第四届电动汽车标准法规国际研讨会-致茂

1电力转换器的标准与测试20122012WorkingonBetterSolutions周晏加GalenChou致茂电子产品企划处T:[phone]Ext.3121E:[e-mail]:个人简介周晏加新竹交通大學控制研究所碩士經歷:從事測試儀器16年目前服務於Chroma(致茂,中茂電子)量測儀器事業部,電力電子測試產品企劃副處長產品研發6年:可編程交流電源,電子負載,電池充放電機產品企劃10年:電源測試,太陽逆變器測試,LED電源測試,電動汽車測試,動力電池測試方案.聯絡方式:TEL:[phone]轉3121E-mail:[e-mail]3大纲主题:电力转换器的标准与测试Part1-电气安全标准相关测试Part2-性能/保护标准相关测试Part3-电池与管理系统-动态充放电流测试4Chroma-中茂(致茂)电子公司台湾股票上市公司,以Chroma品牌,致力于测试仪器的研发制造,提供各类产品完整测试解决方案1.LED2.SolarPower4.Battery3.EV/HEV5电动汽车电力转换器车载充电器电机EVSEPEUDC-DC转换器驱动控制器BatteryEVSE电池管理系统6电池包测试系统电池包测试系统电动汽车动力组件自动测试系统充电桩(站)测试系统充电桩(站)测试系统DC-DC测试系统DC-DC测试系统驱控器/控制器测试系统驱控器/控制器测试系统电气安规测试系统电气安规测试系统能源回收电池模块测试系统能源回收电池模块测试系统车载充电器测试系统车载充电器测试系统7Part1-电气安全标准相关测试8电动汽车新技术与新风险“GMtoidleVoltproductionforfiveweeksinresponsetoslowdemand…Movetoresultintemporarylayoffofaround1,300employees”by新技术安全吗ThreeweeksafterMay12th,2011side-impactcrashtest.9MMotorDriverDC-DCConverter..EVSEDCOutput電網12VBatteryBattery安全电压区危险电压区On-boardCharger电动汽车电压分布电气安规测试已经成为重要议题1.考虑充电时闪电高压2.功率级及配线的耐压绝缘度Separatedextra-lowvoltage(SELV)DC-DCConverter10类别标准号说明电动车ISO6469-1:2009GB18384-1:2001车载充电储能系统(RESS)的安全要求(RechargeableEnergyStorageSystem)ISO6469-2:2009GB18384-2:2001车辆安全措施和故障防护ISO6469-3:2011GB18384-3:2001电动车安全要求注:档案内文以ISO6469为主电动汽车安规标准(ISO6469/GB18384)11ISO6469-1/GB18384-1•车载充电储能系统的安全要求(RESS)–6.1动力蓄电池的绝缘电阻–(对金属车壳)•要求:IR100Ω/V=500V需50KΩ•量测RESS两端对地的电压并计算之•Chroma8900系统⎟⎟⎠⎞−⎜⎝⎛=11'22'UUUURoRi12ISO6469-3/GB18384-3•电动车安全要求(全车)–7.7绝缘电阻的测量•至少为最大工作电压之电压进行测试•A.C500Ω/V•D.C100Ω/V•Chroma19032-P可直接进行IR测试•注:GB18384:2001的测试电压为1.5倍工作电压或至少500Vdc•若电压为750V,则1.5倍达到1125V=Chroma唯一绝缘电阻测试1000V13ISO6469-3/GB18384-3•电动车安全要求(全车)–8.3耐压试验•AC测试1min•(2U+1000)Vrms针对基本绝缘系统•(2U+3250)Vrms针对双重或加强绝缘系统–8.4电位均衡的连续测试–金属车壳各点•60Vdc的电压,及1A的电流，至少5sec测试.•GB18384:200160Vdc及1.5倍电流,或25A测试5sec,其值不可超过0.1Ω–Chroma19032-P可直接进行耐压及电占均衡连续测试CHROMA19032-PESTAnalyzer14类别标准号说明电动车ECER100关于电动汽车特殊安全要求认证的统一规定ECER12/ECER94传统汽车转向机构,前后碰撞,法规补充了电动汽车的相关内容FMVSS305美国电动汽车-电解液溢出及电击防护人体防护系统UL2231-1一般要求UL2231-2特殊要求for充电系统的保护装置电动车用电池IEC61982-1、UL2580、UL2271电动车马达控制器&电池管理系统UL508、UL991、UL60730、GB18488-1、GB18488-2电动车充电设施IEC61851-1、UL2202、EN61851-1、GB18487.2、UL2594Remark:ECE-Regulation源于欧洲经济委员会(EconomicCommisssionofEurope,简称ECE)颁布的法规(Regulation)其他电动汽车相关安规标准ChromaSupport15电气安规自动测试系统8900电气安规自动测试系统ElectricalSafetyATS•19032-PEST分析仪•符合EN50191标准Floating高压输出设计500VA输出能力•交/直流耐压、绝缘/接地电阻测试及动态泄漏电流测试•19200EST扫瞄器(超过100测试点)–Relay控制,及模块化系统组成–支援WV/IR/GB测试,Functional测试BatteryInverterMotor16•依发生的形状来分(shape)–局部放电(PartialDischarge)–火花放电(GlowDischarge)–电弧放电(ArcDischarge)•依放电发生的位置来分(position)–沿面放电（Creepingdischarge,Surfacedischarge）–空隙放电（Gapdischarge）–气泡放电(Voiddischarge)放电劣化的发生与种类电动汽车使用高压驱动组件,更需考虑零件于高压下的可能问题17耐壓不良與電氣品質的關係•絕緣失效(Failure)及放電(discharge)不再只是安規議題，已成為重要的品質議題品質議題–長期的電暈放電與溫升→材料質變(QualitativeChange)→絕緣劣化(InsulationDeterioration)→耐壓不良(FlashoverorBreakdown)→產品損壞(品質議題!!)1718放电程度分析•耐压分析仪可依电压及判定条件进行放电程度分析–HIGH/LOWLIMIT;ARCLIMIT;CORONALIMIT–启始电压/结束电压/爬升阶数/每阶时间•进行放电程度分析前需进行预热(5min/Vtest)18CSV:电晕启始电压(Coronastartvoltage)FSV:电气闪络启始电压(Flashoverstartvoltage)BDV:绝缘崩溃电压(Breakdownstartvoltage)19Part2-性能/保护标准相关测试-交流充电桩-车载充电器-直流转换器20EVSE:ElectricVehicleSupplyEquipment(SAEJ1772)SAEJ1772被美国日本广泛使用,欧洲IEC61851-1,中国GB/T20234.2交流充电接口虽然接口各法规不一样,但是控制引导信号(ControlPilot)一致,对设计及测试有利.交流充电站(桩)标准21EVSE系统连接界面阻抗模拟控制板RelaycontrolI/Ocard示波器DVM测试治具交流电源交流负载依据SAEJ1772ACLevel2需求规划充电站(桩)自动测试系统测试系统硬件组成架构22TestFixtureEVSEACInputACOutputConnectInterface测试项目：EVSEATS交流输入特性测试1.涌浪电流测试2.有效值电流测试3.谐波电流测试4.输入功率测试5.功率因素6.电压中断&变动测试7.电压缓升/降测试8.频率缓升/降测试9.输入断电测试10.输入电压谐波控制导引讯号输出测试11.输出电压12.PWM频率13.上升时间14.下降时间15.不正常状况模拟时序以及瞬时特性测试16.断开电源接触器测试17.交流电能传送测试18.供电设备失效测试19.外部讯号控制测试20.抽风状态变更测试保护测试21.过电流22.短路23.耦合器锁杆脱离特殊测试24.外部命令特殊功能25.TTLI/O讯号控制26.Analog讯号量测27.CANBus读/写充电站(桩)自动测试系统23系统范例–EVSEATS24SAEJ1772引用UL2231-2电网电压瞬变及波形失真测试实务上的动作未定义:可能充电到一半就无预期断电a.最短断电/失真不可受影响时间b.最短断电可自动回复时间c.最短断电需手动回复时间d.断电自动通知使用者充电站(桩)自动测试系统25移动式公共充电站诊断测试系统:1.频繁使用增加损坏机率2.定期检查沟通讯号及输出电源参数是否正确3.对电源量测参数做校验,消除收费疑虑¾可设置诊断程序¾标准接口及辅助接口¾标准校正量测仪器,准确度可追溯¾可设置在移动载具,方便进行充电站诊断测试系统26电动汽车与充电桩兼容性测试ACsourcePowermeterIPCFunctiongeneratorI/OcardEVI/OBoxRelaycontrol系统接口ScopeDCPowerSupply测试系统硬件组成架构27车载充电器ACInputDCOutputGNDControlpilotProximityDetectionNL-由交流充电桩标准,可得知部分车载充电器的动作功能特性-中国行业标准QC/T895-2011,定义特性及保护项目28车载充电器(OBC)自动测试系统DCE-loadACsourcePowermeterChargerDCsourceScopeCANbuscardIPCDCsourceFunctiongeneratorI/OcardResistorboard+12VRelaycontrolOBC自動测试系统硬件组成架构29车载充电器(OBC)自动测试系统9CAN-businterfacesupport测试项目：On-BoardChargerATS满足QC/T895-2011测试需求1.输入输出测试2.输入电压调变效应测试3.负载调变效应测试4.在线调整测试5.输入频率极限测试6.开机频率极限测试7.数字式示波器设定8.充电器光标量测时间9.负载变化设定10.过载保护测试11.负载定电流模式下过电压测试12.负载定电压模式下过电压测试13.最大突波电流值测试14.纹波及噪声测试15.输出短路测试16.静态稳定性测试17.输入电压极限测试18.开机输入电压极限测试19.波形量测20.开机波形量测21.关机波形量测22.致能TurnOn/Off测试23.CANBus读取24.稳定性测试25.TTLI/O信号测试30DC/DCconverter电池电压仿真Chroma62050H-6005KW/600V/8.5AConnectingInterfaceScope中国标准GB/T24347-2009,定义特性及保护项目,包括大功率升压模块,及小功率降压模块-应用场合不一样,需特别留意.单向式DC-DC转换器(12V-14V输出)自动测试系统硬件组成架构63200直流负载拉载模拟CANbusIPC直流转换器(DC-DC)自动测试系统31测试项目：DC-DCConverterATS满足GB/T24347-2009功能测试1.输入输出及效率测试2.输入电压调变效应