大指揮官PHEV 充電系統安規測試與案例分析

楊小文

（廣汽菲亞特克萊斯勒汽車有限公司，湖南 長沙 410000）

1 非傳導充電系統

非傳導充電系統主要由高壓電池、整車/電機控制器、車載充電機和高壓線束組成，其中車載充電機采用變壓器調壓結構，不與電網直接連接，如圖1所示。

圖1 非傳導充電系統

2 安規測試

電動車輛從產線下來的時候，為了確保高壓系統的連接及絕緣性能的可靠性，需要做相應的測試。安規測試包含耐壓、搭鐵電阻、絕緣阻值，以及泄漏電流測試，詳細定義如下。

2.1 電氣強度 （耐壓）

電氣強度測試通常稱為耐壓測試，是在被測設備的帶電部件和外殼之間施加數倍于額定電壓的高壓 （2Un+1000V），以驗證被測設備的帶電部件有無搭鐵或擊穿。

2.2 絕緣電阻測試

絕緣電阻是指被測設備導電部件與外殼或外露的非導電部件之間的總電阻。

2.3 搭鐵電阻測試

搭鐵電阻是指被測設備易觸及金屬部件與搭鐵端子或搭鐵觸點之間的連接電阻，而非配電系統中的保護搭鐵電阻。

2.4 泄漏電流測試

電源通過絕緣或分布參數阻抗產生的與工作無關的電流稱為泄漏電流，對于Ⅰ類設備，是指被測設備在所施加的測試電壓作用下，穿過或跨過絕緣流入保護搭鐵導線的電流。

3 測試設備及測試要求

3.1 測試設備

測試設備如圖2、圖3所示。

3.2 安規測試要求

1） 交流耐壓測試對充電口L/N端子和車身搭鐵通1500V的交流電壓，檢測漏電流，要求漏電流小于41mA。

2） 搭鐵電阻測試對充電口搭鐵端子通25A的直流電，測量阻值，要求阻值小于0.1Ω。

3） 絕緣電阻測試對充電口L/N端子和車身搭鐵通500V的直流電壓，測量絕緣阻值，要求阻值大于1MΩ。

4） 泄漏電流測試，對充電口L/N端子施加1.06倍的額定電壓，分別測量相線和零線對機殼或搭鐵的泄漏電流值，要求泄漏電流小于4.5mA。

測試注意事項：①交流耐壓、絕緣測試、搭鐵電阻、泄漏電流測試都是在被測系統處于非工作狀態下測試；②搭鐵導通電阻應采用四線制方式測量，以消除接觸熱電勢，減小測量誤差；測量儀應具有自動消除測試線電阻和接觸電阻的功能，保證測量的準確性；③泄漏電流測試在不同的標準模擬人體阻抗的電路是有差別的，本文采用如圖4所示F模式。

圖2 測試儀

4 測試流程

1） 開機前檢查充電設備整體，是否完好無破損，輸入電源線無壓傷破皮等。

2） 打開電源開關，開啟PC。

3） 按緊插拔按鈕取出充電連接手柄。

4） 打開車輛充電口，將充電連接手柄插入汽車充電口 （插入到位會聽到‘咔’的聲音，則到位手柄卡銷與接口處吻合），手動輕拉進行確認。

圖3 附件

5） 打開尾門，將測試鉗夾到尾門鎖扣上。

6） 取出條碼槍，掃描車輛CIS碼。

7） 按下綠色“啟動”按鈕，啟動測試。

8） 測試完成后，取出打印機上的結果粘貼至SRDQ表上。

9） 若測試不合格，按下紅色“停止”按鈕，結束測試。

10） 按緊插拔按鈕取出充電連接手柄/測試鉗，將輸入電源線盤好放在指定位置。將手柄插入機柜插座內。

測試連接實物如圖5所示，測試通過示意如圖6所示。

圖4 不同模擬模式

圖5 測試連接實物圖

圖6 測試通過示意圖

5 案例分析

產品下線的時候，偶爾會碰到安規測試不過的情況，其中出現最多的就是交耐測試和絕緣測試失敗的案例，接下來我們詳細講解如何找到安規測試不通過的根本原因。

5.1 案例1

安規測試發現交流耐壓和絕緣不過，如圖7所示。

圖7 安規失效

針對此故障，我們采取如下一系列行動，找到了根本原因。

第1步：用萬用表測量充電口L→E，N→E之間的阻值（圖8）。每個車型的阻值不一樣，我們可以記錄正常車的阻值，然后對比故障車阻值。

大指揮官PHEV測得的正常阻值見圖9，故障車的阻值見圖10。對比阻值，確認交流充電系統回路是有問題的。

第2步：確認充電系統中部件的好壞。

交流充電系統包含的部件還是比較少的，僅包含高壓電池，整車/電機控制器，車載充電機和高壓線束。可以一個部件一個部件來排除。由于整車還是可以上電的，結合拆裝及測量的方便性，決定斷開車載充電機模塊，對車載充電機和系統再分別進行手動絕緣測試。

圖8 充電L/E/N口

圖9 大指揮官PHEV測得的正常阻值

圖10 故障車的阻值

在手動絕緣測試之前，先講述下單個零部件高壓絕緣測試方法。

采 用 FULUK 1587，調到測絕緣擋位，測試電壓為500V，然后一直按測試按鈕，持續1min，如圖11所示。

用舉升機舉起大指揮官PHEV，拆掉保護罩蓋，拔掉車載充電機高/低壓接插頭，手動對剩余充電系統做絕緣測試，測量結果OK，如圖12所示。

接下來對車載充電機單獨做絕緣測試，測試結果0Ω，如圖13所示，鎖定車載充電機零件損壞。

第3步：更換車載充電機，重新手動測量絕緣，結果OK。

最后：恢復護板，重做安規測試，順利完成測試。

關于耐壓測試/絕緣測試失敗原因是各式各樣，但是失效分析的方法都是一樣的，先測量系統，再逐一對零件排除。安規測試失效案例，出現最常見的是充電機絕緣故障，也有由高壓線束導致的，我們再看案例2。

圖11 FULUK 1587

圖12 手動對剩余充電系統做絕緣測量

圖13 車載充電機單獨做絕緣測試

5.2 案例2

安規測試失敗，交流耐壓不過，如圖14所示。

圖14 案例2

采用前面查找根本原因的方法，首先測充電口的阻值，但是這次阻值沒有顯示異常。從這看出整個充電系統低壓測量是沒問題的。從而需要逐一對零部件進行高壓絕緣測量。測量結果發現系統中車載充電機、控制器以及高壓電池都正常。唯一異常的就是充電口到車載充電機的高壓線束交流耐壓測試漏電流偏大。拆下充電口線束，發現充電口溫度傳感器位置偏移導致交流耐壓測試高壓電從L端傳導到溫度監測回路，從而導致泄漏電流偏大，如圖15、圖16所示。

圖15 測量N→E交流耐壓OK

測量L→E交流耐壓，泄漏電流超出標準值，如圖16所示。

圖16 測量L→E交流耐壓NG

拆解充電口線束總成，查看內部結構，發現溫度傳感器已經挨到L孔的銅線上，如圖17所示。

接下來的操作就是更換高壓線束，重新做安規測試。

6 總結

安規測試可以檢測出車輛充電系統中各零部件由于加工、元件或材料本身原因引發的絕緣損壞問題，以及被測零部件由于電氣間隙過小導致交耐不通過問題，避免由此引發觸電危險。所以車輛下線做安規測試還是非常重要的。

圖17 溫度傳感器位置偏移