基于新能源純電動(dòng)汽車電動(dòng)安全問題的測試方法及其研究

葉丙南，張青

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230000）

基于新能源純電動(dòng)汽車電動(dòng)安全問題的測試方法及其研究

葉丙南，張青

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230000）

通過分析聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)技術(shù)法規(guī)ECE R100.02有關(guān)電動(dòng)汽車電動(dòng)安全及可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)(REESS)的測試技術(shù)要求，旨在形成一套基于新能源純電動(dòng)汽車電動(dòng)安全問題的試驗(yàn)規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括電池安全及整車高壓安全，以幫助電動(dòng)汽車制造商在設(shè)計(jì)階段充分、規(guī)范地進(jìn)行電動(dòng)安全的各項(xiàng)測試，避免產(chǎn)品上市后給消費(fèi)者帶來的漏電、自燃等方面的安全隱患。

電動(dòng)汽車；可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)；電動(dòng)安全；自燃

Abstract:By the analysis of the United Nations Regulation No. 100 Revision 2 of Uniform provisions concerning the approval of vehicles with regard to specific requirements for the electric power train, intending to create a set of test specification and technical standard for the electric safety issue of new energy vehicle and battery electric vehicle,aiming to help the BEV manufacturer with fully and normatively performing various tests in regard to electric safety issue during design phase, to prevent electric shock, vehicle fire such as electric safety issues from customer after the launch of product.

Keywords: BEV(battery electric vehicle); REESS(rechargeable energy storage system); electric safety; vehicle

CLC NO.: U472 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)18-122-03

前言

在中國制造 2025和汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃的指引之下，中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略頂層設(shè)計(jì)日趨完善，新能源汽車將成為未來汽車的發(fā)展方向。

另一方面，在新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，也暴露出越來越多的電動(dòng)車自燃等安全問題。因此，如何規(guī)范的測試電動(dòng)汽車是否滿足安全標(biāo)準(zhǔn)變得尤為重要。

1 歐盟 ECE R100.02標(biāo)準(zhǔn)介紹

1.1 歐盟成員國采用聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)2013年7月15日頒布的技術(shù)法規(guī)ECE R100.02（關(guān)于就電力傳動(dòng)系統(tǒng)特殊要求方面進(jìn)行車輛認(rèn)證的統(tǒng)一規(guī)定）作為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 ECE R100.02適用范圍

第一部分適用于 M 類和 N 類公路車輛的電力傳動(dòng)系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)最大車速超過 25 km/h，并配備一臺(tái)或多臺(tái)電動(dòng)牽引電機(jī)。

第二部分適用于配備一臺(tái)或多臺(tái)電動(dòng)牽引電機(jī)且未永久連接到電網(wǎng)的 M 類和 N 類公路車輛可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)（REESS）的安全要求。

2 電動(dòng)汽車可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)（REESS）的測試方法及技術(shù)要求

2.1 可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)(REESS)定義

指用來提供電動(dòng)推進(jìn)所需電能的可充電能量儲(chǔ)存系統(tǒng)，可包括子系統(tǒng)以及必要的輔助系統(tǒng)。

2.2 振動(dòng)測試

2.2.1 目的

驗(yàn)證REESS 在振動(dòng)環(huán)境下的的安全性能。

2.2.2 程序

將 REESS沿安裝在車?yán)镂恢玫拇怪狈较蛏线M(jìn)行正弦振動(dòng)3小時(shí)時(shí)間。再進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)的放電充電動(dòng)作，觀察1小時(shí)時(shí)間。

2.2.3 技術(shù)要求

在試驗(yàn)過程中，不得出現(xiàn)以下情況：(a) 電解質(zhì)滲出；(b)破裂（僅適用于高壓REESS）；(c) 起火；(d) 爆炸。通過外觀檢查來驗(yàn)證電解質(zhì)滲出的跡象。對(duì)于高壓REESS，試驗(yàn)后測量的絕緣電阻值不得低于100 Ω/V。

2.3 熱沖擊和循環(huán)測試

2.3.1 目的：驗(yàn)證REESS 對(duì)于突變溫度的抵抗性能。

2.3.2 程序

將REESS在60 ± 2°C環(huán)境倉內(nèi)靜置超過6小時(shí)后再在-40 ± 2°C環(huán)境倉靜置超過6小時(shí)，高低溫試驗(yàn)的時(shí)間間隔不能超過30分鐘，重復(fù)5次循環(huán)后，在20 ± 10 °C環(huán)境下，靜置24 h。 最后再進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)的放電充電動(dòng)作，觀察1小時(shí)。

2.3.3 技術(shù)要求：同2.2.3

2.4 機(jī)械沖擊測試

2.4.1 目的

驗(yàn)證 REESS 在慣性載荷條件下的的安全性能，汽車碰撞過程中會(huì)產(chǎn)生慣性載荷。

2.4.2 程序

將 REESS安裝在試驗(yàn)裝置上按照指定脈沖進(jìn)行加速度測試。試驗(yàn)結(jié)束后觀察1小時(shí)。

2.4.3 技術(shù)要求：同2.2.3

2.5 擠壓測試

2.5.1 目的

驗(yàn)證 REESS 在接觸載荷條件下的的安全性能，車輛碰撞過程中可能會(huì)產(chǎn)生接觸載荷。僅適用于M1、N1類車輛。

2.5.2 程序

試驗(yàn)裝置應(yīng)會(huì)在阻力和擠壓板之間遇到擠壓，擠壓力大小至少為100 kN，但不超過105 kN，除起效時(shí)間小于3 min，保壓時(shí)間至少為100 ms，但不超過10 s。試驗(yàn)結(jié)束后觀察1小時(shí)。

2.5.3 技術(shù)要求：同2.2.3

2.6 火燒測試

2.6.1 目的

驗(yàn)證 REESS 對(duì)于其暴露在來自于車輛外部火焰下的抵抗性能，起火原因有很多，比如源于車內(nèi)溢出的燃料，駕駛員和乘客有充足時(shí)間進(jìn)行疏散。

2.6.2 程序

A階段-預(yù)熱：燃料盆燃料的點(diǎn)火位置至少要距離試驗(yàn)裝置3 m。完成60 s 時(shí)間的預(yù)熱之后，燃料盆應(yīng)置于試驗(yàn)裝置下方。

B階段-直接暴露在火焰中：試驗(yàn)裝置應(yīng)暴露在易燃燃料的火焰中持續(xù)70 s。

C階段-間接暴露在火焰中：完成 B 階段后，罩子應(yīng)置于燃燒盆和試驗(yàn)裝置之間。試驗(yàn)裝置應(yīng)暴露在余火中，時(shí)間持續(xù)。制造商可選擇將B 階段繼續(xù)進(jìn)行60 s 時(shí)間，取代C 階段。

D階段-試驗(yàn)結(jié)束：被罩子蓋住的燃燒盆應(yīng)移回 A 階段的所在的位置，不得熄滅試驗(yàn)裝置的火焰。移除燃料盆之后，觀察試驗(yàn)裝置，直到其表面溫度降低至環(huán)境溫度，或至少等到過了3 個(gè)小時(shí)。

2.6.3 技術(shù)要求

在試驗(yàn)過程中，試驗(yàn)設(shè)備不得出現(xiàn)爆炸。

2.7 短路保護(hù)測試

2.7.1 目的：是驗(yàn)證短路保護(hù)性能。

2.7.2 程序

接線試驗(yàn)裝置正負(fù)極以造成短路，維持短路狀態(tài)，直至REESS保護(hù)功能中斷。再進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)的放電充電動(dòng)作，觀察1小時(shí)。

2.7.3 技術(shù)要求：同2.2.3

2.8 過充保護(hù)測試

2.8.1 目的：本試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證過充保護(hù)性能。

2.8.2 程序

試驗(yàn)裝置的充電電流至少為 1/3C 的充電率，但不超過制造商規(guī)定的正常操作范圍內(nèi)的最大電流。直至試驗(yàn)裝置（自動(dòng)）阻斷或限制充電進(jìn)程。如果自動(dòng)阻斷功能出現(xiàn)運(yùn)行故障，或者沒有類似功能可用，則要繼續(xù)充電，直至試驗(yàn)裝置充電量達(dá)到其額定電容量的兩倍。再進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)的放電充電動(dòng)作，觀察1小時(shí)時(shí)間。

2.8.3 技術(shù)要求：同2.2.3

2.9 過放電保護(hù)測試

2.9.1 目的：驗(yàn)證過放電保護(hù)性能。

2.9.2 程序

試驗(yàn)裝置的放電電流至少為 1/3C 的充電率，但不超過制造商規(guī)定的正常操作范圍內(nèi)的最大電流。再進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)的放電充電動(dòng)作，觀察1小時(shí)。

2.9.3 技術(shù)要求：同2.2.3

2.10 高溫保護(hù)測試

2.1 0.1 目的

驗(yàn)證 REESS 對(duì)于運(yùn)行過程產(chǎn)生的內(nèi)部過熱問題的保護(hù)措施的性能。

2.1 0.2 程序

試驗(yàn)裝置應(yīng)置于光波爐或人工氣侯室內(nèi)，光波爐或氣侯室的溫度應(yīng)逐步升高，一直要達(dá)到以下規(guī)定的溫度，然后維持在這個(gè)溫度或以上，直到試驗(yàn)結(jié)束。進(jìn)行充放電操作直至觀察到以下現(xiàn)象之一時(shí)停止試驗(yàn)：a)試驗(yàn)裝置阻礙或限制了充電和/或放電；b)試驗(yàn)裝置的溫度趨于穩(wěn)定，即兩個(gè)小時(shí)內(nèi)的溫度變化梯度小于4°C；c)試驗(yàn)過程出現(xiàn)電解質(zhì)滲出、破裂、起火、爆炸。

2.1 0.3 技術(shù)要求：同2.2.3

3 結(jié)論

3.1 可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)的本體安全必須通過以上九項(xiàng)測試后才能充分驗(yàn)證。

3.2 電動(dòng)汽車整車直接接觸觸電防護(hù)要求，不僅要求通過絕緣阻隔處理，防止乘員接觸車廂內(nèi)外部的高壓帶電體而觸電，而且通過各類標(biāo)識(shí)標(biāo)簽提供警示作用。

3.3 針對(duì)外露可導(dǎo)電部分的間接接觸保護(hù)，應(yīng)通過電線或接地線與電氣底盤相連接，防止乘員接觸后觸電。

3.4 電動(dòng)汽車高壓帶電部分與電氣底盤應(yīng)有足夠大的絕緣電阻，防止乘員觸電。

[1] Regulation No. 100,Revision 2,Uniform provisions concerning the approval of vehicles with regard to specific requirements for the electric power train [S].

[2] Agreement,Concerning the Adoption of Uniform Technical Prescrip-tions for Wheeled Vehicles, Equipment and Parts which can be Fitted and/or be Used on Wheeled Vehicles and the Conditions for Reciprocal Recognition of Approvals Granted on the Basis of these Prescriptions1(Revision 2, including the amendments which entered into force on 16 October 1995)[S].

Testing method and research of electric safety issue for Battery Electric Vehicle

Ye Bingnan, Zhang Qing
( Anhui Jianghuai Automobile Group Corp., Ltd., Anhui Hefei 230000 )

U472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7988 (2017)18-122-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.18.041

葉丙南，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。