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2023年12月19日-21日,由中国电动汽车充电基础设施促进联盟、中国汽车工业协会充换电分会、杭州市富阳区人民政府联合主办的“2023中国汽车充换电生态大会”在杭州举办。本届大会以“迎接新挑战,全面推动充换电基础设施高质量发展”为主题,设置了“1+1+6+N”场会议和发布,即1场闭门会议+1场大会论坛+6个主题论坛+N场重磅发布,会议围绕“充换电基础设施建设”、“充电桩下乡”、“高品质充电服务”、“换电模式”、“海外出口”、“车网互动”等方面进行深入交流,研讨构建产业高质量发展格局的对策、方法与路径。
其中,在12月21日上午进行的“主题论坛五:充电桩出口海外实践与探索”环节,中汽研新能源汽车检验中心(天津)有限公司高级项目总监高燕万发表了精彩演讲。
以下内容为现场演讲实录:
各位专家,上午好,很开心能够来到这里和大家进行《充电设施出口检测认证概述及安规要求解读》,我是来自检验中心的高燕万。我本次交流的内容大概分为以下四个部分,第一主要和大家梳理一下我们现在在出口方面遇到的技术问题,第二是检测技术、认证技术的相关要求,第三是重点和大家梳理一下在安规方面车方向要求以及详细的车市解读,最后有一个小结。
第一是我们分析了近三年以来全球新能源汽车市场的情况,看到除了中国以外,西欧和北美是最大的新能源汽车市场,在大洋洲、东盟、南亚这三个区域是增长最快的。我们2022年的时候国外销量最大的市场在西欧,2023年在东盟市场取得了相对较快的增长。虽然我们现在出口业务取得了飞速提升,也面临一些问题,但是我们出口的标准比较多,怎么正确解读这些标准要求以及用于标准指导实际生产,比如说我们CCS充电采用PLC通讯的方式,与国标的充电通信协议存在较大差异。比如70121、15118两个标准虽然在直流通讯协议的内容大体相同,但存在很多的不同之处,那我们如何把控这些差异和不同。我们如何标准符合的前提下,保证车和桩的兼容情况。如何在国内发现这些出口车和桩的一些兼容性问题,并在国内解决掉,减少出口成本以及一些技术上的难题,这也是我们面临的很大一个挑战。
第二是给大家交流一下出口标准。围绕通信协议、充电设施和充电接口这些关键项目我们出口的时候到底要依据哪些标准进行认证,我大概分了三部分,第一是通讯控制系统检测标准,包括15118、70121/70122,直流充电系统检测标准包括法规的、EMC、通讯部分的、美标的,包括交流系统不仅包含模式三还有模式二的标准,包括62752,还有62955部分的内容。还有一些线缆的要求,包括充电接口62196的部分,都在车的标准系统内。
我们了解完众多的测试标准后,我们出口不同的国家到底应该获得什么的认证证书,才可以使我们产品在当地更好地售卖。我们进行了简单的总结,其中出口欧洲需要通过CE认证,美国需要通过UL认证,公共事业侧还需要进行额外认证,拿到政府准入包括许可。同时能源公司、电网公司,还有一些B端客户有自己的认证体系。除了这些认证之外,还会对供应商进行一系列的认证审核,保证产品一致性。详细到每一块具体的要求,比如UL认证是美国认证的一个体系之一,已经成为非官方但必要产品安全合格标签,是美国消费者选购产品时的必然参考条件之一,也是中国企业进入美标市场的硬性条件之一,认证周期需要6个月。还有美国的FCC认证,主要是电器一类产品销往美国的时候,需要申请FCC认证,并且要在产品上打有FCC的认证,主要是电池兼容方面的测试认证。ETL是基础认证,在美国大部分地区这个认证是强制性的。CE认证是在出口欧洲的认证证书,凡贴有CE标准的产品可以在欧盟各成员国内销售,不需要再单独认证成员国的要求,但是CE只是对送检产品进行测试,对后续的生产不进行监控。而TUV同时对企业生产和品质进行管控,为了保证送检和出货产品的一致性。这些是大概针对出口海外的认证要求。
接下来会和大家梳理一下出口欧洲61851安规方面的测试项目以及项目具体要求,第一是61851交流充电桩安规项目总共涉及到12项,包括IP防护等级、最大允许电流、故障保护、绝缘耐压、浪涌电流等等。直流充电桩在交流充电桩基础上需要增加一些电机性能的是,包括直流输出,电压、电流的精确度、输出电流精准度、电压精准度,包括一些电压纹波、电流纹波等等试验需要在之前交流充电桩的项目基础上再增加一些测试。
进入到具体项目解析之前,我带大家回顾一下ABC研究方式的定义,我简单再过一下。连接方式A是电动汽车的充电插头是和车辆永久连接的。连接方式B是供电插头和车辆插头两端是分离的,可以单独移动。连接方式C是供电插头和电网直接固定连接。
还有对充电模式进行回顾,充电模式1,海外好多国家已经禁止使用充电模式1进行电动汽车进行充电,国内也不允许使用模式1对电动汽车进行充电。模式3主要是针对于交流充电的一个充电方式。模式4是对直流充电来说的。对于模式2充电器来说,在61851的标准上也用了大量篇幅进行详细的介绍,前面对于它的电压、电流的额定值的限值进行了要求,比如它是单相的话,最大充电电流不应该超过32安,最大电压也是250伏。三相的话最大电压是480伏。还要一条是用于模式2的电动汽车电源设备应为标准插头到车辆连接器提供保护接地导体。
接下来是不同国家对于模式2通讯器使用场景的要求,第一块是在美国和加拿大,它只允许单相交流供电,最大电压不应该超过250伏,最大充电电流不应该超过32安。在瑞士最大电压不超过250伏,最大电流限制到16安。在意大利禁止在公共区域使用模式2充电器。在法国、挪威,需要配备家用式插头,且最大电流不能超过8安。这是国外对于模式2充电模式的场景要求。
最后是对充电桩进行了分类,这块主要会影响到我们后期做一些产品设计开发的,包括绝缘电压、电气间隙选择、防护等级、车的参数的判定,有一些参考。这块是不同的充电模式下应该对保护导体进行监测,而监测部位也进行了不同的区分,包括模式2在ICCB之间与各电动汽车触点之间进行监测。假如保护导体连续丢失的时候,电动汽车供电设备应该断开交流供电回路,时间要求在100毫秒以内。欧标要求还加了一条,是在无法验证保护导体的连续性的时候,比如导线和保护导体间发生短路,也就是CP接地的时候,要求电动汽车供电设备应该在3秒内断开供电回路。国标只是提了一下,在失去保护接地导体电气连续性的情况下,电动汽车供电设备应该在100毫秒内切断电源,和欧标要求差了3秒。
第二块连接确实,电动汽车供电设备应能够确定电动汽车与供电设备完全连接,这个完全连接的时候是通过电阻值的变化看没有连接还是半连接还是完全连接的状态,这个国标和欧标是一致的。在启动充电实验阶段,要求只有当电动汽车供电设备和电动汽车之间的连接确认已经完成,且供电控制导引功能动态处于可以允许充电状态的时候,才可以向电动汽车供电。对应的启动充电时间,充电结束时间的要求,它启动充电时间满足这两条,在充电结束的时候,其中任何一条不满足的时候,就应该中断对电动汽车的供电。比如说控制导引信号中断了,比如控制导引状态不允许充电状态,都不允许对电动汽车进行充电。供电设备应该提供一种手段,告知汽车允许最大充电电流,告知方式一般分为两种,交流是占峰比,直流是通过数值通讯告知电动汽车的。最大的可用充电电流还有一个限制要求,不应该超过电动汽车供电设备的额定输出电流和电缆组件额定电流的最小值,它为了在充电过程中的安全保护,要选择两者之间的最小值选择充电。在不超过最大电流的情况下,电流是可以变化的。
供电设备应该提供一种机械或者机电装置,保证车辆连接器和插头的可靠连接,这块在国标也有具体的要求,要求是一样的,但国标根据电流的大小做了进一步细化要求,比如小于或者等于16安的时候是锁止功能是可选的,大于16安的时候锁止功能必选的,在欧标的时候统一要求了你必须具备锁止功能。
下一步危险部件的防护等级,分为两块,外壳的防护等级应该要满足XXC,接下来的部分不管在哪个充电模式下,只要车辆供电插头和供电插座或者车辆插头和插座耦合的时候就需要满足IPXXD的要求,非耦合状态下需要满足XXB的要求,这是国标和欧标都是一样的。当你的电动汽车供电设备插头和电缆断开的时候,有一个及时的泄放。如果在标准插头和标准插座端断开的时候,要求在1秒内你的电压要降到60伏以下,或者等效电量要符合要求。如果在供电设备的输出侧插头和插座断开的时候,欧标要求在5秒内断开,国标要求在1秒内断开,安全电压都是60伏的DC,而且等效电能要求国标、欧标是一致的,只是在断开交流电源的时候时间不一样。
关于剩余电流保护器的要求,在2010年版本,对于剩余电流的保护只是要求参考建筑电气的安全规范,并没有提及对系统的明确保护等级,也没有进行详细参数的要求。在2017年版,第一次提出对A型和DC6毫安剩余电流的定义。对于同样属于交流充电模式的交流充电桩来说,咱们国标的18487提出了同样的要求。这是剩余电流保护器的要求,国标、欧标要求是一致的,都是需要配备有保护器,或者采用B型的剩余电流保护装置,或者A型剩余电流保护装置,还必须确保在6毫安以上直流故障电流情况下断开电源。通过下面这一条,就可以引出来上面这一条,就是A+6毫安DC的组合方式装置,是通过于这块,因为这块要求所以我们现在大部分是采用AC漏电保护器+DC6毫安漏电保护器保护方式。
这是电缆管理和储存要求,在充电方式C的供电设备下,应该为未使用的车辆插头提供储存方式,车辆插头安装的高度也有要求,距离地面0.5米到1.5米处,不能太高和太低,如果太高和太低都不太方便用户操作。对于长度超过7.5米的电缆,对于长出来的部分采取措施,包括线轴、线缆挂的支架方式,保证未使用的电缆不得超过7.5米的长度,这块国标和欧标的要求是一致的。
接下来主要对于机械开关装置要求,包括开关和隔离开关,但这块需要注意的是在开关和隔离开关的电流选择的时候,标准要求至少应该具有AC-22A使用类别的额定电流企业,这个电流不能低于运行电路的额定电流,这是欧标的要求。国标要求的情况下是要求不低于额定顶流的1.25倍,这是国标和欧标的差异点。
这是对于供电设备,包括充电接口IP防护等级的具体定义和要求,分为两部分,供电设备如果是室外使用要满足IP41要求,户外使用至少要满足IP44的要求。在国标的规范里面跟欧标不一样,国标要求在室内满足IP32要求,户外至少满足IP54。供电接口在欧标里面62196部分也进行了详细的定义。
这个主要列举了绝缘电阻、介电强度、冲击耐压在测试过程中的测试条件、测试点位,包括结果判断的依据,还有在执行实验之前的预处理包括特定要求。比如绝缘电阻测试,要求测试一分钟,测试电压值定义为500伏,这是欧标的要求。测试点位在非电器连接各回路之间进行绝缘电阻的监测,结果判定分为两种,一个是一类设备,一个是二类设备,判定的值是不一样的。要求在持续四天以后立即进行绝缘电阻的设备,接电强度也分为一类设备和二类设备,但测试电压是UN+200伏,测试点位和绝缘电阻是一样的,也是在非电器连接各带电回路之间,结果判定是在测试过程中不能出现绝缘地穿和散落现象,没有预处理的要求。要求冲击耐压分为基本绝缘和加强绝缘,测试电压值是不同的。测试电位和要求、结果判定和鉴定强度是一致的,可以说你用了交流电流测试,也可以用等效的直流电压测试,直流电压是交流电压的1.4倍。
我们看一下国标18487.1对于这三项实验的参数要求,和欧标有差距,它的绝缘电阻测试是根据额定绝缘电压的范围选择不同电压等级进行测试,而国标只是用500伏进行测试就可以,鉴定强度不同的额定绝缘电压选择不同的电压,相同的是它也可以用等效直流电压来测试。
接触电流的要求,它需要测试的点位是交流电源电极与可相互连接的金属外壳,如果金属外壳是非金属的,那我们要在非金属的外壳上包裹铜箔进行测试。要求一类供电设备接触电流要小于等于3.5毫安,在测试过程中在额定电压的1.1倍,是在额定输出的状态下,就是额定电流的状态下进行测试。需要注意欧标的接触电流测试需要在恒定湿热40度包括95%湿度维持4天测试之后,1小时进行接触电流的测试。国标是满足这些要求就可以了,没有前期预处理的要求。
这是温升要求,欧标在测试的时候温度50度,国标在室温条件下进行测试的。欧标要求对于最高运行温度进行定义,国标只是要定义一个限制用温升来限的,这两个是它的不同之处。温度稳定的判定条件目前欧标、国标都是一致的,如果连续三次读数温度上升不超过1K,就认为温度稳定了,温度的时间要大于10分钟。
接下来是环境可靠性的要求,进行国标和欧标的对比,欧标分为室内充电桩和室外充电桩有不同的时间,如果是室内要进行6次循环,每次24小时。如果是室外的话要进行两个5次循环,每次是24小时。国标要求在测试参数是一样的,40度、95%的湿度,国标是循环两次,每次持续24小时。欧标、国标的测试条件、测试参数一样,但测试时间是一同,结果判断也不同。欧标要求实验之后充电桩能够正常工作,国标要求在实验结束前两小时要进行绝缘电阻、静电强度复测,绝缘电阻应该不小于一兆欧,静电强度要按照之前的测试电压的75%进行,之后要求充电桩能够正常工作,包括显示功能、输入功能、通讯功能要求正常。
这是最低温度功能试验,欧标要求分室内和室外,放置时间都是16小时,正负1小时,要求低温工作之后充电桩可以正常工作。在国标中18487没有定义可靠性影响,但能标中有低温实验要求,也分室内和室外,但室外的温度和欧标有5度的差异,放置时间要小于欧标的要求。检查充电应能正常工作,这个是他俩共同的要求,但国标多了一块需要在正常工作之后测试稳流精度。怎么正常工作验证?通过判断充电机,充电功能、通讯功能、显示和各项保护功能都正常,才可以判断充电桩在经受过低温实验之后是正常的。
关于机械强度的要求,欧标只对于模式2充电器进行了定义,这块内容模式3和模式4是可选的,不是强制的,要求外部的外壳最低机械冲击防护等级要可以满足IK08。我将IK等级和冲击能量进行列举,IK08至少满足5J的冲击能量。能标里面也分交流充电桩和直流充电桩对于机械强度的要求,交流充电桩用0.7J冲击能量进行实验,直流充电桩用了20J,就是必须要满足IK10的要求。在试验之前,交流充电桩应进行预处理,而直流充电桩没有预处理要求,包括欧标也没有进行处理要求的要求。试验之后对于结果是不是符合判定,有三个方面,第一是检查盖板、壳体有没有损坏,如果损坏不会影响到不能触及到带点电部件以及影响充电桩后续使用,包括防护等级不会受到影响,有必要的时候可以把充电桩拆开进行验证。
最后是对于标识耐久的要求,电动汽车电源设备制造商应为每个电动汽车电源设备提供一个或多个标签,标签必须应该经久耐磨,必须要安装在醒目和清晰的位置上,通过进水布和有机物包括酒精布各擦拭15秒之后来检查标识是不是符合要求。标识需要符合在实验之后,在正常或矫正视力之下,不需要额外用放大镜或放大设备辅助就可以清晰可辨,且标识不能轻易移除,不能外人可以随意从这个位置移到另外一个位置。在试验过程中标识也不能够发现卷曲或者卷边的情况,因为这样容易撕掉或者有掉落的情况。
标识需要包含的信息欧标和国标都进行了详细地规定,欧标要求你必须要打有制造商名称或商标,还有一些额定电压、额定电流包括防护等级的信息都需要体现在这个标识上。国标和欧标是类似的,但是它要求产品的型号、生产日期,包括标注室内还是室外使用,以方便我们测试的时候或者使用的时候选择不同的参数识别它。国标还有一个点,如果你一个桩上有多把枪,你需要标明每一把枪的最大值或者额定值。
充电桩出口业务发展越来越迅速,但是我们也面临各种各样的问题,但是面对这些问题和挑战,也面对新的机遇,我们也会加强与在座同仁和认证机构的合作,包括技术、监测、认证、产品方面的合作交流,帮助我们充电车桩更好地走出去、走上去。因为2023年版的标准已经发布了,对于2023年的标准的和2017版标准的差异我们也会进一步对比和解读,后续我们有更多的机会去交流。
今天我分享的内容就是以上内容,谢谢大家!
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