混動與電動車輛的測試：新能源汽車電氣安全標準

--電動或半電動驅(qū)動車輛的安全和功能診斷（二）

高壓系統(tǒng)工作的三級資質(zhì)：新能源汽車電氣安全標準

第 1 階段 - 非電氣工作：

（要求：經(jīng)過適當指導的人員，EuP1。） HV 組件的安全操作。 了解 HV 組件的設(shè)計、操作模式和識別，但未對這些內(nèi)容做過技術(shù)電氣方面工作。

第 2 階段 - 在沒有電壓的情況下工作：

（要求：有資格在斷電狀態(tài)下在高壓系統(tǒng)上工作的人員，FHV）

第 3 階段 - 處理帶電組件：

（要求：有資格在通電狀態(tài)下在高壓系統(tǒng)上工作的人員）。 將第 2 階段更進一步，處理帶電組件需要理論和實踐知識

安全法規(guī)和測試指令-新能源汽車電氣安全標準

國際標準化組織 (ISO) 在除電氣和電子工程以外的所有領(lǐng)域制定國際標準,國際電工委員會 (IEC) 負責的電氣和電子工程,國際電信聯(lián)盟 (ITU) 負責電信工程。這三個組織組成了世界標準合作組織 (WSC)。

ISO TC22

（技術(shù)委員會）SC21 涉及電動汽車的一般標準化，IEC TC69尤其是相關(guān)的電氣元件。

聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會 (UN-ECE)。 ECE 法規(guī)、統(tǒng)一的車輛技術(shù)法規(guī)以及機動車輛中包含的組件和設(shè)備的集合。 自 1997 年起，非歐洲國家也可以采用該協(xié)議。 ECE 法規(guī)在車輛和部件的批準方面具有決定性作用。

聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會 R100

法規(guī)編號：聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會第 100 條：關(guān)于批準車輛對電動傳動系統(tǒng)的具體要求的統(tǒng)一規(guī)定，1996 年 8 月 23 日的第一版，2013 年 7 月 15 日的最后一系列 (02) 修訂，大多數(shù) 最近 [2015/505]。 該法規(guī)定義了電動汽車在運行過程中與任何充電設(shè)備分離的電力推進的安全要求，對高壓安全測試具有決定性意義。-ISO TC22標準

ECE R100 是歐洲和其他國家高壓系統(tǒng)車輛型式試驗的有效法規(guī)采用該法規(guī)的國家（蘇聯(lián)、美國、加拿大和以色列的所有非歐洲繼承國）。 在某種程度上，IEC 標準中規(guī)定的安全要求超出了 ECE R100 的要求，其中并非所有高壓安全問題都得到解決。 因此，制造商在任何情況下都應考慮 IEC 標準。

符合 UNECE R100 的電氣安全要求-ECE R100

1) 乘客艙和行李箱中的所有活動部件必須滿足防護等級 IPXXD以及所有其他區(qū)域的IPXXB。

2) 所有外露的導電部件——如導電屏障和導電外殼——必須可靠接地，以確保防止因間接接觸而引起的電擊，以免發(fā)生危險電位。在這方面，事故預防法規(guī)和 UNECE R100 都規(guī)定任意兩個可觸摸導電部件之間的最大電阻在 0.2 A 時小于 100 mΩ。

3) 用高壓符號識別高壓元件

4) 高壓母線電纜必須配備橙色外護套。

5) 相對于工作電壓，以下要求適用于電力傳動系統(tǒng)的絕緣電阻母線接地：

> 100 Ω / V 對于直流母線，如果它與交流母線電氣隔離

> 100 Ω / V 對于交流母線，如果它受到以下保護：

1. 兩層或多層固體絕緣、隔離屏障或外殼

b) 機械堅固的保護裝置，在使用壽命期間具有適當?shù)哪陀眯裕纾?電機外殼

> 500 Ω / V 對于交流母線和與其連接的任何直流母線

用于測試符合 UNECE R100 安全要求的合適測量方法和儀器

ECE R100 檢查接地連接的電阻 – 要求：< 100 mΩ at 0.2A

在 0.2 A 時，接地電阻必須小于 100 mΩ。 因此，必須使用測量儀器進行電阻測量，該測量儀器產(chǎn)生至少 0.2 A 的測量電流，并且還能夠測量毫歐范圍內(nèi)的電阻。

事故預防法規(guī)和 UNECE R100 規(guī)定測量電流至少為 0.2 A。由于以下事實：

電阻隨著電流的增加而增加，汽車制造商還使用更高的電流值進行測試，例如 1 A。

使用普通的 2 線測量方法無法對小電阻值進行足夠精確的測量。

該方法測量已知電流源 I 超過待測電阻 Rt 的電壓降。 阻力是

然后使用歐姆定律計算：R = U / I。但是，電壓不是在電阻 Rt 上測量的，而是在電阻總和或電流源上測量的，即在 Rt + Rcbl 上，其中 Rcbl = Σ（電纜、螺釘或插頭 連接器）

4 線測量，也稱為開爾文測量，是一種合適的測量方法。 在這種情況下，測量電流通過兩根導線施加到被測設(shè)備，而電壓降則通過兩根單獨的導線直接在被測設(shè)備上測量。

相對于測量電流 I，流過高阻電壓表的電流 IU 可以忽略不計。 與被測設(shè)備上的電壓降相比，測量電纜上的電壓降也可以忽略不計。 此外，電流源 I 與 Rt 無關(guān)。 因此僅測量電阻 Rt 上的電壓。 然后電阻計算為 Rt = U / I。

測量絕緣電阻的程序

EV 運行期間在高壓系統(tǒng)上工作時防止直接接觸是通過有源組件（高壓電纜和高壓插頭連接器，如果適用）上使用的絕緣具有足夠的電阻來確保的。 除此之外，一個集成的絕緣監(jiān)測設(shè)備在運行期間監(jiān)測高壓系統(tǒng)。 這是為了檢測任何故障電流并防止對用戶可能造成的危險。

絕緣電阻必須通過計算來測量或確定。 每個零件的測量值或必須使用任何給定高壓母線的截面進行計算； 這被稱為“單獨測量"。

1. 外源直流電測量方法：

使用可施加直流電壓的測量儀器，該電壓高于母線的工作電壓電壓。 在至少 50% 的工作電壓下在有源元件和接地之間進行測量。 這些測量儀器被稱為絕緣電阻測量或測試儀器。

2. 車輛電池直流電測量方法：

此測量使用 Ri ≥ 10 MΩ 的電壓表。首先，在電池插座 (Vb) 以及 HV 母線的正極和負極（分別為 V1 和 V2）處測量電壓。 如果 V1 ≥ V2，則在 HV 負極和地之間連接一個已知的參考電阻，并測量 V1'。

內(nèi)部電阻計算如下。Ri = Ro * (Vb/V1' – Vb/V1) 或 Ri = Ro * Vb * (1/V1' – 1/V1)絕緣電阻計算如下： Rins = Ri/Vb。

等電位測試

如果 V2 > V1，測量和計算類似，但在 HV plus 和接地之間使用參考電阻：Ri = Ro * Vb * (1/V2' – 1/V2)。

第二種測量方法不需要任何外部電壓源，但需要多次測量，確定發(fā)生了哪種情況并進行計算。 因此，在沒有自帶電壓源的測量儀器可用于測量絕緣電阻的情況下，它更像是一種臨時解決方案。

METRAHIT IM 電子驅(qū)動一體機-等電位測試

Gossen Metrawatt 的 等電位測試 萬用表METRAHIT IM E-Drive 就是一個合適的測量儀器的例子。它結(jié)合了四個儀器合二為一：萬用表，測試接地的毫歐表，絕緣測試儀，測量絕緣電阻和帶有額外線圈適配器 XTRA 的匝間短路測試儀。毫歐測量可以在 UNECE R100 規(guī)定的要求 200 mA 以及相當高的 1 A 測量電流下進行，從而提高測量可靠性。由于連接處的材料和溫度差異而產(chǎn)生的熱電壓可能會影響測量結(jié)果。

它配備了針對相關(guān)測量范圍的自動熱電壓補償。METRAHIT H+E CAR 的 4 線或開爾文測量是通過測量電纜進行的，帶有彈簧加載測試的鱷魚夾或探針，即使在不導電的情況下也能實現(xiàn)可靠接觸表面。絕緣電阻測量是在兆歐功能的幫助下使用可選測試進行的，電壓為 50、100、250、500 和 1000 V。任何干擾電壓都會自動檢測并顯示。

使用測試探頭上的 START/STOP 鍵可以方便地開始和停止測量。附加的 STORE 鍵測試探頭上用于存儲單個測量值（非常人性化）。

萬用表METRAHIT IM EDRIVE

可借助極化指數(shù) (PI) 和介電吸收率 (DAR) 檢查絕緣老化狀態(tài)。 除此之外，METRAHIT IM E-DRIVE 還包括萬用表功能，用于測量電壓、電流、電阻、電容、連續(xù)性、二極管、頻率、轉(zhuǎn)速和占空比，以及使用 TC 或 PT100/1000 傳感器進行溫度測量。 電流和電壓是針對 AC、CD 和 AC+DC 測量的帶寬分別為 10 和 100 kHz TRMS。

通過按 STORE 鍵或自動將單個測量值快速可靠地存儲到儀器中通過數(shù)據(jù)保持功能。通過集成的藍牙端口實時傳輸測量值或讀取測量數(shù)據(jù)存儲器。 Windows IZYTRONIQ 軟件和 METRALOG 應用程序可用于測量數(shù)據(jù)的存儲、可視化和進一步處理，以及生成測試報告。由于鋰聚合物快換電池，該儀器獨立于電源且可移動單元格，因此可以在任何位置使用。電池使用隨附的 2 A USB 插入式電源組或任何其他標準 USB 電源組進行外部充電。使用電源模塊而不是電池組操作儀器的選項允許連續(xù)操作。 Gossen Metrawatt 一直非常重視用戶和儀器本身的安全。該儀器符合 IEC 61010 的測量類別 CAT IV 600 V / CAT III 1000 V。高達 600 V 的過載保護和毫歐測量范圍的高質(zhì)量保險絲保護儀器和用戶。

匝間短路測試

電機中出現(xiàn)的問題，無論是否涉及電動機或發(fā)電機，都可能是由電氣或機械原因引起的。 電氣原因包括繞組、控制器或電子設(shè)備中的故障。 絕緣電阻測量檢測繞組和外殼之間的絕緣故障。 通過比較多相電動機中繞組的電氣特性，可以很容易地檢測到線圈內(nèi)的匝間短路。 帶有可選線圈適配器 XTRA 的 萬用表METRAHIT IM EDRIVE 使用 1 kV 浪涌電壓進行測試（浪涌測試）。 通過這種方式，檢測到僅在施加工作電壓時才會出現(xiàn)的缺陷。

等電位測試 萬用表METRAHIT IM EDRIVE

IM E-DRIVE 隨附的橡膠皮套及其堅固的硬殼是橙色的，就像車輛中高壓電纜的絕緣層一樣。 該外殼可容納儀器和所有隨附的附件：一個探頭、一個 Kelvin 夾和探頭各一個、一對測量電纜、一個可充電電池和一個帶 USB 充電電纜的插入式電源組。 箱子還有實用的儲物箱，用于存放可選配件，例如額外的電池或電源組。

METRAHIT IM E-DRIVE 配備了一個集成的藍牙端口，用于連接數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。未來的計劃包括增加一個 WiFi 端口和一個帶有 USB 數(shù)據(jù)接口的網(wǎng)絡(luò)模塊。選定的客戶將還提供用于集成到專有應用程序和系統(tǒng)的接口協(xié)議。

該儀器的供貨范圍還包括 IZYTRONIQ 數(shù)據(jù)庫軟件，該軟件具有 Business Starter 許可證

版本。該軟件使管理設(shè)備、機器、系統(tǒng)和醫(yī)療設(shè)備以及使用雙樹結(jié)構(gòu)的位置以及檢查員、測試儀器、目錄和序列成為可能。與測試/測量儀器的數(shù)據(jù)交換是雙向的。推送打印功能也支持通過藍牙將測量值從儀器傳輸?shù)杰浖?。報告編輯器可用于個性化測試報告模板、將報告保存為 Word 和 PDF 文件、插入公司徽標和簽名以及使用 Microsoft Word 自由編輯報告。