电动汽车电能供给与保障技术规范车载充电机.doc

ICSDB11北京市标准化指导性技术文件DB11/Z XXXX2010电动汽车电能供给与保障技术规范 车载充电机Technical specifications of electricity supply and assurance for electric vehicle：on-board charger送审稿2010 - XX - XX发布北京市质量技术监督局发布DB11/Z XXXXX2010目次前言II1 范围12 规范性引用文件13 术语和定义14 基本构成25 参数26 要求37 试验方法78 标志与标识12前言本指导性技术文件按照GB/T 1.12009给出的规则编写。本指导性技术文件由北京市质量技术监督局提出。本指导性技术文件由北京市发展改革委员会组织实施。本指导性技术文件建议和意见，向北京市质量技术监督局反映。本指导性技术文件的起草单位：北京汽车行业协会、北汽福田汽车股份有限公司、北京汽车新能源汽车有限公司本指导性技术文件的参与起草单位：北京市质量技术监督局、北京市标准化研究所、北京嘉昌机电设备制造有限公司、北京市产品质量监督检验所、北京理工大学、北京交通大学、中国电力科学研究院、普天海油新能源动力有限公司、北京动力源科技股份有限公司、中国科学院电工研究所、机械科学研究总院先进制造技术研究中心、北京电源行业协会本指导性技术文件主要起草人：安庆衡、蔡文远、詹文章、胡浩、魏跃远、张会平、周罕华、张丽丽、俞会根本指导性技术文件的参与起草人员：钟锌章、李永华、权京华、刘怡、徐曙东、彭永伦、王震坡、陆春、刘鹏、黄彧、吴尚洁、王晓峰、李军、曹桂军、肖亚玲、钱国良13电动汽车电能供给与保障技术规范 车载充电机1 范围本指导性技术文件规定了车载充电机的基本构成、参数、功能、要求、试验方法及标志与标识。本指导性技术文件适用于纯电动汽车及插电式混合动力汽车车载充电机的设计、制造和检验。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 2423.12008 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验A：低温GB/T 2423.22008 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验B：高温GB/T 2423.32006 电工电子产品基本环境试验 第2部分：试验方法 试验Cab：恒定湿热试验GB/T 2423.51995 电工电子产品基本环境试验 第2部分：试验方法 试验Ea和导则：冲击GB/T 2423.102008 电工电子产品环境试验 第2部分: 试验方法 试验Fc：振动（正弦）GB/T 2423.172008 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Ka：盐雾GB/T 2423.212008 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验M：低气压GB 42082008 外壳防护等级（IP代码）GB/T 10069.1 旋转电机噪声测定方法及限值 第1部分：旋转电机噪声测定方法GB/T 176191998 机动车电子电器组件的电磁辐射抗扰性限值和测量方法GB 17625.12003 电磁兼容 限值 谐波电流发射限值(设备每相输入电流16A)GB/Z 17625.62003 电磁兼容 限值 对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的谐波电流的限制GB/T 18384.12001 电动汽车安全要求 第1部分：车载储能装置GB/T 183872008 电动车辆的电磁场发射强度的限值和测量方法，宽带，9kHz30MHzGB/T 18488.12006 电动汽车用电机及其控制器 第1部分：技术条件GB/T 198262005 电力工程直流电源设备通用技术条件及安全要求QC/T 4132002 汽车电气设备基本技术条件YD/T 7312008 通信用高频开关整流器3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1车载充电机 on-board charger固定安装在电动汽车上，将公共交流电网标称电压值的电能变换为直流电并给车载储能系统（如动力蓄电池等）充电的装置。3.2充电效率 charging efficiency车载充电机的直流输出功率与其交流输入有功功率的比值。3.3输出电压误差 output voltage tollerance实际输出直流电压与设定值的偏差。3.4输出电流误差output current tollerance实际输出电流值与设定值的偏差。4 基本构成车载充电机由功率单元、控制单元、充电接口等部分组成。5 参数5.1 额定输入电压、额定输入电流 额定输入电压、额定输入电流见表1。表1 额定输入电压、额定输入电流额定交流输入电压，V额定输入电流，A额定频率，Hz单相2201050单相22016单相220325.2 输出电压车载充电机输出电压根据适用车载储能系统（如动力蓄电池等）电压等级分为五级，输出电压范围与标称输出电压优先值见表2。表2 车载充电机输出电压车载充电机输出电压等级输出电压范围（V）标称输出电压优先值（V）1246548255120723100350144、28843005003846 要求6.1 环境条件6.1.1 工作温度车载充电机的工作环境温度应满足QC/T 4132002中3.1.3的要求。6.1.2 湿度车载充电机应能在相对湿度为5%95%下正常工作。6.1.3 海拔高度车载充电机应能在海拔高度为3000m下正常工作。6.2 电源要求6.2.1 输入电压波动范围车载充电机能在输入电压为额定电压的15%波动范围内正常工作。6.2.2 频率车载充电机能在输入电压频率为49Hz51Hz范围内正常工作。6.3 功能要求6.3.1 充电功能车载充电机与电池管理系统通信，受电池管理系统控制，并为车载储能系统自动充电，且充电过程对车载储能系统及人员不造成伤害。6.3.2 连接确认功能车载充电机应与车载储能系统对连接状态通讯确认，并获取车载储能系统的绝缘检查信息后，再启动充电过程。当车载充电机检测到与电动汽车车载储能系统的通讯不正常时，车载充电机应自动停止直流输出，并报警提示。6.3.3 保护功能6.3.3.1 过压保护当车载充电机输出电压大于等于过压保护值时，应报警并关闭输出。故障排除后，车载充电机应能恢复功能。6.3.3.2 欠压保护当车载充电机输出电压小于等于欠压保护值时，应报警并关闭输出。故障排除后，车载充电机应能恢复功能。6.3.3.3 短路保护当车载充电机输出短路时，应报警并关闭输出。故障排除后，车载充电机应能恢复功能。6.3.3.4 过温保护当温度超过过温保护值时，车载充电机应自动进入过温保护状态，并降低功率运行。当温度恢复正常后，应能通过人工干预恢复工作。6.3.3.5 反接保护当车载充电机直流输出端与车载储能系统的正负极反接时，通电后应能报警并关闭输出。故障排除后，车载充电机应能恢复功能。6.3.3.6 接地保护车载充电机中能触及的可导电部分与外壳接地点处的电阻不应大于0.1，接地点应有明显的接地标志。6.3.4 低压供电功能车载充电机应提供12V直流电压输出： 纹波噪声（杂音电压值）不大于200mV。6.4 高压电气性能要求6.4.1 启动冲击电流车载充电机的启动冲击电流不大于工作时最大稳态输入电流峰值的110%。6.4.2 输出电压误差车载充电机输出电压与设定电压的相对静态误差应不大于0.5%。6.4.3 输出电流误差车载充电机输出电流与设定电流的相对静态误差应不大于3%。6.4.4 稳压精度对于恒压输出特性的车载充电机在额定输出电压下的相对误差不大于0.5%。6.4.5 稳流精度对于恒流输出特性的车载充电机在额定输出电流下的相对误差不大于2%。6.4.6 电压纹波系数车载充电机的电压纹波系数不应大于0.2%。6.4.7 限压特性和限流特性6.4.7.1 限压特性车载充电机在恒流输出特性下运行时，当输出直流电压超过限压整定值时，应能自动限制其输出电压的增加。6.4.7.2 限流特性车载充电机在恒压输出特性下运行时，当车载储能系统的充电电流超过电池的限流整定值时，或者当输出直流电流超过车载充电机的总限流整定值时，应能立即进入限流状态，自动限制其输出电流的增加。6.4.8 功率因数和充电效率在规定的环境条件、额定输入电压和连续工作情况下，当车载充电机的输出功率达到满载功率的50%时，输入电压的功率因数应不小于0.96；当车载充电机的输出功率达到满载功率的100%时，输入电压的功率因数应不小于0.99。在规定的环境条件、额定输入电压和连续工作情况下，当车载充电机的输出功率达到满载功率的50%90%时，充电效率应不小于90%。6.5 电气安全要求6.5.1 绝缘性能在环境温度为232和相对湿度不大于90%时，车载充电机应无结露，车载充电机中带电电路与地（外壳）之间的绝缘电阻应不小于20M。在环境温度为232和相对湿度大于90%时，车载充电机应无结露，车载充电机中带电电路与地（外壳）之间的绝缘电阻，应不小于2M。6.5.2 耐电压性能车载充电机中带电电路与地（外壳）之间的耐电压性能，应满足表3中的要求。表3 各带电电路之间耐电压性能部件耐电压要求输入端对输出端直流3000 V的试验电压1min，漏电流小于3.5mA输入端对壳体直流2000 V（或额定电压+1500 VDC）的试验电压1min，漏电流小于3.5mA输入端对控制端输出端对壳体输出端对控制端6.5.3 电气间隙和爬电距离电气间隙和爬电距离应满足GB/T 18488.12006中表3的要求。6.6 电磁兼容6.6.1 干扰性车载充电机在运行过程中产生的辐射发射和传导发射限值应符合GB/T 18387的规定。6.6.2 抗扰性车载充电机在运行过程中抗扰性限值应符合GB/T 17619的规定。6.6.3 谐波电流含量6.6.3.1 输入单相电流小于等于16A时，车载充电机产生的谐波电流含量应符合GB 17625.1的规定。6.6.3.2 输入单相电流大于16A时，车载充电机产生的谐波电流含量应符合GB/Z 17625.6的规定。6.7 接口与通讯协议6.7.1 通讯接口与通讯协议具有与电池管理系统等进行信息交互的CAN通信功能（波特率为125kbps、250kbps、500kbps）。通信协议应符合相关标准的要求。6.7.2 充电接口充电接口应符合相关国家标准、行业标准的要求。6.8 机械强度车载充电机的壳体按本指导性技术文件7.9所述的方法试验后，不应有明显的塑性变形。6.9 振动和冲击6.9.1 振动车载充电机耐振性应符合QC/T 4132002中3.12的要求。6.9.2 冲击车载充电机按7.10.2试验后，其性能、IP等级不应降低，不应因永久或暂时变形而使带电部分和外壳相接触。6.10 耐环境6.10.1 腐蚀车载充电机宜进行工业溶剂试验，对每种溶剂应使用新试件，试验后试件不应出现腐蚀缺陷。6.10.2 IP防护等级车载充电机的防护等级应符合GB 42082008中IP55的要求。6.10.3 防潮湿、防霉变、防盐雾车载充电机内印刷线路板、接插件等电路应有防潮湿、防霉变、防盐雾处理，应能在室外潮湿、含盐雾的环境下正常运行。6.10.4 防锈（防氧化）保护车载充电机铁质外壳和暴露在外的铁质支架，应具有防锈措施；车载充电机非铁质的金属外壳，也应具有防氧化保护膜或防氧化处理。6.11 噪声按照本指导性技术文件7.12规定的噪声测试方法进行车载充电机的噪声测定时，车载充电机及其冷却系统的工作噪声应不大于60dB（A）。6.12 可靠性车载充电机的平均故障间隔时间应大于等于10000h（置信度为85%）。6.13 外观质量6.13.1 车载充电机外表面应平整，无明显的划伤、变形等缺陷；表面涂镀层应均匀。6.13.2 铭牌、标志安装端正牢固，字迹清晰。6.13.3 零部件紧固可靠，无锈蚀、毛刺、裂纹等缺陷和损伤。7 试验方法7.1 试验条件7.1.1 环境条件无特殊规定时，试验应在下面的环境条件下进行： 温度：1828； 相对湿度：45%75%； 大气压力：86kPa106kPa。7.1.2 测量仪器、仪表7.1.2.1 无特殊规定时，测量仪器、仪表应符合YD/T 7312008中附录A中的要求。7.1.2.2 测量仪器、仪表应有合格证书、在有效期内的计量检定证书。7.1.3 车载充电机的基本状态7.1.3.1 无特殊规定时，车载充电机的通电是指输入额定电压和频率进行工作，并且电气性能参数在输入额定电压和频率下进行测试。7.1.3.2 电气性能参数的测试应在车载充电机通电工作30min后进行。7.2 环境条件试验7.2.1 温度试验7.2.1.1 低温工作试验车载充电机的低温工作试验应按GB/T 2423.12008中“试验Ae”的规定执行，通电后调整负载，使其在额定功率下运行。试验温度选取为最低工作温度3，持续时间不小于12h。在试验前、条件试验期间和试验结束后，充电机应能正常工作。7.2.1.2 高温工作试验车载充电机的高温工作试验应按GB/T 2423.22001中“试验Be”的规定执行，通电后调整负载，使其在额定功率下运行。试验温度选取为最高工作温度3，持续时间不小于12h。在试验前、条件试验期间和试验结束后，车载充电机应能正常工作。7.2.2 湿度试验车载充电机的高温工作试验应按GB/T 2423.32006中“试验Ca”的规定执行，试验温度为302，通电后调整负载，使其在额定功率下运行。持续时间不小于48h。在试验前、条件试验期间和试验结束后，车载充电机应能正常工作。7.2.3 海拔高度车载充电机的海拔高度试验按GB/T 2423.212008中“试验M”的规定执行，通电后调整负载，使其在额定功率下运行。气压试验严酷等级选取为70kPa（对应海拔高度3000m），持续时间不小于12h。在试验前、条件试验期间和试验结束后，充电机应能正常工作。7.3 电源试验7.3.1 输入电压波动范围试验7.3.1.1 按YD/T 7312008中图1搭建试验电路，试验步骤如下： 调整输出电压和附加负载，使输出电压为额定值并输出额定功率。分别调整输入电压为额定值的85%、100%和115%，测试记录输出电压、输出电流； 调整输出电压和附加负载，使输出电流为额定值并输出额定功率。分别调整输入电压为额定值的85%、100%和115%，测试记录输出电压、输出电流。7.3.1.2 按7.3.1.1条完成试验后，车载充电机应能正常工作。7.3.2 频率试验7.3.2.1 按YD/T 7312008中图1搭建试验电路，然后通电，车载充电机应能正常工作。试验步骤如下： 调整输出电压和附加负载，使输出电压为额定值并输出额定功率。分别调整输入频率为49Hz和51 Hz，测试记录输出电压、输出电流； 调整输出电压和附加负载，使输出电流为额定值并输出额定功率。分别调整输入频率为49Hz和51 Hz，测试记录输出电压、输出电流。7.3.2.2 车载充电机应能正常工作，应符合本指导性技术文件中6.2.2的要求。7.4 功能要求试验7.4.1 充电功能试验按YD/T 7312008中图1搭建试验电路，在额定输入频率及额定输入电压条件下，调整输出电压和负载，使输出电压为额定值并输出额定功率，车载充电机应能正常工作。7.4.2 连接状态试验车载充电机连接电阻性负载，设置车载充电机与电动汽车车载储能系统连接不正确，通电后，车载充电机不启动充电过程；在充电过程中断开车载充电机与负载连接的充电线路，车载充电机立即切断直流输出。车载充电机应符合本指导性技术文件中6.3.2的要求。7.4.3 保护功能试验7.4.3.1 过压保护试验按YD/T 7312008中图1搭建试验电路，模拟电池存储系统的负载状态,在额定输入电压、额定频率条件下，调节负载使输出电压大于及等于设定过压保护值，车载充电机应符合本指导性技术文件中6.3.3.1的要求。7.4.3.2 欠压保护试验按YD/T 7312008中图1搭建试验电路，模拟电池存储系统的负载状态,在额定输入电压、额定频率条件下，调节负载使输出电压小于及等于设定欠压保护值，车载充电机应符合本指导性技术文件中6.3.3.2的要求。7.4.3.3 短路保护试验按照YD/T 7312008中的图1搭建试验电路，模拟电池存储系统的负载状态,在额定输入电压、额定频率条件下，将输出电路进行短接，通过直流电流测试装置测量输出电流后去掉短接电路，车载充电机应符合本指导性技术文件6.3.3.3的要求。7.4.3.4 过温保护试验按照YD/T 7312008中的图1搭建试验电路，模拟环境温度超过设定值，车载充电机应符合本指导性技术文件6.3.3.4的要求。7.4.3.5 反接保护试验将车载充电机与车载储能装置的正负极反接后通电，模拟电池存储系统的负载状态,车载充电机应符合本指导性技术文件6.3.3.5的要求；按照规定正常连接车载充电机与车载储能装置，车载充电机应能正常工作。7.4.3.6 接地保护用精度为1/1000的万用表（或其它具有相同功能和精度等级的仪器）测量车载充电机中能触及的金属部件与外壳接地点处的电阻，测量结果应符合本指导性技术文件6.3.3.6的要求。7.4.4 低压供电功能试验7.4.4.1 按YD/T 7312008中图1搭建试验电路，在低压输出模块上搭建可调节阻性负载(可满足电压及电流范围的无负载100%负载条件)的电路，试验步骤如下： 在低压输出模块输出端连接20MHz示波器，选择适当的量程，示波器扫描速度低于0.5s，读取并记录20MHz示波器所显示的最大峰-峰值幅值，即为纹波噪声值（杂音电压值）。7.4.4.2 低压输出模块的电气性能要求应符合本指导性技术文件6.3.4的要求。7.5 高压电气性能要求试验7.5.1 启动冲击电流试验按YD/T 7312008中5.10的规定进行试验，试验结果应符合本指导性技术文件6.4.1的要求。7.5.2 输出电压误差试验按YD/T 7312008中图1搭建试验电路，分别设定车载充电机的输出电压值UzO为范围最小电压值，额定电压值、范围最大电压值，通过直流数字电压表测量实际输出值Uz，按公式（1）计算输出电压误差。计算结果应符合本指导性技术文件6.4.2的要求。(1)式中：U输出电压误差；Uz实际输出电压值，V；Uzo输出电压设定值，V。7.5.3 输出电流误差试验按YD/T 7312008中图1搭建试验电路，设定车载充电机的输出电流值IZ0为额定值，通过直流电流测试装置测量实际输出值IZ，按公式（2）计算输出电流误差。计算结果应符合本指导性技术文件6.4.3的要求。(2)式中：U输出电流误差；Iz实际输出电流值，A；Izo输出电流设定值，A。7.5.4 稳压精度试验按GB/T 198262005中6.3.3的规定进行试验，试验结果应符合本指导性技术文件6.4.4的要求。7.5.5 稳流精度试验按GB/T 198262005中6.3.2的规定进行试验，试验结果应符合本指导性技术文件6.4.5的要求。7.5.6 纹波系数试验按GB/T 198262005中6.3.4的规定进行试验，试验结果应符合本指导性技术文件6.4.6的要求。7.5.7 限压特性和限流特性试验车载充电机的限压特性和限流特性按GB/T 198262005中6.5的规定进行试验，试验结果应符合本指导性技术文件6.4.7的要求。7.5.8 功率因数和充电效率试验按YD/T 7312008中5.4的规定进行试验，试验结果应符合本指导性技术文件6.4.8的要求。7.6 电气安全试验7.6.1 绝缘性能试验车载充电机未工作，用1000V兆欧表（或其它具有相同功能和精度等级的仪器）对车载充电机中带电电路与地（外壳）之间的绝缘电阻进行测量。测量结果应符合本指导性技术文件6.5.1的要求。7.6.2 耐电压性能试验车载充电机未工作，在环境温度为232和相对湿度为80%90%时，用量程为直流3000V（或额定直流电压+1500V）的耐电压测试仪对接线端子对地（外壳）和彼此无电连接的电路的漏电流进行测量。测量结果应符合本指导性技术文件6.5.2的要求。7.6.3 电气间隙和爬电距离试验7.6.3.1 电气间隙试验使用千分尺或塞规，测量两相邻导体或一个导体与相邻壳表面的最短距离，测量结果应符合本指导性技术文件6.5.3的要求。7.6.3.2 爬电距离试验按GB/T 18384.12001中6.2的规定进行试验，试验结果应符合本指导性技术文件6.5.3的要求。7.7 电磁兼容要求试验7.7.1 干扰性试验按GB/T 183872008中第5章的规定进行试验，试验结果应符合本指导性技术文件6.6.1的要求。7.7.2 抗扰性试验按GB/T 17619中的测量方法和规定的抗扰性电平要求测试，测试结果应符合本指导性技术文件6.6.2的要求。7.7.3 谐波电流含量试验7.7.3.1 输入单相电流小于等于16A时，车载充电机产生的谐波电流含量应按GB 17625.12003中6.2的规定执行，试验结果应符合本指导性技术文件6.6.3.1的要求。7.7.3.2 输入单相电流大于16A时，车载充电机产生的谐波电流含量试验应按GB/Z 17625.62003中第7章的规定执行，试验结果应符合本指导性技术文件6.6.3.2的要求。7.8 接口与通讯协议试验7.8.1 通讯接口与通讯协议试验试验方法应按相关标准的规定进行试验，试验结果应符合本指导性技术文件6.7.1的要求。7.8.2 充电接口试验充电接口应按相关标准的规定进行试验，试验结果应符合本指导性技术文件6.7.2的要求。7.9 机械强度试验在车载充电机壳体各表面任意300mm300mm的面积上均匀地施加相当于100kg质量重物的力，观测表面的塑性变形情况，试验结果应符合本指导性技术文件6.8的要求。7.10 振动和冲击试验7.10.1 振动试验车载充电机的振动