大指挥官PHEV充电系统安规测试与案例分析

1  非传导充电系统

非传导充电系统主要由高压电池、整车/电机控制器、车载充电机和高压线束组成，其中车载充电机采用变压器调压结构，不与电网直接连接，如图1所示。


2  安规测试

电动车辆从产线下来的时候，为了确保高压系统的连接及绝缘性能的可靠性，需要做相应的测试。安规测试包含耐压、搭铁电阻、绝缘阻值，以及泄漏电流测试，详细定义如下。

2.1  电气强度（耐压）

电气强度测试通常称为耐压测试，是在被测设备的带电部件和外壳之间施加数倍于额定电压的高压（2Un+1000V），以验证被测设备的带电部件有无搭铁或击穿。

2.2  绝缘电阻测试

绝缘电阻是指被测设备导电部件与外壳或外露的非导电部件之间的总电阻。

2.3  搭铁电阻测试

搭铁电阻是指被测设备易触及金属部件与搭铁端子或搭铁触点之间的连接电阻，而非配电系统中的保护搭铁电阻。

2.4  泄漏电流测试

电源通过绝缘或分布参数阻抗产生的与工作无关的电流称为泄漏电流，对于Ⅰ类设备，是指被测设备在所施加的测试电压作用下，穿过或跨过绝缘流入保护搭铁导线的电流。

3  测试设备及测试要求

3.1  测试设备

测试设备如图2、图3所示。




3.2  安规测试要求

1）交流耐压测试对充电口L/N端子和车身搭铁通1500V的交流电压，检测漏电流，要求漏电流小于41mA。

2）搭铁电阻测试对充电口搭铁端子通25A的直流电，测量阻值，要求阻值小于0.1Ω。

3）绝缘电阻测试对充电口L/N端子和车身搭铁通500V的直流电压，测量绝缘阻值，要求阻值大于1MΩ。

4）泄漏电流测试，对充电口L/N端子施加1.06倍的额定电压，分别测量相线和零线对机壳或搭铁的泄漏电流值，要求泄漏电流小于4.5mA。

测试注意事项：①交流耐压、绝缘测试、搭铁电阻、泄漏电流测试都是在被测系统处于非工作状态下测试；②搭铁导通电阻应采用四线制方式测量，以消除接触热电势，减小测量误差；测量仪应具有自动消除测试线电阻和接触电阻的功能，保证测量的准确性；③泄漏电流测试在不同的标准模拟人体阻抗的电路是有差别的，本文采用如图4所示F模式。



4  测试流程

1）开机前检查充电设备整体，是否完好无破损，输入电源线无压伤破皮等。

2）打开电源开关，开启PC。

3）按紧插拔按钮取出充电连接手柄。

4）打开车辆充电口，将充电连接手柄插入汽车充电口（插入到位会听到‘咔’的声音，则到位手柄卡销与接口处吻合），手动轻拉进行确认。

5）打开尾门，将测试钳夹到尾门锁扣上。

6）取出条码枪，扫描车辆CIS码。

7）按下绿色“启动”按钮，启动测试。

8）测试完成后，取出打印机上的结果粘贴至SRDQ表上。

9）若测试不合格，按下红色“停止”按钮，结束测试。

10）按紧插拔按钮取出充电连接手柄/测试钳，将输入电源线盘好放在指定位置。将手柄插入机柜插座内。测试连接实物如图5所示，测试通过示意如图6所示。



5  案例分析

产品下线的时候，偶尔会碰到安规测试不过的情况，其中出现最多的就是交耐测试和绝缘测试失败的案例，接下来我们详细讲解如何找到安规测试不通过的根本原因。

5.1  案例1

安规测试发现交流耐压和绝缘不过，如图7所示。



针对此故障，我们采取如下一系列行动，找到了根本原因。

第1步：用万用表测量充电口L→E，N→E之间的阻值（图8）。每个车型的阻值不一样，我们可以记录正常车的阻值，然后对比故障车阻值。然后对比故障车阻值。大指挥官PHEV测得的正常阻值见图9，故障车的阻值见图10。对比阻值，确认交流充电系统回路是有问题的。



第2步：确认充电系统中部件的好坏。

交流充电系统包含的部件还是比较少的，仅包含高压电池，整车/电机控制器，车载充电机和高压线束。

可以一个部件一个部件来排除。由于整车还是可以上电的，结合拆装及测量的方便性，决定断开车载充电机模块，对车载充电机和系统再分别进行手动绝缘测试。

在手动绝缘测试之前，先讲述下单个零部件高压绝缘测试方法。

采用FULUK1587，调到测绝缘挡位，测试电压为500V，然后一直按测

试按钮，持续1min，如图11所示。

用举升机举起大指挥官PHEV，拆掉保护罩盖，拔掉车载充电机高/低压接插头，手动对剩余充电系统做绝缘测试，测量结果OK，如图12所示。

接下来对车载充电机单独做绝缘测试，测试结果0Ω，如图13所示，锁定车载充电机零件损坏。



第3步：更换车载充电机，重新手动测量绝缘，结果OK。

最后：恢复护板，重做安规测试，顺利完成测试。关于耐压测试/绝缘测试失败原因是各式各样，但是失效分析的方法是一样的，先测量系统，再逐一对零部件进行排除除。安规测试失效案例，出现最常见的是充电机绝缘故障，也有由高压线束导致的，我们再看案例2。

5.2  案例2

安规测试失败，交流耐压不过，如图14。


采用前面查找根本原因的方法，首先测充电口的阻值，但是这次阻值没有显示异常。从这看出整个充电系统低压测量是没问题的。从而需要逐一对零部件进行高压绝缘测量。测量结果发现系统中车载充电机、控制器以及高压电池都正常。唯一异常的就是充电口到车载充电机的高压线束交流耐压测试漏电流偏大。拆下充电口线束，发现充电口温度传感器位置偏移导致交流耐压测试高压电从L端传导到温度检测回路，从而导致泄漏电流偏大，如图15、16所示。



测量L→E交流耐压，泄漏电流超出标准值，如图16所示。



拆解充电口线束总成，查看内部结构，发现温度传感器已经挨到L孔的铜线上，如图17所示。



接下来的操作就是更换高压线束，重新做安规测试。

6  总结

安规测试可以检测出车辆充电系统中各零部件由于加工、元件或材料本身原因引发的绝缘损坏问题，以及被测零部件由于电气间隙过小导致交耐不通过问题，避免由此引发触电危险。所以车辆下线做安规测试还是非常重要的。