当高的 1 A 测量电流下进行，从而提高测量可靠性。由于连接处的材料和温度差异而产生的热电压可能会影响测量结果。

它配备了针对相关测量范围的自动热电压补偿。METRAHIT H+E CAR 的 4 线或开尔文测量是通过测量电缆进行的，带有弹簧加载测试尖端的鳄鱼夹或探针，即使在不导电的情况下也能实现可靠接触表面。绝缘电阻测量是在兆欧功能的帮助下使用可选测试进行的，电压为 50、100、250、500 和 1000 V。任何干扰电压都会自动检测并显示。

使用测试探头上的 START/STOP 键可以方便地开始和停止测量。附加的 STORE 键测试探头上用于存储单个测量值（非常人性化）。

可借助极化指数 (PI) 和介电吸收率 (DAR) 检查绝缘老化状态。 除此之外，METRAHIT IM E-DRIVE 还包括万用表功能，用于测量电压、电流、电阻、电容、连续性、二极管、频率、转速和占空比，以及使用 TC 或 PT100/1000 传感器进行温度测量。 电流和电压是针对 AC、CD 和 AC+DC 测量的带宽分别为 10 和 100 kHz TRMS。

通过按 STORE 键或自动将单个测量值快速可靠地存储到仪器中通过数据保持功能。通过集成的蓝牙端口实时传输测量值或读取测量数据存储器。 Windows IZYTRONIQ 软件和 METRALOG 应用程序可用于测量数据的存储、可视化和进一步处理，以及生成测试报告。由于独特的锂聚合物快换电池，该仪器独立于电源且可移动单元格，因此可以在任何位置使用。电池使用随附的 2 A USB 插入式电源组或任何其他标准 USB 电源组进行外部充电。使用电源模块而不是电池组操作仪器的选项允许连续操作。 Gossen Metrawatt 一直非常重视用户和仪器本身的安全。该仪器符合 IEC 61010 的测量类别 CAT IV 600 V / CAT III 1000 V。高达 600 V 的过载保护和毫欧测量范围的高质量保险丝保护仪器和用户。

匝间短路测试

电机中出现的问题，无论是否涉及电动机或发电机，都可能是由电气或机械原因引起的。 电气原因包括绕组、控制器或电子设备中的故障。 绝缘电阻测量检测绕组和外壳之间的绝缘故障。 通过比较多相电动机中绕组的电气特性，可以很容易地检测到线圈内的匝间短路。 带有可选线圈适配器 XTRA 的 万用表METRAHIT IM EDRIVE 使用 1 kV 浪涌电压进行测试（浪涌测试）。 通过这种方式，检测到仅在施加工作电压时才会出现的缺陷。

等电位测试 万用表METRAHIT IM EDRIVE

IM E-DRIVE 随附的橡胶皮套及其坚固的硬壳是橙色的，就像车辆中高压电缆的绝缘层一样。 该外壳可容纳仪器和所有随附的附件：一个探头、一个 Kelvin 夹和探头各一个、一对测量电缆、一个可充电电池和一个带 USB 充电电缆的插入式电源组。 箱子还有实用的储物箱，用于存放可选配件，例如额外的电池或电源组。

METRAHIT IM E-DRIVE 配备了一个集成的蓝牙端口，用于连接数据处理系统。未来的计划包括增加一个 WiFi 端口和一个带有 USB 数据接口的网络模块。选定的客户将还提供用于集成到专有应用程序和系统的接口协议。

该仪器的供货范围还包括 IZYTRONIQ 数据库软件，该软件具有 Business Starter 许可证

版本。该软件使管理设备、机器、系统和医疗设备以及使用双树结构的位置以及检查员、测试仪器、目录和序列成为可能。与测试/测量仪器的数据交换是双向的。推送打印功能也支持通过蓝牙将测量值从仪器传输到软件。报告编辑器可用于个性化测试报告模板、将报告保存为 Word 和 PDF 文件、插入公司徽标和签名以及使用 Microsoft Word 自由编辑报告。

审核编辑 黄昊宇