基于新能源纯电动汽车电动安全问题的测试方法及其研究

叶丙南，张青

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230000）

基于新能源纯电动汽车电动安全问题的测试方法及其研究

叶丙南，张青

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230000）

通过分析联合国欧洲经济委员会技术法规ECE R100.02有关电动汽车电动安全及可充电储能系统(REESS)的测试技术要求，旨在形成一套基于新能源纯电动汽车电动安全问题的试验规范及技术标准，包括电池安全及整车高压安全，以帮助电动汽车制造商在设计阶段充分、规范地进行电动安全的各项测试，避免产品上市后给消费者带来的漏电、自燃等方面的安全隐患。

电动汽车；可充电储能系统；电动安全；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

在中国制造 2025和汽车产业中长期发展规划的指引之下，中国新能源汽车产业的战略顶层设计日趋完善，新能源汽车将成为未来汽车的发展方向。

另一方面，在新能源汽车产业快速发展的同时，也暴露出越来越多的电动车自燃等安全问题。因此，如何规范的测试电动汽车是否满足安全标准变得尤为重要。

1 欧盟 ECE R100.02标准介绍

1.1 欧盟成员国采用联合国欧洲经济委员会2013年7月15日颁布的技术法规ECE R100.02（关于就电力传动系统特殊要求方面进行车辆认证的统一规定）作为强制性标准。

1.2 ECE R100.02适用范围

第一部分适用于 M 类和 N 类公路车辆的电力传动系统，其设计最大车速超过 25 km/h，并配备一台或多台电动牵引电机。

第二部分适用于配备一台或多台电动牵引电机且未永久连接到电网的 M 类和 N 类公路车辆可充电储能系统（REESS）的安全要求。

2 电动汽车可充电储能系统（REESS）的测试方法及技术要求

2.1 可充电储能系统(REESS)定义

指用来提供电动推进所需电能的可充电能量储存系统，可包括子系统以及必要的辅助系统。

2.2 振动测试

2.2.1 目的

验证REESS 在振动环境下的的安全性能。

2.2.2 程序

将 REESS沿安装在车里位置的垂直方向上进行正弦振动3小时时间。再进行一次标准的放电充电动作，观察1小时时间。

2.2.3 技术要求

在试验过程中，不得出现以下情况：(a) 电解质渗出；(b)破裂（仅适用于高压REESS）；(c) 起火；(d) 爆炸。通过外观检查来验证电解质渗出的迹象。对于高压REESS，试验后测量的绝缘电阻值不得低于100 Ω/V。

2.3 热冲击和循环测试

2.3.1 目的：验证REESS 对于突变温度的抵抗性能。

2.3.2 程序

将REESS在60 ± 2°C环境仓内静置超过6小时后再在-40 ± 2°C环境仓静置超过6小时，高低温试验的时间间隔不能超过30分钟，重复5次循环后，在20 ± 10 °C环境下，静置24 h。 最后再进行一次标准的放电充电动作，观察1小时。

2.3.3 技术要求：同2.2.3

2.4 机械冲击测试

2.4.1 目的

验证 REESS 在惯性载荷条件下的的安全性能，汽车碰撞过程中会产生惯性载荷。

2.4.2 程序

将 REESS安装在试验装置上按照指定脉冲进行加速度测试。试验结束后观察1小时。

2.4.3 技术要求：同2.2.3

2.5 挤压测试

2.5.1 目的

验证 REESS 在接触载荷条件下的的安全性能，车辆碰撞过程中可能会产生接触载荷。仅适用于M1、N1类车辆。

2.5.2 程序

试验装置应会在阻力和挤压板之间遇到挤压，挤压力大小至少为100 kN，但不超过105 kN，除起效时间小于3 min，保压时间至少为100 ms，但不超过10 s。试验结束后观察1小时。

2.5.3 技术要求：同2.2.3

2.6 火烧测试

2.6.1 目的

验证 REESS 对于其暴露在来自于车辆外部火焰下的抵抗性能，起火原因有很多，比如源于车内溢出的燃料，驾驶员和乘客有充足时间进行疏散。

2.6.2 程序

A阶段-预热：燃料盆燃料的点火位置至少要距离试验装置3 m。完成60 s 时间的预热之后，燃料盆应置于试验装置下方。

B阶段-直接暴露在火焰中：试验装置应暴露在易燃燃料的火焰中持续70 s。

C阶段-间接暴露在火焰中：完成 B 阶段后，罩子应置于燃烧盆和试验装置之间。试验装置应暴露在余火中，时间持续。制造商可选择将B 阶段继续进行60 s 时间，取代C 阶段。

D阶段-试验结束：被罩子盖住的燃烧盆应移回 A 阶段的所在的位置，不得熄灭试验装置的火焰。移除燃料盆之后，观察试验装置，直到其表面温度降低至环境温度，或至少等到过了3 个小时。

2.6.3 技术要求

在试验过程中，试验设备不得出现爆炸。

2.7 短路保护测试

2.7.1 目的：是验证短路保护性能。

2.7.2 程序

接线试验装置正负极以造成短路，维持短路状态，直至REESS保护功能中断。再进行一次标准的放电充电动作，观察1小时。

2.7.3 技术要求：同2.2.3

2.8 过充保护测试

2.8.1 目的：本试验的目的是验证过充保护性能。

2.8.2 程序

试验装置的充电电流至少为 1/3C 的充电率，但不超过制造商规定的正常操作范围内的最大电流。直至试验装置（自动）阻断或限制充电进程。如果自动阻断功能出现运行故障，或者没有类似功能可用，则要继续充电，直至试验装置充电量达到其额定电容量的两倍。再进行一次标准的放电充电动作，观察1小时时间。

2.8.3 技术要求：同2.2.3

2.9 过放电保护测试

2.9.1 目的：验证过放电保护性能。

2.9.2 程序

试验装置的放电电流至少为 1/3C 的充电率，但不超过制造商规定的正常操作范围内的最大电流。再进行一次标准的放电充电动作，观察1小时。

2.9.3 技术要求：同2.2.3

2.10 高温保护测试

2.1 0.1 目的

验证 REESS 对于运行过程产生的内部过热问题的保护措施的性能。

2.1 0.2 程序

试验装置应置于光波炉或人工气侯室内，光波炉或气侯室的温度应逐步升高，一直要达到以下规定的温度，然后维持在这个温度或以上，直到试验结束。进行充放电操作直至观察到以下现象之一时停止试验：a)试验装置阻碍或限制了充电和/或放电；b)试验装置的温度趋于稳定，即两个小时内的温度变化梯度小于4°C；c)试验过程出现电解质渗出、破裂、起火、爆炸。

2.1 0.3 技术要求：同2.2.3

3 结论

3.1 可充电储能系统的本体安全必须通过以上九项测试后才能充分验证。

3.2 电动汽车整车直接接触触电防护要求，不仅要求通过绝缘阻隔处理，防止乘员接触车厢内外部的高压带电体而触电，而且通过各类标识标签提供警示作用。

3.3 针对外露可导电部分的间接接触保护，应通过电线或接地线与电气底盘相连接，防止乘员接触后触电。

3.4 电动汽车高压带电部分与电气底盘应有足够大的绝缘电阻，防止乘员触电。

[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 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)18-122-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.18.041

叶丙南，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。