





摘 要:近年來電動汽車產業迅速發展,預制配套的電動汽車供電設備隨之不斷更新,使用場景豐富的同時對于產品的安全要求也增高,原有電動汽車供電設備安全要求的標準體系急需升級完善。因此,為適應新的技術現狀,我國于2024年7月發布了GB 39752—2024《電動汽車供電設備安全要求》標準。老版GB/T 39752—2021《電動汽車供電設備安全要求及試驗規范》已實施三年,此次GB 39752—2024的發布實施,對于完善電動汽車供電設備安全評價體系以及推進電動汽車快速健康安全發展具有重要意義。本文主要闡述GB 39752—2024中主要技術內容及其與2021版標準的異同。
關鍵詞:電動汽車,供電設備,安全要求,標準
DOI編碼:10.3969/j.issn.1002-5944.2025.01.024
0 引 言
近年來,我國高度重視新能源汽車的發展,《新能源汽車產業發展規劃(2021—2035年)》《關于加快經濟社會發展全面綠色轉型的意見》等政策規劃中都明確指出,不斷完善新能源汽車配套設備加快新能源汽車的推廣和應用[1-3]。隨著新能源汽車市場份額占比不斷提升,2024年7月新能源乘用車的銷量已超過燃油車輛。新能源車輛的大規模應用離不開配套基礎設施的支撐,因此提升電動汽車供電設備安全性要求及在此基礎上完善測試評價體系對于支撐新能源汽車產業快速高質量發展具有里程碑意義。
電動汽車供電設備作為補能裝置,承擔起電動汽車與電網之間的橋梁作用,供電設備的基本性能和安全性能會直接影響電動汽車補能質量和用戶體驗。因此,針對電動汽車用供電設備的安全要求及試驗方法,我國于2021年3月9日發布了GB/T39752—2021《電動汽車供電設備安全要求及試驗規范》[4]標準(以下簡稱“2021版標準”)。2021版標準中規定了電動汽車供電設備的基礎安全要求,為推動高質量電動汽車配套設備發展起到了重要作用。而伴隨電動汽車及配套產業技術飛速發展,該標準已無法滿足行業發展的趨勢。因此,全國汽車標準化技術委員會組織相關機構企業對2021版標準進行了修訂。2024年7月24日,GB 39752—2024《電動汽車供電設備安全要求》標準[5](以下簡稱“2024版標準”)正式發布。本文將重點分析2024版標準的主要技術內容,并將其與2021版標準進行對比分析。
1 標準主要技術內容
2024版標準共分為8章,規定了電動汽車供電設備安全要求,其內容主要包括范圍、規范性引用、術語和定義、符合和縮略語、安全要素要求、試驗通則、試驗方法、標準的實施。本文對標準的關鍵性技術內容進行介紹與分析。
1.1 使用條件
由于電動汽車供電設備工作環境不同,不同使用條件對安全要求存在差異,因此標準中根據環境分類、污染等級、特殊環境進行分類區別。
1.1.1 環境分類
在環境分類中,根據室內和室外兩種使用類型,對污染等級、環境溫度范圍和相對濕度范圍、海拔進行規定,詳情見表1。
1.1.2 污染等級
污染等級是指設備使用的外部環境的污染等級,不同污染等級下對于供電設備的安全要求存在差異。按照常規室內使用、室內使用但暴露于污染的工業環境、室外使用三種使用環境要求最低的污染等級分別為PD2、PD3、PD3。
1.1.3 特殊環境
由于部分供電設備工作環境可能存在極端惡劣工況,因此要求在高溫、高濕、高輻照、高鹽霧等特殊環境下使用的供電設備應能耐受鹽霧腐蝕和耐光老化。
1.1.4 安裝
供電設備的安裝環境對于設備使用的安全要求起到關鍵作用。供電設備安裝應便于車輛充電,安裝場所環境溫度應滿足供電設備正常工作的要求。供電設備安裝應牢固可靠,且鎖緊零件齊全。室外落地安裝且防護等級低于IP67的供電設備中裸露帶電部分離地坪高度不應小于0.2 m(含安裝基礎或支座等)。安裝在室外或潮濕場所時,其電源接線口應采取密封處理等防水防潮措施。
1.2 結構
產品的結構功能是產品安全要求的基礎,結構設計合理對于機械強度、電安全性能指標具有積極作用。
1.2.1 一般要求
設備機構中的機械部分要具有足夠的機械強度,并且能夠滿足在不同場景的應力要求,標準中提到外殼、鉸鏈、隔板、閉鎖裝置等均應符合該要求。為降低設備使用時的安全風險,要求供電設備中易于接觸的部分應光滑,尤其是孔洞、凸起、拐角、棱緣等部分。
1.2.2 把手和手動控制裝置
由于把手和手動控制會直接與人接觸,標準中要求相關部位尤其是可運動部件要可靠安裝,不得在正常使用過程中出現失效損壞的情況。
1.2.3 連接和拼接
在供電設備中,存在部分連接及拼接結構,這些結構不僅包含機械類的拼接連接,還有電氣類的拼接連接機構。所有的連接和拼接結構均應符合牢固避免損失的原則,滿足相關使用條件下的應力要求,防止松動。電氣連接拼接的結構應滿足電氣安全要求,避免帶電部件裸露導致短路等電氣事故發生。相關連接裝置應符合匹配的電流承載能力和允許工作條件下最高溫度的要求。
1.2.4 布線
不合理的布線會引起線束異常磨損進而影響用電安全。因此,標準要求絕緣線纜在布線時,應考慮避開毛刺、鋒利部位,絕緣線纜必要時可以穿孔但應采取保護措施保證線纜長時間使用不受損害。除此之外,布線的配套耗材也應光滑可靠,不應因接觸損傷線纜影響絕緣安全。
1.2.5 外殼開孔
穿線、安裝等操作可能會對供電設備進行打孔操作,但打孔不應造成絕緣危險,尤其是帶電裸露且可以和外物接觸的部件更不允許進行打孔操作。打孔位置若在供電設備外殼處,供電設備需仍能滿足IPXXC的防護等級要求。用于進出線的開孔應具備線纜防護措施,防止鋒利邊緣劃傷線纜影響絕緣。
1.2.6 防護等級
供電設備外殼防護等級要求,室內室外分別不低于IP54和IP32,模式2的供電設備功能盒部件防護等級應不低于IP55。
1.3 電擊防護
1.3.1 決定性電壓等級限值(DVC)
電路的決定性電壓等級決定了電擊防護措施要求,而電路的工作電壓限值及所采用的絕緣措施決定電路的決定性電壓。按照要求,電路DVC等級為A代表電路為可觸摸,若DVC等級為B、C則代表電路為不可觸摸。在正常工作條件下,供電設備DVC的限制方式見表2。
1.3.2 絕緣措施
絕緣措施為電氣設備的基礎安全提供保障,因此在基本防護方面,對于DVC等級B和DVC等級C的電路,可接觸接地導體應與其至少存在基本絕緣,可接觸未接地導體則至少存在雙重絕緣或加強絕緣或保護隔離措施。供電設備提供的直接接觸防護應符合GB/T 18487.1—2023中7.6的要求。提供直接接觸防護的部件如外殼和擋板應采取保護措施確保在不使用工具的情況下不得被拆下。在安裝或使用期間,對供電設備外殼等部件打開后,可觸碰到的DVC等級B或DVC等級C的危險帶電部分應具有隔離防護、作業指導等防護措施。
故障防護方面,標準要求是供電設備為Ⅰ類設備的保護應在所有可接觸導體部件與外部保護接地導體之間具有可靠的保護措施。
1.3.3 剩余電流保護
剩余電流是體現和衡量漏電安全的基本指標。標準按照交流供電設備和直流供電設備兩種分類規定了剩余電流要求,剩余電流保護規定見表3。
1.3.4 電氣隔離
供電設備非電氣連接的各帶電回路之間、帶電回路與地(金屬外殼)之間,如輸入回路與輸出回路之間、輸出回路與安全特低電壓(SELV)電路之間、輸入回路與安全特低電壓(SELV)電路之間、輸入回路和保護導體(PE)之間、輸出回路和保護導體(PE)之間應具備電氣隔離措施,如表4所示。
1.3.5 電氣間隙及爬電距離
電氣間隙及爬電距離應符合GB/ T 16935.1—2023的規定,同時應將制造公差包含在內。為防止固體絕緣表面長期使用而老化,電氣間隙和爬電距離應有足夠大的距離。
1.3.6 接觸電流
接觸電流的大小直接影響人員誤觸電時受到的傷害,該標準對于供電設備的接觸電流要求引用了GB/T 18487.1—2023中12.1的條款。
1.3.7 絕緣電阻
絕緣電阻是體現電氣設備最基本的絕緣指標,也是體現安全要求的基礎指標。在供電設備非電氣連接的各帶電回路之間、各獨立帶電回路與地(外殼)之間的絕緣電阻的下限值為10 MΩ。同時規定進行濕熱循環后30 min內絕緣電阻應滿足I類設備大于1 MΩ、II類設備大于7 MΩ的要求。
1.3.8 介電強度
工頻耐受電壓要求在供電設備非電氣連接的各帶電回路之間、各獨立帶電回路與地(金屬外殼)之間,要求其能夠承受1 min所規定的工頻交流電壓。若采取直流電壓試驗,則試驗電壓為交流電壓有效值的1.4倍。
沖擊耐受電壓在供電設備非電氣連接的各帶電回路之間、各獨立帶電回路與地(金屬外殼)之間按表5規定施加短時沖擊電壓,要求進行3次正極性和3次負極性標準雷電波試驗,其中每次間隙不小于5 s、脈沖波形1.2/50 μs、電源阻抗500 Ω,試驗過程中不得出現擊穿放電等失效現象。
1.4 能量與保護
能量與保護中,主要考慮在輸出過壓、輸出過流、短路、過溫、負載突降等異常工況下的供電設備做出的響應要求,相關要求見表5。
1.5 過熱及著火
電動汽車充電時,可能會因為短路、線纜選配不適過載電流等原因引發異常升溫,甚至引發火災爆炸等危險現象。因此標準中對于過溫和著火的安全要求進行了說明。
1.5.1 危險識別
供電設備正常工作時,應防止包括但不限于以下引起過熱,避免因機械、絕緣、電氣或其他性能降低而引發危險的現象:可接觸部位超過安全溫度,部件、零件、絕緣和塑料材料超過特定溫度,結構和安裝表面超過特定溫度。
1.5.2 允許表面溫度
供電設備在大電流工況下,內部元器件會快速升溫。標準中要求在最大充電電流和環境溫度40℃下,手握可接觸部分按照金屬和非金屬分別要求不得超過50℃和60℃,可觸及不能手握的表面最高允許溫度按照金屬部分和非金屬分別要求為60℃和85℃。同樣工作條件下,充電電纜表面最高溫度不應超過77℃。充電電纜表面溫度超過60℃時,應增加高溫警示標識。
1.5.3 引燃和火焰蔓延
電氣設備異常工作下極易發生火災,因此標準對引燃和火焰蔓延提出了要求。供電設備在正常工作或單一故障發生時,需要采取措施對元器件的最高溫度或電路有效功率進行限制,繼而避免引燃和火焰蔓延。
1.6 機械保護
1.6.1 運動部件
可運動的部件會對現場操作使用人員存在風險隱患,因此標準中要求運動部件布局合理,采用封閉安裝或者增加保護罩的方式防止操作人員不受到傷害,如果防護罩可拆卸應增加警示標志。
1.6.2 機械強度
機械強度體現設備的耐沖擊能力,要求供電設備應具有足夠的機械強度,以耐受正常使用過程中施加在其上的應力。機械強度要求按照模式2、模式3和4兩個分類進行。
1.7 電磁兼容
供電設備應有一定的抗干擾能力。標準對其抗擾度、發射提出了相關電磁要求,要求供電設備的抗擾度試驗類別和等級應符合GB/T 18487.2的要求;供電設備電源輸入端口、CPT端口、信號/控制端口的傳導騷擾限值,外殼端口的輻射騷擾限值,電源輸入端口的諧波電流,電壓波動和閃爍應符合GB/T 18487.2的要求。
1.8 標識與指示
標識分為一般要求、產品標識、警示標志三個部分,要求供電設備按規定標注產品標識和警示標志,且清晰可辨耐腐蝕。產品標識的內容應符合GB/T 18487.1—2023的要求,可從外部直接觀看。供電設備的外殼或者危險部位的外圍等防護措施應設置警示標志。
供電設備應具有以下至少一種指示:要求供電設備能夠具備聲光指示或者具備遠程訪問使用的指示,如信號繼電器觸點、集電極開路輸出,或者在通信系統中進行信息交互等。
2 與2021版標準的比較
相較于2021版標準,2024版標準更著重貼合電動汽車供電設備的實用場景,貼近電動汽車動力系統和電網與供電設備間的網-樁-車的使用需求,2024版標準中新增或刪減的內容見表6所示。
3 結 語
本文通過對GB 39752—2024《電動汽車供電設備安全要求》標準的主要內容進行分析,并將其與GB/T 39752—2021《電動汽車供電設備安全要求及試驗規范》標準進行比較,闡釋了2024版標準中主要技術要求的變動情況。本文的分析有助于相關企業及技術人員較好理解2024版標準中變動,有利于推動電動汽車充電技術企業快速發展。
參考文獻
[1]夏治斌,石英婧.大模型加速“上車”企業競逐補能千億市場[N].中國經營報,2024-08-05(C7).
[2]賈林海.汽車行業下半年消費潛力將進一步釋放[N].中國冶金報,2024-07-30(18).
[3]王弘毅.專業化+市場化,全力壯大整車制造[N].安徽日報,2024-07-29(10).
[4]電動汽車供電設備安全要求及試驗規范:GB/T 39752—2021[S].
[5]電動汽車供電設備安全要求:GB 39752—2024[S].
作者簡介
孫田,碩士研究生,工程師,研究方向為新能源汽車測試及應用。
(責任編輯:袁文靜)
基金項目:本文受中汽研新能源汽車檢驗中心(天津)有限公司自立課題“大功率充電設施關鍵測試技術研究”(項目編號:XNYZLKT017)資助。