對NB/ T 33001 201X 標準草案中部分技術問題的思考

陳永強，張序星，蘇少銳

(1.威凱檢測技術有限公司，廣東廣州 510663；2.中國電器科學研究院有限公司，廣東廣州 510663；3.威凱認證檢測有限公司，廣東廣州 510663)

對NB/ T 33001 201X 標準草案中部分技術問題的思考

陳永強1，張序星2，蘇少銳3

(1.威凱檢測技術有限公司，廣東廣州 510663；2.中國電器科學研究院有限公司，廣東廣州 510663；3.威凱認證檢測有限公司，廣東廣州 510663)

對NB/T 33001-201X《電動汽車非車載傳導式充電機技術條件》標準草案中部分技術問題：產品環境適應性中關于工作環境溫度、海拔高度對安全指標的影響、金屬件鹽霧試驗、外殼防護等級進行了分析和討論。同時就“急停裝置是否需要取消？”、“介電強度試驗是否加入直流試驗要求？”、“對標準是否需要引入‘電流不平衡度’指標”、“目前技術條件下可靠性的要求是否需要保留？”4個問題闡述了技術觀點和理由。

電動汽車；非車載傳導式充電機；環境適應性

0 引言

2015年底GB/T 18487.1-2015 《電動汽車傳導充電系統 第1部分: 通用要求》已經正式發布。能源行業標準NB/T 33001-2010《電動汽車非車載傳導式充電機技術條件》經過6年的實踐也急需修訂，日前NB/T 33001-201X標準修訂組在河南許昌召開了第一次工作組會議。對標準草案中部分技術問題，作者做了如下思考。

1 關于環境適應性的一些思考

1.1 工作環境溫度的修改建議

NB/T 33001-2010中規定的工作環境溫度是-20～50 ℃，但是該溫度規定受到了業內廣泛質疑。GB/T 4797.1-2005《電工電子產品自然環境條件 溫度和濕度》將中國劃分為寒冷、寒冷I、寒冷II、暖溫、干熱、亞濕熱、濕熱共7種氣候類型。表1是7種氣候類型的中國典型城市。

電工電子產品的工作環境溫度需要從“日平均值的年極值”、“年極值”和“絕對極值”3類參數去考慮。中國7種氣候類型的溫度數據如表2所示。長期暴露在戶外達幾年的產品，可以預期它會短期遇到比“日平均值的年極值”更加極端的氣溫和更加極端的溫、濕度組合環境條件。低溫“年極值”的出現時間通常為10 h左右，而高溫“年極值”的出現時間更短，通常為5 h。因此，從統計的角度來看，低溫“年極值”出現的概率約為0.1%，而高溫“年極值”出現的概率為0.05%。“絕對極值”的出現情況則極少，而且出現的時間也很短。但是從特殊應用中予以考慮，如類似通信設備在最惡劣氣候條件下也需要有效運行。建議采用“絕對極值”作為NB/T 33001-201X規定的工作環境溫度的數據來源。

表1 7種氣候類型的中國典型城市

表2 中國7種氣候類型的溫度數據 ℃

還需要補充一點：上述所有數據都來源于氣象學中的氣溫數據。氣象學中所說的氣溫，指在野外空氣流通、不受太陽直射下測得的空氣溫度。人工氣象觀測中，為了避免太陽的直接輻射，測量溫度的溫度表和傳感器放置在百葉箱中。百葉箱的門朝北開，是為了防止觀測時陽光直接照射箱內的儀器。把百葉箱漆成白色，可以將投射在百葉箱上的陽光基本上都反射掉。而且白色不容易吸熱。生活在城市中的人們，四周是混凝土建筑，地面是柏油馬路，成排的高層建筑會影響到日照和溫度的監測。而且由于城市的熱島效應，一般體感溫度都要比氣象學溫度高出2～3 ℃，在能被太陽直射到的地方更甚。

結合國內電動汽車使用區域和動力電池高、低溫特性等，建議工作環境溫度修改為-30～55 ℃。

1.2 海拔高度對安全指標的影響

NB/T 33001-2010中規定的海拔高度是不大于1 000 m。GB/T 4797.2-2005《電工電子產品自然環境條件 第2部分：海拔與氣壓、水深與水壓》中指出：隨著海拔升高，氣壓降低，空氣減少，以空氣對流和傳導方式散熱的產品和設備的散熱效率降低，影響冷卻效果，致使溫升升高。實驗表明：海拔每升高1 000 m，電暈電壓和絕緣電氣強度降低8%～13%。對應海拔3 000 m高度，氣壓下降30%，溫升將增加12%。

中國主要城市海拔高度如表3所示。GB/T 16935.1-2008《低壓系統內設備的絕緣配合 第1部分：原理、要求和試驗》規定了海拔高度與倍增系數的對應關系，見表4。在不同海拔高度，對電氣間隙的要求不同。對于不同海拔高度下使用的低壓設備，電氣間隙的限值需要按照表4所示的對應的倍增系數進行修正。

若海拔2 000 m電氣間隙限值為2 mm，海拔3 000 m電氣間隙限值則為2×1.14=2.28 mm；海拔4 000 m電氣間隙限值為2×1.29=2.58 mm；海拔5 000 m電氣間隙限值為2×1.48=2.96 mm。某個充電機的電氣間隙實測數值為2.30 mm，可以滿足海拔3 000 m的電氣間隙要求，在海拔4 000 m以上使用則不合格。

因此NB/T 33001-201X中規定的海拔高度應該是不大于2 000 m。直接采用標準中的要求值，無須進行海拔倍增系數修正，已經能夠滿足目前國內電動汽車的發展。但是隨著電動汽車的普及，在高海拔城市中使用時，考核電氣間隙等指標時需要考慮倍增系數。

表3 中國主要城市海拔高度 m

表4 海拔高度與倍增系數的對應關系

1.3 對金屬件鹽霧試驗的一些補充要求

GB/T 4797.6-2013《環境條件分類 自然環境條件 塵、沙、鹽霧》中關于中國近海表層海水的含鹽量(冬季)的數據見表5。

表5 中國近海表層海水的含鹽量(冬季)

我國東部沿海城市鹽霧沉降量實測數據，平均值在10～33 mg/(m2·d)之間，最大值為15～54 mg/(m2·d)。根據中國的環境特點，建議使用GB/T 2423.17-2008《電工電子產品基本環境試驗規程 試驗Ka ：鹽霧試驗方法》作為充電機金屬件的試驗方法。推薦的試驗持續時間為16、24、48、96、168、336、672 h。

GB/T 2424.10-2012《大氣腐蝕加速試驗的通用導則》指出:隨著鹽霧試驗溫度的上升，鹽霧化學反應加速，氯離子運動加劇。實驗結果顯示：鹽霧試驗溫度提升10 ℃，氯離子對金屬的腐蝕程度增加2～3倍。但鹽霧試驗的溫度過高，又無法模擬自然條件下天然海水的腐蝕機制。當鹽水濃度超過5%后，鋼、鎳、銅等金屬的腐蝕程度反而隨著鹽水濃度的加大而降低。研究成果表明：GB/T 2423.17-2008規定的35 ℃、5%的鹽水濃度是最適合中國國情的鹽霧腐蝕試驗參數。

針對金屬件鹽霧試驗后的結果判定，常用的判定方法有以下3種(詳見表6)，建議標準修訂中增加具體要求。

表6 常見腐蝕結果的判定法

1.4 對外殼防護等級的一些建議

表7 IP代碼的組成及含義

NB/T 33001-2010中規定的外殼防護等級不低于GB 4208-2008中IP30(室內)或IP54(室外)。有必要理解IP代碼的組成和含義,見表7。

因此建議NB/T 33001-201X中規定的外殼防護等級不低于GB 4208-2008中IP32(室內)或IP54(室外)。

2 急停裝置是否需要取消

NB/T 33001-2010標準中第6.7.4條規定了充電機應具備急停開關。非車載傳導式充電機都會安裝急停裝置來切斷供電設備和電動汽車之間的聯系，以防電擊、起火或爆炸。

目前充電機最常見的急停裝置是急停開關。急停開關(簡稱急停按鈕)的作用是在充電機發生突發情況時，按下此按鈕，立即停止充電機運行，防止傷害或者損失擴大。在需要緊急停止充電機運行的情況下才可以使用。

但是由于充電機內最主要的并非運動部件。目前發生的事故基本上都是漏電，作為低壓設備，起保護作用的通常是漏電保護裝置，而急停按鈕往往不能發揮作用。部分起草組委員建議取消急停開關。

但是當漏電事故發生后，通常都需要緊急停止充電機運作以進行觸電搶救，時間上要求就近斷開危險電源，因此急停開關依舊是必需的。而且被切斷的不僅僅是直流輸出回路，還應該切斷交流輸入的危險電源，以防止搶救或維修人員的再次觸電危險。

針對目前收集的事故種類，其中不乏由于急停開關被誤操作而導致次生危害的產生。針對這種情況，因此標準要求急停裝置應具備防止誤操作的措施，例如防撞罩。

3 介電強度試驗是否加入直流試驗要求

NB/T 33001-2010中規定了工頻耐壓，其目的是為了保證產品中的絕緣必須能承受高壓試驗以確定出現在配電系統中受到過電壓作用和正常工作時的工作電壓共同作用時絕緣不會被擊穿。

如果被試絕緣上跨接有電容器，則建議采用直流試驗電壓。與被試絕緣并聯提供直流通路的元件應斷開。原因是電容器的通交隔直的特性，用交流測試時可能無法充滿這些電容，包括離散電容，這時就會有一個持續電流流過這些電容器，容易造成漏電流過大造成誤判。

因此建議在NB/T 33001-201X介電強度試驗中加入直流試驗的建議。直流電壓試驗時，試驗電壓是交流試驗電壓值的1.414倍。除非另有規定，施加到樣品上的試驗電壓應為紋波系數不大于3%的直流電壓。

直流介電強度測試儀必須能在較短的時間內完成對被試絕緣上跨接電容器的充電要求。直流試驗電壓值的容許偏差為±3%，容許偏差為標準規定值和電壓實測值間的偏差，以標準規定直流1 414 V為例，直流電壓實測值必須在1 372～1 456 V之間才能滿足要求。

對樣品進行直流介電強度試驗時，應從要求值的一半開始，然后以每秒增大5%試驗電壓的升壓速率提升測試電壓。

4 標準是否需要引入“電流不平衡度”指標

NB/T 33001-201X中引入了“均流不平衡度”。充電機在多臺模塊并機工作狀態下運行時，如果每個整流模塊輸出的電流值大小不等，將會使輸出電流值過大的模塊超負荷運行，影響使用壽命，系統輸出不穩定。

φ=(Iolim-Ioavg)/Inormal×100%

式中：φ為均流不平衡度；Iolim為模塊輸出電流極限值；Ioavg為模塊輸出電流平均值；Inormal為模塊的額定電流值。

均流不平衡度是反映模塊電源的一種非常重要的指標，關系到系統整體的輸出穩定以及使用壽命。不平衡度越小，直流電源均分性能越好，即各模塊實際輸出電能值距系統要求值的偏離點和離散性越小，系統各模塊處于最佳工作狀態。對一些大容量的系統，均流不平衡度指標會被要求控制在5%以內。

目前常見的均流技術有“壓降均分法”、“均流環路補償法”和“均流控制器法”3種，其技術特點、優缺點和實現方法見表8。

表8 3種均流技術的比對

均流不平衡度一直是充電機的難題，特別是針對大輸出電流的直流充電機來說。當標準中明確提出可靠性指標、穩流穩壓精度和輸出電流電壓誤差都提升的情況下，標準中必須提出均流不平衡度的指標。選擇何種均流技術滿足標準、均流不平衡度的具體指標是目前NB/T 33001-201X急需解決的技術問題。

5 目前技術條件下可靠性的要求是否需要保留

NB/T 33001-201X草稿中明確提出了平均故障間隔時間(MTBF)應大于等于17 520 h(置信度為85%)。但是在互聯互通問題沒有解決的情況下，這個平均故障間隔時間(MTBF)是沒有任何意義的。

17 520 h=2年，電動汽車的技術不斷發展，電池技術也持續改進，充電機技術也肯定要隨之提升。回顧2年前的充電機技術，大家不難發現，那時的充電機基本都消失了。所以建議NB/T 33001-201X暫時無須考慮可靠性的相關要求。把產品可靠性交給市場去進行評估和決定，條件成熟的情況下再考慮。

6 結束語

NB/T 33001《電動汽車非車載傳導式充電機技術條件》和NB/T 33002《電動汽車交流充電樁技術條件》的修訂受到了業內的廣泛關注。如何實現標準為產業保駕護航、推動電動汽車充電設施行業快速健康的發展，是擺在標準修訂組面前的千金重擔。希望這篇文章能起到拋磚引玉的作用，眾志成城、齊心協力一起為中國汽車充電設備的前進做出貢獻。

【1】GB/T 2424.10-2012環境試驗 大氣腐蝕加速試驗的通用導則[S]．

【2】GB/T2 423.17-2008電工電子產品環境試驗 第2部分:試驗方法 試驗Ka：鹽霧[S]．

【3】GB 4208-2008外殼防護等級(IP代碼)[S]．

【4】GB/T 4797.1-2005電工電子產品自然環境條件 溫度和濕度[S]．

【5】GB/T 4797.2-2005 電工電子產品自然環境條件 第2部分：海拔與氣壓、水深與水壓[S]．

【6】GB/T 4797.6-2013環境條件分類 自然環境條件 塵、沙、鹽霧[S]．

【7】GB/T 16935.1-2008低壓系統內設備的絕緣配合 第1部分：原理、要求和試驗[S]．

【8】GB/T 18487.1-2015電動汽車傳導充電系統 第1部分:通用要求[S]．

【9】NB/T 33001-2010電動汽車非車載傳導式充電機技術條件[S]．

【10】NB/T 33002-2010電動汽車交流充電樁技術條件[S]．

Thoughts on Some Technical Problems in the Standard Draft NB/T 33001-201X

CHEN Yongqiang1, ZHANG Xuxing2, SU Shaorui3
(1.Vkan Certification & Testing Co.,Ltd.,Guangzhou Guangdong 510663,China; 2.China Electric Appliance Science Research Institute Co., Ltd., Guangzhou Guangdong 510663,China;3.Vkan Certification & Testing Co.,Ltd., Guangzhou Guangdong 510663,China)

Some technical problems in NB/T 33001-201XSpecificationforElectricVehicleOff-boardConductiveChargerstandard draft were analyzed and discussed, including working environment temperature, altitude height influence on the safety index, metal salt spray test,degrees of protection provided by enclosure about product’s environmental adaptability. At the same time, four problems were discussed, namely “Was emergency stop device needed to be canceled?”,“Was the DC test required to be added to the dielectric strength test?”,“Was current unbalance index required to be introduced into the standard?”,“Was the requirement for reliability required to be retained under current technical conditions?”.

Electric vehicle;Off-board conductive charger; Environmental adaptability

2016-04-13

陳永強(1975—)，男，碩士，高級工程師，從事電動汽車充電設備產品標準及檢測技術研究。E-mail：chenyq@cvc.org.cn。

U491.2+54

A

1674-1986(2016)06-042-05