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新能源電動汽車安全要求人員觸電防護

新能源電動汽車安全要求
第3部分:人員觸電防護         
1  范圍
    本標準規定了電動汽車在沒有與外部供電電源相連時人員觸電防護的要求。
    電動汽車與外部供電電源連接時的要求在GB/T 18487.2中做了規定。
    本標準適用于車載電路的最大工作電壓低于660 V(AC)或1000 V(DC)(按GB 156規定)的電動乘用車和最大設計總質量不超過3500 kg的電動商用汽車。最大設計總質量超過3500 kg的電動汽車可參照執行。
    本標準不適用于指導電動汽車電動車KD,新能源商用車出口,純電動SKD,國產電動卡車KD,電動車出口的裝配、維護和修理。
2  引用標準
    下列標準所包含的條文,通過在本標準中引用而構成為本標準的條文。本標準出版時,所示版本均為有效。所有標準都會被修訂,使用本標準的各方應探討使用下列標準最新版本的可能性。
    GB 156-1993 標準電壓
    GB 2893-2001 安全色
    GB 2894-1996 安全標志
    GB 4208-1993 外殼防護等級(IP代碼)
    GB/T 5465.2-1996 用于設備上的圖形符號
    GB/T 18384.1-2001 電動汽車 安全要求 第1部分:車載儲能裝置
    GB/T 18334.2-2001 電動汽車 安全要求 第2部分:功能安全方式和防失效
    GB/T 18487.2-2001 電動車輛傳導充電系統 電動車輛與交流/直流電源的連接要求

3  定義
    本標準采用GB/T 18384.1、GB/T 18384.2的定義及下列定義。
3.1 電路 electrical circuit
    電流可以流過的,彼此相連的帶電部件的集合。
3.2 標稱電壓 nominal voltage
    一個電氣系統名義的電壓值,該系統的特性都與此值有關。
3.3 工作電壓 working voltage
    在任何正常工作狀態下,電氣系統可能產生的交流電壓(均方根值rms)或直流電壓的最高值(不考慮瞬時電壓)。
3.4 直接接觸 direct contact
    人員與帶電部件的接觸。
3.5 間接接觸 indirect contact
    人員與基本絕緣故障情況下變為帶電的外露可導電部件之間的接觸。
3.6 基本絕緣 basic insulation
    帶電部件上對防觸電(在沒有故障的狀態下)起基本保護作用的絕緣。
    注l:基本絕緣不必包括功能絕緣。
3.7 附加絕緣 supplementary insulation
    為了在基本絕緣故障情況下防止觸電,而在基本絕緣之外使用的獨立絕緣。
3.8 雙重絕緣 double insulation
同時具有基本絕緣和附加絕緣的絕緣。

3.9 加強絕緣 reinforced insulation
    提供相當于雙重絕緣保護程度的帶電部件上的絕緣結構。
    注2:“絕緣結構”一同并不意味著絕緣必須是同類材料,它可以由幾種不同于基本絕緣或附加絕緣那樣能夠單獨試驗的絕緣層組成。
3.10 防護等級 protection degree
    按照GB 4208定義,對帶電部件的試指(IPXXB)、試具(IPXXC)或試線(IPXXD)接觸所提供的防護程度。

IPXXB試指
3.11 Ⅰ類設備 class Ⅰequipment
    依靠基本絕緣對帶電部件進行防觸電保護、井把這個設備中外露可導電部件與保護導體相連的設備。
3.12 Ⅱ類設備 class Ⅱequipment
    使用雙重絕緣或加強絕緣進行防觸電保護的設備。
3.13 可打開部件 opening parts
    電動汽車中諸如車門、發動機罩、行李箱蓋、接近口罩蓋(例如:充電插座蓋或燃油箱加注口)、天窗、活動硬頂(如果有的話)的部件。
3.14 電位均衡 potential equalization
    電氣設備的外露可導電部分的電連接。
3.15 絕緣電阻監控系統 insulation resistance monitoring system
    對動力電池和電底盤之間的絕緣電阻進行定期(或永久)地監視的系統。

4 電路的電壓分級
    根據電路的工作電壓U,將電路分為以下幾級,如表1所示。
表1 電路的電壓分級

電壓級別 工作電壓
直流系統
V
交流系統
(15~150 Hz) V(rms)
A 0<U≤60 0<U≤25
B 60<U≤1000 25<U≤660
    注
    1 60 V(DC)或25 V(AC)的電壓是因考慮了空氣的濕度條件。對非交流電但是重復的脈沖電壓,如果峰值持續時間大于10 ms,則取工作電壓力最大峰值。如果峰值持續時間小于10 ms,則取工作電壓為均方根(rms)值,記錄下的交流電壓值在規定的頻率范圍內是非常重要的。
    2 波動電壓的均方根不超過10%。
    3 B級的最高電壓按GB 156-1993中1的規定。

 

5  觸電防護
5.1  通則
    觸電防護應包含防止人員與任何帶電部件的直接接觸和在帶電部件的基本絕緣故障的情況下的觸電防護。對于A級電壓的電路不要求提供觸電防護。
    注3:由于功能原因,與5.2、5.3相類似的方式也可以為人絞電壓的電路提供防護,這些方式未包含在本標準中。
5.2  直接接觸防護
    對于任何B級電壓電路的帶電部件,都應為人員提供危險接觸的防護。直接接觸防護應由帶電部件的基本絕緣提供或由遮擋/外殼,或兩者的結合來提供,并應滿足6.2和6.3的要
求。

5.3  基本絕緣故障情況下的防護
    任何電動車KD,新能源商用車出口,純電動SKD,國產電動卡車KD,電動車出口B級電壓電路的帶電部件的基本絕緣故障時.應防止人員與外露可導電部件接觸而導致的觸電危害。
    故障情況下,應由Ⅰ設備或Ⅱ類設備(見3.11、3.12的定義)或兩者組合來防護。
    Ⅱ類設備的附加絕緣、雙重絕緣或加強絕緣應滿足6.2的要求。Ⅰ類設備的電位均衡應滿足6.4的要求。
    按照GB 5465.2的規定,Ⅱ類設備應用下列符號進行標識。

6  對觸電防護方式的要求
6.1  總則
    按照5.2和5.3的規定,對電動汽車B級各電壓電路的防護方式進行驗證。
    如果不影響整車安全,可以用獨立的部件試驗代替。
6.2  基本絕緣、附加絕緣、雙重絕緣和加強絕緣的要求
6.2.1  通則
    如果防護是由絕緣提供,電氣系統的帶電部件應該用只有通過毀壞才能拆開的絕緣全部蓋住。絕緣材料應滿足電動汽車和電氣系統標稱電壓或工作電壓及溫度的要求,絕緣的清漆、涂料、瓷漆及其他類似的材料都不能用作基本絕緣。
    按6.2.2和6.2.3進行試驗。
6.2.2  絕緣電阻的測量
    電動汽車的每個電路和電底盤及其他電路之間應有一個絕緣電阻。
    試驗車輛應在(5±2)℃下經過8 h準備階段,接著經過
    溫度為(23±5)℃;
    濕度為(90+10-5)%;
    氣壓86~106 kPa的8 h的測量階段。
    如果測量階段剛剛開始時發生露點,可以重新選擇其他的準備階段和測量階段的參數來代替。
    應在整個測量階段定時測量絕緣電阻。
    在下列帶電部件之間使用適當的測量儀器(例如:兆歐計)進行測量;
    ——動力系統和車輛電底盤;
    ——動力系統和輔助電路。
    使用一個至少為動力系統標稱電什1.5倍的試驗電壓或500 V(DC)電壓,兩者取較高值,施加電壓的時間應足夠長,以便獲得穩定的讀數。動力蓄電池和輔助蓄電池應斷開,輔助電路的兩端應
與車輛電底盤相連。

注4:見GB/T 18384.1動力電池的絕緣電阻。
    動力系統的絕緣電阻值應符合表2的要求。
表2  絕緣電阻的要求

設 備 測量階段最小瞬間絕緣電阻 測量階段計算的最小絕緣電附
Ⅰ類 0.1kΩ/V 1kΩ/V
Ⅱ類 0.5kΩ/V 5kΩ/V
    注:絕緣電阻按照設備的標稱電壓計算。

 

6.2.3  耐壓試驗
    試驗前應斷開動力電池,并把其他電路與電底盤連接。在電路的不同區段和外露可導電部件之間施加頻率為50~60 Hz的交流電壓,歷時1 min。
    如果電底盤和帶電部件之間,有的電子元件不能承受試驗電壓,見表3,則可以將他們從試驗電路中取下。

表3  試驗電壓

試 驗 電 壓
對于Ⅰ類設備
(基本絕緣)
V(AC)
對于Ⅱ 類設備
附加絕緣
V(AC)
雙重或加強絕緣
V(AC)
2U+1000
但最小為1500
2U+2250
但最小為2750
2U+3250
但最小為3750
    注:U是設備的最大工作電壓

 

    試驗期間不能發生絕緣材料的擊穿或跳火。
6.3  遮擋/外殼的要求
6.3.1  總則
    如果由遮擋/外殼提供防護,帶電部件應放在外殼內或遮擋后。正常工作狀態下,這些防護應有足夠的機械抵抗力(制造廠規定)。
    依據外殼/遮擋開口尺寸和到帶電部件的距離,確定防護等級。
6.3.2  可直接觸及的外殼/遮擋
    可直接觸及的外殼/遮擋至少應滿足IPXXD防護等級的要求。

IPXXD試驗檢具
    如果電動車KD,新能源商用車出口,純電動SKD,國產電動卡車KD,電動車出口車輛地板與地面距離小于30 cm,安裝在車下與地面接近的設備,IPXXB防護等級可滿足要求。

6.3.3  防護罩后面可觸及的外殼/遮擋
    對于只有當拆除或打開附加防護罩后才可觸及的外殼/遮擋,有下列S0、S1和S2三種類型外殼/遮擋:
    S0型:拆除外殼/遮擋的防護罩,對外殼內的帶電部件沒有影響;
    S1型:拆除外殼/遮擋的防護罩,導致電路開路,但外殼內尚有帶電部件;
    S2型:拆除外殼/遮擋的防護罩,導致供電電源切斷,但外殼內尚有帶電部件。
    根據外殼/遮擋的型式(S0、S1、S2)、位置和外殼/遮擋打開的方法,對外殼/遮擋規定了要求,見表4。
表4  外殼/遮擋的類型和要求

類型 打開的方法 要 求
在乘客艙和載貨艙內 其他地方
S0 用工具或維修鑰匙 當防護罩拆除后,如果防護等級低于IPXXB,外殼應按照GB/T 5465.2、GB 2893和GB 2894的規定進行標識
不用工具或維修鑰匙 不允許打開
S1 用工具或維修鑰匙 在打開狀態下,可分離的外殼應保持IPXXB防護等級
不用工具或維修鑰匙 不允許打開 在打開狀態丁,可分離的外殼應保持IPXXB防護等級
S2 用工具或維修鑰匙 只有重新安裝外殼或遮擋才可能再次接通電源
不用工具或維修鑰匙 不允許打開 只有更換外殼或遮擋才可能再次接通電源

 

6.4  電位均衡的要求
6.4.1  總則
    連接部件的電阻應滿足6.4.2的導電性試驗。

6.4.2  連接部件的導電性試驗
    用一個不超過60 V(DC)的無負載電壓,動力電路最大電流的1.5倍或25A的電流(取其較大值)通過任何兩個外露可導電部件,至少5 s,測量其電壓降。根據電流和電壓降計算得到的電阻值不超過0.1Ω)。
    注5:測量時應注意避免,測量試具的觸點與外露可導電部件之間的接觸電阻和導線電阻,都會影響試驗結果。


7  防水
7.1  通則
    應通過一個絕緣電阻監控系統(見3.15)提供防水監控,或通過遮蔽B級電壓設備防止其暴露在小中,或依靠其他方式。如果車輛安裝了絕緣電阻監控系統,應符合7.3.1的要求:如果車輛未安裝絕緣電阻監控系統,應進行7.2試驗并應滿足7.3.2的要求。
7.2  試驗規程
    下列試驗是模擬車輛清洗、暴雨和涉水時的情況。
7.2.1  模擬清洗
    本試驗是模擬電動汽車正常清洗的情況,不包括使用高壓水槍沖洗和車身底部的特殊清洗。車輛制造廠應在用戶使用手冊中詳細規定這些特殊清洗的條件。
    本試驗涉及電動汽車安全的危險區域是邊界線,即兩個部件間的密封,例如:活板,可打開部件的玻璃密封圈,前立柱的邊界,燈的密封圈。
    本試驗使用GB 4208-1993中IPX5的軟管噴嘴〔見附錄A(標準的附錄)〕:使用干凈水,以流量為12.5L/min,0.1 m/s的速度,在所有可能的方向向所有的邊界線噴水,噴嘴至邊界線的距離為3m。
7.2.2  模擬暴雨
    本試驗是模擬通向乘客艙、貨物艙和電機元件艙的可打開部件處于開啟狀態時,突然下起大暴雨(例如:雷雨)時的情況。
    如果B級電壓設備被遮蔽,能夠避免暴露在水中,可以用獨立元件進行相當的試驗代替整車試驗。
    本試驗涉及電動汽車安全的重要區域是那些可接近的開啟的可打開部件的地方。
    本試驗使用GB 4208-1993中IPX3的噴頭[見附錄B(標準的附錄)〕:使用干凈水,以流量為10 L/min,盡可能通過噴頭的有規則的移動,將水噴在開啟的開口部件的所有表面,噴水時間為5 min。

IPX34淋雨試驗機

7.2.3  模擬涉水
    本試驗是模擬電動汽車經過發大水的街道或水洼的情況。汽車應在10 cm深的水池中,以20 km/h的速度行駛500 m,時間大約1.5 min。如果水池長度小于500 m。需要進行幾次,總的時間(包括在水池外的時間)應少于10 min。
7.3  要求
7.3.1  如果提供絕緣電阻監控系統,發現絕緣電阻低于100 Ω/V時,應使其自動斷開。
    如果電動車KD,新能源商用車出口,純電動SKD,國產電動卡車KD,電動車出口車輛行駛時發現絕緣損耗,電源切斷模式應能起作用將電路自動斷開(見GB/T 18384.2)。絕緣損耗和電路的斷開,應通過一個明顯的信號裝置提示駕駛員,例如:聲或光信號。
    在故障未排除前絕緣電阻監視系統不允許車輛再次通電如果系統設計允許駕駛員強制通電,那么在強制操作時,應給駕駛員一個明顯的警告。如果發生第2次故障,無論如何應自動切斷電源。
7.3.2  如果按7.2的試驗規程進行,每次試驗后(車輛仍是濕的),車輛應按GB/T 18384.1-2001中6.1.1 規定測量絕緣電阻,但保持動力設備和動力電池相連(主開關閉合),要求絕緣電阻至少為100 Ω/V(按動力電路的標稱電壓計算)。
    另外,車輛在放置24 h后,再按GB/T 18384.1~2001中6.1.1規定測量絕緣電阻,此時動力設備仍與動力電池相連,要求絕緣電阻至少為100 Ω/V(按動力電路的標稱電壓計算)。
附錄A
(標準的附錄)
7.2.1條試驗用軟音噴嘴
    本附錄規定了進行IPX5試驗用軟管噴嘴的結構尺寸,見圖A1(按GB 4208的規定)。

附錄A
(標準的附錄)
7.2.1條試驗用軟音噴嘴
    本附錄規定了進行IPX5試驗用軟管噴嘴的結構尺寸,見圖A1(按GB 4208的規定)。

電動車KD,新能源商用車出口,純電動SKD,國產電動卡車KD,電動車出口

IPX56噴水試驗機

附錄B
(標準的附錄)
7.2.2條試驗用噴頭
    本附錄規定了進行IPX3試驗用噴霧噴頭,見圖B1(按GB 4208的規定)。

電動車KD,新能源商用車出口,純電動SKD,國產電動卡車KD,電動車出口

IPX34淋雨試驗機

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