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EEC安规测试方案——新能源测试法规与应用（二）
电动车相关法规
为确保电动车的安全无虞，各国也制定了各式相关法规来保障驾驶的行车安全。特别是随着电 动车的发展趋向于高功率和高电压，电气安全更是不能忽视的一环。华仪电子整理了电动汽车 相关的电气安全安规和测试方法并提供您完整的解决方案，帮助您一起解决电动车测试的各种 挑战。于本册我们将介绍电动车电池、电机和DC/DC转换器之电气安全法规。
电动车电池
近年来因电动车订单增加和电池定期更换的需求，带动了整体电池的需求量大增。根据 TechNavio统计，在2021至2025年间电动车电池复合年均成长率将超过18%。想在竞争的电动 车市场中胜出，决胜点就在电池，为提供更强大的续航力与功能，电动车使用的电池包高电压 通常为300V或更高。此工作电压远高于安全电压(< 60Vdc)，因此电池包的电气安全需要格外 重视。
在进行电气安全测试前，我们需要先了解每一个电池包/系统内含有数个电池模块，而每一个电 池模块又是由数个电芯组成，若是个别的电池模块与电芯存在有任何瑕疵，将会损害电池包并 造成安全疑虑。因此，为避免发生严重的电气危害，大多数的制造商会在组成电池包前对电芯 进行绝缘测试，判断内部是否存在异物颗粒，接着对电池模块的正负端对外壳进行耐压测试， 确保其组装与结构安全无虞。完整的电池包/系统需要通过UL 2580电气安全测试，以下将详细介绍：
UL 2580 (电动汽车电池安规标准)
进入美国市场需符合UL 2580的电池包/系统需通过耐压测试。如图所示，将测试电压轮流施加 于电池包正/负极与外壳，使用2倍额定直流电压(一般为600Vdc 至 1200 Vdc)进行60秒的耐压 测试，测试结束不能发生绝缘崩溃的情况.
因应产能扩增，许多电池制造商选择华仪SE 系列安规综合分析仪并搭配7006 矩阵扫描仪组成多 点测试的解决方案，除了符合UL法规的测试仪器标准，更可以解决配线复杂和操作困难等难题 ,提升测试效率并增加产能
电动汽车驱动电机
电动电机长时间在高电压与高温度等恶劣的环境下运行，还需承受如雷击、错误操作、故障等 意外状况导致电压上升或是泄漏电流。因此，需要透过严格的电气安全测试验证其承受高电压 的能力确保其安全，并降低设备损坏与驾驶或乘客意外触电的风险。电动车驱动电机在不同的 国家都有其专属的安规测试，如美国需要符合 UL 1004、中国需要符合GB 18488、欧洲地区则 须遵守 IEC 60349。各国法规所需测试也有需许差异之处，以下将会介绍各个法规的测试内容。
UL1004-1 (电动汽车电机安规标准)
在众多的电机安规标准中， UL1004-1对电动汽车电机制定了完整的电气安规测试要求。在此标 准中，所需要进行测试的项目有耐压测试和接地阻抗测试，还需要对所用的材料进行绝缘测试确 保电机的安全与质量。
耐压测试电压也随着电机的额定电压与测试类型(型式测试和例行测试)而有所差异 (摘要可见表 一)。进行型式测试时，若产品额定电压高于42.4Vac或是60Vdc，交流电机使用1000 Vac加上 2倍最高标示电压的交流电压进行测试；而直流电机则使用1400Vdc加上2.8倍的最高标示电压 的直流电压进行测试。当额定电压小于42.4Vac或是60Vdc时，交流电机使用500Vac，而直流 电机使用700Vdc。型式测试时间皆为60秒。
例行测试 (又称产线测试)可采用与上述型式测试相同的测试条件，亦可提高测试电压缩短测试时 间至1秒钟。当额定电压高于42.4Vac或是60Vdc时，交流电机使用1200加上2.4倍最高标示电 压的交流电压进行测试；而直流电机使用1700加上3.4倍的最高标示电压的直流电压进行测试。 当额定电压小于42.4Vac或是60Vdc时，交流电机使用600Vac，而直流电机使用850Vdc。
此外UL 1004-1 中更要求应采用容量为500VA以上的测试仪器，确保测试仪器有足够的输出电流 对电动电机进行精准的测试。
接地阻抗测试是为了确保电机在单一失效的情形下，失效电流可以流至接地点，避免对造成驾 驶与乘客伤害。此测验属于例行测试，使用最大额定电流注入接地端，并测量此点和非带电的 金属部位间的电阻，接地电阻需小于0.1奥姆。此外，为避免起火以及保障驾驶与乘客免于触电与受伤的风险，带电部分的材料也都要通过严 苛的绝缘测试。为确保这些材料具有足够的防护力，他们需能够承受5000Vdc的绝缘测试。
以UL 1004-1为例，SE 系列安规综合分析仪适合使用于电动电机制造商的电气安全相关测试，其 耐压测试电压可达到5000Vac/6000Vdc、绝缘材料测试电压最高可达6000Vdc。 SE系列可提 供高达32A的电流进行接地连续性测试，更具备了500VA 最大输出功率，可处理需要高容量电 源的各产业大型电动电机的驱动和测试。SE系列的功能可满足 UL 1004-1 安规测试要求。
IEC 60349(电力牵引.铁路与道路车辆用旋转电机)
此法规在产线的例行测试特别要求需要对电机进行耐压测试， 一般使用2*Vdc+1000V交流电压 进行60秒的测试，如客户要求可使用直流电进行测试，则使用3.4*Vdc+1700V的直流电压进行 测试。施加电压于绕组(windings)和外壳间，确保在大电压输入时，此电机有足够能力承受意 外的电压，无绝缘崩溃发生。
GB 18488 (电动汽车用驱动电机系统)
在中国，电动车驱动电机需符合GB 18488，透过绝缘阻抗测试和耐压测试确认其安全性与质量。 绝缘阻抗测试与耐压测试主要是针对绕组与机壳进行测试，也会对不同的电机设计进一步的测试 绕组与温度传感器间的绝缘与耐压能力。
进行绝缘阻抗测试时，依冷态与热态绝缘阻抗值有所差异。定子绕组对机壳或温度传感器在冷态 下绝缘电阻值须高于20Mohm，热态下的绝缘阻抗值须透过计算，带入最高工作电压和持续功率 ,绝缘阻抗值至少要超过0.38Mohm。
R = 定子绕组对机壳热态下的绝缘阻抗值 VworkMax = 最高工作电压 (V)
P=持续功率(KW)
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冷态：马达尚未运作或是仅短暂运作后，线圈温度与室温相同的状态。 热态：在额定电压运作一段时间后，马达线圈温度高于室温的状态。 |
驱动电机定子绕组对机壳和温度传感器也需要进行耐压测试，测试电压是根据持续如果持续功率 小于1kW且工作电压小于100V，则使用500V加2倍最高工作电压。反之，若驱动电机如果功率 大于1kW且工作电压高于100V，则使用1000 V加2倍最高工作电压，最少须使用1500V。若是温 度传感器固定于定子绕组中，绕组对温度传感器应能承受1500V的耐压测试，泄漏电流不超过 5mA，且没有击穿或是绝缘崩溃发生，测试时间为60秒。
电动车DC/DC转换器
为了实践电动汽车更强大的效能表现，不仅在电池与驱动电机上有突破性的发展，内部其他的组 件也受到重视。例如： 直流对直流转换器。它是用来处理汽车电力/动力系统内低直流电压 (12Vdc)与高直流电压(200-800Vdc)间的电能传输，将电能提供给低电压的车灯、暖风扇、音 响系统和高电压的电力逆变器和电机，是电动汽车的关键模块之一 。
GB/T 24347 (电动车DC/DC转换器）
若设计不良或是产品有瑕疵，在升压与降压的过程中所产生的大电压与电流将会带来严重的危害 。为确保驾驶与乘客的行车安全，中国制定了法规GB/T 24347作为电动车直流对直流转换器的 规范，要求型式测试与例行测试都需要进行绝缘阻抗与耐压测试。
使用1000Vdc测试带电电路与地或外壳间的绝缘阻抗，通过标准为0.5MΩ。而耐压测试是使 用2000Vdc(或是额定电压加上1500Vdc)，非带电电路对地(机壳)与耐压测试仪器链接进行一分 钟的测试，且不能发生绝缘崩溃的情况。
严格的测试把关电器安全
除了电动车的效率之外，电动内部的电池、电机和其他组件的安全也是倍受重视的一部分。因 此，不管是在研发或是生产的过程中，都需要经过严格的测试及验证来确保其安全性。华仪电 子拥有多年的安规测试经验，已经协助多家制造商解决其电动车相关的各式电气安规测试问题 。我们完整的测试解决方案，能帮助您确保电动车的安全。
