Tiêu chuẩn TCVN 9057-3:2011 Thiết kế chống giật của phương tiện đường bộ chạy pin nhiên liệu

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 9057-3:2011

ISO 23273-3:2006

PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG ĐƯỜNG BỘ CHẠY PIN NHIÊN LIỆU - ĐIỀU KIỆN KỸ THUẬT AN TOÀN - PHẦN 3: BẢO VỆ NGƯỜI CHỐNG ĐIỆN GIẬT

Fuel cell road vehicles - Safety specifications - Part 3: Protection of persons against electric shock

Lời nói đầu

TCVN 9057-3:2011 hoàn toàn tương đương với ISO 23273-3:2006

TCVN 9057-3:2011 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 22 Phương tiện giao thông đường bộ biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ TCVN 9057 (ISO 23273), Phương tiện giao thông đường bộ chạy pin nhiên liệu - Điều kiện kỹ thuật an toàn gồm các phần sau:

- TCVN 9057-1:2011 (ISO 23273-1:2006), Phần 1: An toàn về chức năng của xe.

- TCVN 9057-2-2011 (ISO 23273-2:2006), Phần 2: Bảo vệ tránh các mối nguy hiểm từ hyđrô cho xe chạy bằng nhiên liệu hyđrô nén.

- TCVN 9057-3:2011 (ISO 23273-3:2006), Phần 3: Bảo vệ người chống điện giật.

 

PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG ĐƯỜNG BỘ CHẠY PIN NHIÊN LIỆU - ĐIỀU KIỆN KỸ THUẬT AN TOÀN - PHẦN 3: BẢO VỆ NGƯỜI CHỐNG ĐIỆN GIẬT

Fuel cell road vehicles - Safety specifications - Part 3: Protection of persons against electric shock

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu thiết yếu của các xe chạy pin nhiên liệu (FCV) để bảo vệ người và môi trường bên trong và bên ngoài xe chống điện giật.

Tiêu chuẩn này chỉ áp dụng cho các mạch điện lắp trên xe có các điện áp làm việc từ 25 V xoay chiều đến 1000 V xoay chiều hoặc 60 V một chiều đến 1500 V một chiều (đối với các nội dung chi tiết về điện áp cấp B, xem Điều 5).

Tiêu chuẩn này không áp dụng cho:

- Xe chạy pin nhiên liệu (FCV) được kết nối với nguồn cấp điện bên ngoài;

- Bảo vệ của bộ phận; hoặc

- Chế tạo, bảo dưỡng và sửa chữa xe.

2. Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 9057-1:2011 (ISO 23273-1) Phương tiện giao thông đường bộ chạy pin nhiên liệu - Điều kiện kỹ thuật an toàn - Phần 1: An toàn về chức năng của xe.

ISO 3864-2, Graphical symbols - Safety colours and safety signs - Part 2: Design principles for product safety labels (Ký hiệu bằng hình vẽ - Mầu sắc an toàn và dấu hiệu an toàn - Phần 2: các nguyên tắc thiết kế cho các nhãn an toàn của sản phẩm).

ISO 6469-1, Electric road vehicles - Safety specifications - Part 1: On-board electrical energy storage (Phương tiện giao thông đường bộ chạy điện - Điều kiện kỹ thuật an toàn - Phần 1: Bình tích điện lắp trên xe (ắc qui)).

ISO 20653, Road vehicles - Degree of protection (IP-Code) - Protection of electrical equipment against foreign objects, water and access (Phương tiện giao thông đường bộ - Cấp bảo vệ (IP) - Bảo vệ thiết bị điện tránh các vật lạ, nước và sự tiếp cận).

IEC 60417, Graphical symbols used on equipment - Annex K (Ký hiệu bằng hình vẽ được sử dụng trên thiết bị - Phụ lục K).

IEC 60479-1, Effects of current on human beings and livestock - Part 1: General aspects (Ảnh hưởng của dòng điện trên cơ thể người và gia súc - Phần 1: Các khía cạnh chung).

IEC 60664-1, Insulation coordination for equipment within low-voltage systems - Part 1: Principles requirements and tests (Sự phối hợp cách điện cho thiết bị trong các hệ thống điện áp thấp - Phần 1: Nguyên tắc, yêu cầu và thử nghiệm).

3. Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau.

3.1. Hệ thống xử lý không khí (air processing system)

Hệ thống xử lý (nghĩa là lọc, đo, ổn định hóa và nén tăng áp) không khí đi vào hệ thống pin nhiên liệu.

3.2. Mạch điện phụ (auxiliary electric circuit)

Mạch điện cung cấp các chức năng của xe khác với chức năng đẩy, như đèn, động cơ thanh gạt nước kính chắn gió và rađio.

3.3. Bộ cân bằng của hệ thống điện nguồn pin nhiên liệu (balance of fuel cell power system)

Phần còn lại của mạch điện của hệ thống điện nguồn pin nhiên liệu khi các nguồn điện (nghĩa là bộ pin nhiên liệu, ắc quy, v.v…) được ngắt.

3.4. Rào chắn (barrier)

Bộ phận bảo vệ đề phòng sự tiếp xúc trực tiếp từ bất cứ hướng tiếp cận thông thường nào.

3.5. Cách điện cơ bản (basic insulation)

Cách điện áp dụng cho các chi tiết có dòng điện chạy qua để bảo vệ đề phòng sự tiếp xúc trực tiếp trong các điều kiện không có lỗi sai sót.

CHÚ THÍCH: Cách điện cơ bản không nhất thiết phải bao gồm cách điện được sử dụng riêng cho các mục đích chức năng.

3.6. Bảo vệ cơ bản (basic protection)

Bảo vệ đề phòng sự tiếp xúc trực tiếp với các chi tiết có dòng điện chạy qua trong các điều kiện không có lỗi sai sót.

3.7. Ắc quy (battery cell)

Bộ tích điện cơ bản nạp lại được gồm có các điện cực, chất điện phân, bình chứa, các đầu cực và các bộ phận chia tách thông thường, đây là một phần điện năng thu được bằng sự biến đổi trực tiếp của năng lượng hóa học.

3.8. Hộp ắc quy (battery pack)

Cụm lắp cơ khí đơn gồm có các ắc quy và các khung hoặc mâm kẹp chặt và có thể bao gồm các bộ phận để kiểm soát ắc quy.

3.9. Khung kết nối điện (chassis-bonded)

Kết nối điện của một điểm của mạch điện với khung dẫn điện.

3.10. Chi tiết dẫn điện (conductive part) Chi tiết có khả năng dẫn dòng điện.

3.11. Tiếp xúc trực tiếp (direct contact)

Tiếp xúc của người với chi tiết có dòng điện chạy qua.

3.12. Cách điện kép (double insulation)

Cách điện gồm có cách điện cơ bản và cách điện bổ sung.

3.13. Khung dẫn điện (electric chassis)

Kết cấu cơ khí dẫn điện của xe, bao gồm tất cả các bộ phận liên kết điện và điện tử mà các chi tiết của chúng được kết nối điện với nhau và điện áp của chúng được lấy làm điện áp chuẩn.

3.14. Mạch điện (electric circuit)

Tập hợp các bộ phận được kết nối với nhau để truyền động điện.

3.15. Bộ biến đổi dc/dc (dc/dc converter)

Bộ các thiết bị để biến đổi dòng điện một chiều ở một điện áp thành dòng điện một chiều ở một điện áp khác và/hoặc dùng cho mục đích ngắt mạch.

3.16. Điện giật (electric shock)

Tác động sinh lý học gây ra bởi dòng điện chạy qua cơ thể người.

3.17. Vỏ bảo vệ (enclosure)

Bộ phận bảo vệ thiết bị tránh một số ảnh hưởng từ bên ngoài và sự tiếp xúc trực tiếp từ mọi hướng.

CHÚ THÍCH: Các ảnh hưởng từ bên ngoài có thể bao gồm sự xâm nhập của bụi hoặc nước, ngăn ngừa hư hỏng về cơ khí.

3.18. Chi tiết dẫn điện để trần (không bọc cách điện) (exposed conductive part)

Phần dẫn điện có thể tiếp xúc với bút thử điện theo cấp bảo vệ đã quy định trong ISO 20653.

3.19. Pin nhiên liệu (fuel cell)

Bộ phận điện hóa tạo ra điện năng bằng cách biến đổi nhiên liệu và một chất oxy hóa, không có bất cứ sự tiêu thụ về vật lý hoặc hóa học nào của các điện cực hoặc chất điện phân.

3.20. Hệ thống nguồn điện pin nhiên liệu (fuel cell power system)

Tổ hợp của hệ thống pin nhiên liệu, các bộ biến đổi dc/dc, cụm động cơ có hệ thống tính điện nạp lại được (RESS), nếu có.

3.21. Bộ pin nhiên liệu (fuel cell stack)

Bộ phận lắp của hai hoặc nhiều pin nhiên liệu được kết nối điện với nhau.

3.22. Hệ thống pin nhiên liệu (fuel cell system)

Hệ thống điển hình chứa các hệ thống con sau: Bộ pin nhiên liệu, hệ thống xử lý không khí, hệ thống xử lý nhiên liệu, điều khiển nhiệt, điều khiển nước và hệ thống điều khiển của chúng.

3.23. Xe chạy pin nhiên liệu (puel cell vehicle), FCV

Xe nhận công suất đẩy từ một hệ thống điện nguồn pin nhiên liệu lắp trên xe.

CHÚ THÍCH: Thuật ngữ chung của FCV cũng bao gồm các xe có một nguồn công suất đẩy phụ khác.

3.24. Hệ thống xử lý nhiên liệu (fuel processing system)

Hệ thống biến đổi (nếu cần thiết) và/hoặc ổn định hóa nhiên liệu được tích trữ trong bộ tích nhiên liệu lắp trên xe thành nhiên liệu thích hợp cho vận hành trong bộ pin nhiên liệu.

3.25. Hệ thống giám sát điện trở cách điện (insulation resistance monitoring system)

Hệ thống giám sát định kỳ hoặc liên tục điện trở cách điện giữa các chi tiết có dòng điện chạy qua và các khung dẫn điện.

3.26. Chi tiết có dòng điện chạy qua (live part)

Dây dẫn hoặc chi tiết dẫn điện dùng để dẫn dòng điện trong sử dụng bình thường.

CHÚ THÍCH: "dẫn dòng điện" có nghĩa là dây dẫn hoặc chi tiết dẫn điện có thể có điện áp so với khung dẫn điện.

3.27. Điện áp làm việc lớn nhất (maximum working voltage)

Giá trị cao nhất của điện áp xoay chiều (rms) hoặc điện áp một chiều có thể xuất hiện trong một hệ thống điện trong bất cứ điều kiện vận hành bình thường nào theo điều kiện kỹ thuật của nhà sản xuất khi bỏ qua các chế độ chuyển tiếp.

3.28. Cân bằng điện áp (potential equalization)

Kết nối điện của các chi tiết dẫn điện để trần của thiết bị điện để giảm tới mức tối thiểu các chênh lệch về điện áp.

3.29. Cấp bảo vệ (protection degree)

Bảo vệ được cung cấp bởi rào chắn/vỏ bảo vệ có liên quan tới sự tiếp xúc với các chi tiết có dòng điện chạy qua bằng đầu dò thử như bút thử (IPXXB), thanh thử (IPXXC) hoặc dây thử (IPXXD) như đã được định rõ trong ISO 20653.

3.30. Cụm động cơ (power unit)

Tổ hợp của động cơ điện, các thiết bị điện tử công suất liên kết và các bộ điều khiển liên kết của chúng dùng cho mục đích đẩy xe.

3.31. Hệ thống tích điện nạp lại được (rechargeable energy storage system), RESS

Hệ thống tích điện và được nạp lại bằng các nguồn năng lượng lắp trên xe và/hoặc các nguồn năng lượng từ bên ngoài và các bộ điều khiển liên kết, nếu có:

VÍ DỤ: Ắc quy, tụ điện và các bánh đà cơ-điện

3.32. Cách điện tăng cường (reinforced insulation)

Cách điện của các chi tiết có dòng điện chạy qua để bảo vệ chống điện giật tương đương với cách điện kép.

CHÚ THÍCH: Cách điện tăng cường không có ngụ ý nói rằng cách điện phải là một chi tiết đồng nhất. Cách điện tăng cường có thể gồm có nhiều lớp và các lớp này không thể được thử nghiệm riêng biệt như đối với cách điện bổ sung hoặc cách điện cơ bản.

3.33. Cách điện bổ sung (supplementary insulation)

Cách điện độc lập được áp dụng ngoài cách điện cơ bản để bảo vệ chống điện giật trong trường hợp cách điện cơ bản bị hư hỏng.

3.34. Ắc quy kéo (traction battery)

Tập hợp của tất cả các hộp ắc quy được kết nối điện với nhau để cung cấp điện năng cho cụm động cơ và có thể cho các hệ thống phụ.

3.35. Mạch điện có điện áp cấp A (voltage class A electric circuit)

Mạch điện có điện áp làm việc lớn nhất £ 25 V xoay chiều hoặc £ 60 V một chiều.

3.36. Mạch điện có điện áp cấp B (voltage class B electric circuit)

Mạch điện có điện áp làm việc lớn nhất (> 25 và £ 1000) V xoay chiều hoặc (> 60 và £ 1500) V một chiều.

4. Các điều kiện về môi trường và vận hành:

Các yêu cầu cho trong tiêu chuẩn này phải được đáp ứng thông qua phạm vi các điều kiện về môi trường và vận hành được dùng để thiết kế xe do nhà sản xuất xe quy định.

5. Các cấp điện áp của mạch điện

Tùy theo điện áp làm việc lớn nhất, U, một mạch điện có thể thuộc về một trong các cấp điện áp được quy định trong Bảng 1.

Bảng 1 - Các cấp điện áp của mạch điện

Cấp điện áp	Điện áp làm việc lớn nhất
	Hệ thống một chiều V	Hệ thống xoay chiều  (15 Hz đến 150 Hz) V (rms)
A	0 < U £ 60	0 < U £ 25
B	60 < U £ 1500	25 < U £ 1000
CHÚ THÍCH 1: Các giá trị 60 V một chiều/25 V xoay chiều được lựa chọn có tính đến các điều kiện thời tiết ẩm. Đối với các điện áp không phải xoay chiều nhưng có xung lặp lại, nếu khoảng thời gian xung đỉnh trên 10 ms thì điện áp làm việc được xem xét là giá trị đỉnh lớn nhất. Nếu khoảng thời gian xung đỉnh nhỏ hơn 10 ms thì điện áp làm việc là giá trị điện hiệu dụng (rms). Các giá trị điện áp xoay chiều được báo cáo là các giá trị quan trọng tới hạn nhất trong dải tần số quy định. CHÚ THÍCH 2: Điện áp một chiều là điện áp £ 10 % điện áp rung (rms). Điện áp giới hạn trên của cấp B có thể thấp hơn theo các yêu cầu của quốc gia.

6. Ghi nhãn

6.1. Thiết bị điện

Biểu tượng trong Hình 1 phải được đặt ở gần điện áp cấp B của các nguồn điện áp, ví dụ các bộ pin nhiên liệu, Ắc quy, các tụ điện cao cấp. Biểu tượng tương tự phải nhìn thấy được trên các rào chắn và vỏ bảo vệ và khi các rào chắn và vỏ bảo vệ được tháo dỡ đi sẽ để lộ ra các chi tiết có dòng điện chạy qua của mạch cấp B và/hoặc cách điện cơ bản.

Biểu tượng (nền: mầu vàng, đường viền và biểu tượng: mầu đen) phải theo IEC 60417 và ISO 3864-2.

Hình 1 - Ghi nhãn của thiết bị điện có điện áp cấp B

6.2. Nhận biết dây dẫn có điện áp cấp B

Bộ dây dẫn điện có chứa các cáp điện có điện áp cấp B phải nhận biết được bằng mắt với vật liệu bọc bộ dây dẫn mầu da cam bền vững.

7. Các biện pháp để bảo vệ người chống điện giật

7.1. Quy định chung

Các mối nguy hiểm về điện giật xảy ra khi dòng điện đi qua cơ thể người (xem IEC 60479-1). Dòng điện đi qua cơ thể người không được vượt quá 10 mA với tác dụng liên tục.

Do đó, bảo vệ chống điện giật có nghĩa là:

- Ngăn ngừa không cho cơ thể người tiếp xúc đồng thời với hai hoặc nhiều chi tiết có dòng điện chạy qua có các điện áp khác nhau hoặc một điện áp giữa chúng; hoặc

- Hạn chế dòng điện và khoảng thời gian tác động của nó trong trường hợp có sự tiếp xúc. Bảo vệ chống điện giật phải bao gồm:

- Bảo vệ cơ bản (bảo vệ tránh tiếp xúc trực tiếp với các chi tiết có dòng điện chạy qua của mạch điện có điện áp cấp B trong các điều kiện vận hành bình thường (không có lỗi sai sót)); và

- Bảo vệ trong bất cứ điều kiện hư hỏng đầu tiên nào có liên quan đến điện giật.

Các biện pháp bảo vệ được mô tả trong 7.2 và 7.3 phải đáp ứng các yêu cầu theo các phương pháp thử được quy định trong Điều 8.

CHÚ THÍCH 1: Đối với hướng dẫn. Xem IEC 60664-1

CHÚ THÍCH 2: Đối với các lý do về chức năng, cũng có thể đưa ra các biện pháp tương tự như các biện pháp chống điện giật cho các mạch điện có điện áp cấp A. Các biện pháp này không thuộc phạm vi của tiêu chuẩn này.

7.2. Các biện pháp bảo vệ cơ bản

Con người phải được bảo vệ tránh tiếp xúc trực tiếp với các chi tiết có dòng điện chạy qua của bất cứ mạch điện có điện áp cấp B nào.

Các biện pháp bảo vệ tránh tiếp xúc trực tiếp phải được đưa ra bởi một hoặc cả hai cách sau:

- Cách điện cơ bản của các chi tiết có dòng điện chạy qua

- Rào chắn/vỏ bảo vệ ngăn ngừa sự tiếp cận các chi tiết có dòng điện chạy qua.

Các rào chắn/vỏ bảo vệ có thể dẫn điện hoặc không dẫn điện.

Nhà sản xuất xe nên có sự chú ý đặc biệt tới bảo vệ bằng cách điện cơ bản các chi tiết có dòng điện chạy qua trong khoang hành khách và khoang chất tải.

7.3. Bảo vệ trong các điều kiện có hư hỏng đầu tiên

7.3.1. Quy định chung

Bảo vệ trong bất cứ điều kiện có hư hỏng đầu tiên nào về điện giật phải đạt được bằng các biện pháp trong 7.3.2 hoặc 7.3.3, tùy thuộc vào mạch điện có điện áp cấp B có được cách điện với khung gầm hoặc khung được nối điện hay không.

Các biện pháp này có thể khác nhau đối với các chi tiết có dòng điện chạy qua khác nhau của một mạch điện có điện áp cấp B.

Trong bất cứ trường hợp nào, các chi tiết dẫn điện để trần bao gồm cả các rào chắn (vỏ bảo vệ dẫn điện để trần phải được liên kết với khung dẫn điện (để cân bằng điện áp).

7.3.2. Các biện pháp bảo vệ đối với các mạch điện có điện áp cách điện cấp B

Cần có sự bảo vệ thích hợp với bất cứ các biện pháp bảo vệ cơ bản nào (xem 7.2) nếu các biện pháp này đáp ứng yêu cầu của điện trở tối thiểu 100 W/V dựa trên điện áp làm việc lớn nhất của mạch điện.

CHÚ THÍCH: Điện trở cách điện tối thiểu 100 W/V tương đương với dòng điện lớn nhất yêu cầu của cơ thể 10 mA (xem 7.1).

Nếu không duy trì được yêu cầu 100 W/V thì bảo vệ trong bất cứ điều kiện hư hỏng đầu tiên nào phải đạt được bằng một trong các biện pháp sau:

- Cách điện kép hoặc cách điện tăng cường;

- Một lớp bảo vệ bổ sung của rào chắn/vỏ bảo vệ trên lớp bảo vệ cơ bản;

- Giám sát định kỳ hoặc thường xuyên điện trở giữa khung gầm và các chi tiết có dòng điện chạy qua của bất cứ mạch điện có điện áp cấp B nào trong quá trình vận hành của xe (Phải có cảnh báo thích hợp nếu phát hiện ra mất điện trở. Ngoài ra, khả năng khởi động lại hoặc sử dụng xe có thể bị hạn chế nếu sự mất điện trở cách điện).

- Cấp dòng điện rò thích hợp và hệ thống ngắt mạch.

Khi dòng điện rò vào thời gian đạt tới mức nguy hiểm (như đã định rõ trong IEC 60479-1), mạch điện có điện áp cấp B bị ảnh hưởng phải được ngắt sao cho không xảy ra thương tích thường xuyên hoặc nghiêm trọng, khi xem xét đến kiểu và mức độ tiếp xúc của người và trạng thái vận hành của xe như đã mô tả trong TCVN 9057-1 (ISO 23273-1).

7.3.3. Các biện pháp bảo vệ đối với các khung được nối điện với các mạch điện có điện áp cấp B

Phải có sự bảo vệ bằng bất cứ cách nào trong các cách sau khi đáp ứng yêu cầu về điện trở 100 W/V (xem 7.1 và 7.3.2):

- Cách điện kép hoặc cách điện tăng cường của bất cứ thiết bị cấp B nào;

- Một lớp bảo vệ bổ sung của rào chắn/vỏ bảo vệ trên lớp bảo vệ cơ bản cấp B.

Nếu sử dụng một vỏ dẫn điện cho bảo vệ cơ bản thì lớp bảo vệ bổ sung của rào chắn/vỏ bảo vệ phải không dẫn điện.

CHÚ THÍCH: Các hệ thống khung được nối điện có điện áp cấp B thường không được ủng hộ bởi SAE ở Hoa Kỳ.

7.4. Phương pháp bổ sung hoặc phương pháp khác cho các biện pháp bảo vệ chống điện giật

Để bổ sung cho sự lựa chọn các biện pháp bảo vệ như đã mô tả trong 7.2 và 7.3, có thể áp dụng phương pháp sau để tạo ra sự bảo vệ thích hợp cho con người chống điện giật. Phương pháp này cũng có thể được áp dụng để triển khai các biện pháp bảo vệ khác thích hợp hơn cho các điều kiện của kết cấu xe chạy pin nhiên liệu đã cho.

Nhà sản xuất xe phải tiến hành phân tích một cách thích hợp mối nguy hiểm về điện giật và đưa ra một nhóm các biện pháp đủ để bảo vệ chống điện giật. Sự phân tích này có thể sử dụng phương pháp FMEA (dạng hư hỏng và phân tích ảnh hưởng), FTA (phân tích lỗi dạng cây) hoặc phương pháp thích hợp khác và phải xem xét điều kiện bình thường (không có lỗi sai sót) và bất cứ các điều kiện (tình huống) hư hỏng đầu tiên nào có liên quan đến mối nguy hiểm điện giật. Các điều kiện hư hỏng không chỉ bao gồm các điều kiện vận hành và môi trường bình thường của xe nhưng cũng bao gồm các điều kiện riêng như phải tiếp xúc với nước.

Phương pháp này cũng có thể xác định các yêu cầu đối với các bộ phận và hệ thống được tích hợp trong xe trong quá trình lắp ráp thành xe sao cho các bộ phận và hệ thống này có thể được thiết kế, chế tạo và thử nghiệm một cách phù hợp.

8. Phương pháp thử và yêu cầu đối với các biện pháp bảo vệ chống điện giật

8.1. Quy định chung

Phải tiến hành kiểm tra các biện pháp bảo vệ theo Điều 7 cho mỗi mạch điện có cấp điện áp B trên xe.

Nếu các khía cạnh về an toàn liên quan đến toàn bộ xe không bị ảnh hưởng, để thay thế, có thể tiến hành các thử nghiệm riêng cho các bộ phận hoặc chi tiết của các mạch điện.

8.2. Cách điện

8.2.1. Quy định chung

Nếu bảo vệ được thực hiện bằng cách điện, thì các chi tiết có dòng điện chạy qua của hệ thống điện phải được bọc cách điện hoàn toàn và lớp cách điện này chỉ có thể tháo ra được bằng cách phá hủy.

Vật liệu cách điện phải thích hợp với điện áp làm việc lớn nhất và nhiệt độ danh định của xe chạy pin nhiên liệu (FCV) và các hệ thống của xe (cũng xem Điều 4).

Cách điện phải có điện trở cách điện thích hợp, nếu có yêu cầu, và chịu được khả năng điện áp.

Kiểm tra sự phù hợp bằng các thử nghiệm trong 8.2.2, 8.2.3 và 8.2.5.

8.2.2. Đo điện trở cách điện của bộ cân bằng của hệ thống điện nguồn pin nhiên liệu

Để đo điện trở cách điện giữa bộ cân bằng của hệ thống điện của các mạch có điện áp cấp B và các chi tiết dẫn điện của chúng, các nguồn điện của các mạch này (bộ pin nhiên liệu, ắc quy kéo) phải được ngắt mạch tại các đầu cực của chúng, và các chi tiết có dòng điện chạy qua phải được ngắt mạch khỏi khung dẫn điện nếu các mạch và khung được nối điện.

Trước khi đo, thiết bị phải được ổn định trước trong khoảng thời gian ít nhất là 8 h ở nhiệt độ (5 ± 2) ⁰C, tiếp theo là ổn định trong khoảng thời gian 8 h ở nhiệt độ (23 ± 5) ⁰C, độ ẩm () % và áp suất khí quyển từ (86 đến 106) kPa.

Có thể lựa chọn các thông số ổn định trước và ổn định xen nhau với điều kiện là sự chuyển tiếp qua điểm sương diễn ra không lâu sau khi bắt đầu giai đoạn ổn định.

Phải đo định kỳ điện trở cách điện trong suốt giai đoạn ổn định.

Đối với mỗi mạch điện có cấp điện áp B, điện áp thử phải được áp dụng như sau:

- Kết nối các chi tiết có dòng điện chạy qua của bộ cân bằng trong hệ thống điện nguồn pin nhiên liệu với nhau;

- Kết nối tất cả các chi tiết dẫn điện, bao gồm cả khung dẫn điện với nhau;

- Đặt điện áp thử giữa các chi tiết có dòng điện chạy qua được kết nối với nhau và các chi tiết dẫn điện được kết nối với nhau.

CHÚ THÍCH: Các phép đo trên các lớp cách điện để hở thường được thực hiện trên các bộ phận chịu ảnh hưởng ở bên ngoài xe theo các quy trình quy định trong, ví dụ, ISO 6722 hoặc trong ISO 14572 đối với cáp điện.

Để đo điện trở cách điện giữa bộ cân bằng của hệ thống điện nguồn pin nhiên liệu của các mạch có điện áp cấp B và các mạch điện phụ, các ắc quy của các mạch điện phụ phải được ngắt mạch và các chi tiết có dòng điện chạy qua của các mạch điện phụ phải được nối mạch.

Phải đặt điện áp thử giữa các chi tiết có dòng điện chạy qua được nối mạch của các mạch có điện áp cấp B và các chi tiết có dòng điện chạy qua được nối mạch của các mạch điện phụ.

Phải thực hiện các phép đo bằng các dụng cụ đo thích hợp.

Điện áp thử ít nhất phải là điện áp mạch hở của hệ thống điện nguồn pin nhiên liệu và được đặt trong thời gian đủ dài để thu được số đọc ổn định.

8.2.3. Đo điện trở cách điện của các nguồn điện có điện áp cấp B

Để đo điện trở cách điện của bộ pin nhiên liệu, phải xem xét toàn bộ kết cấu cơ khí của hệ thống pin nhiên liệu (bao gồm cả hệ thống làm mát với môi chất làm mát của nó).

Trước khi đo, sự phát điện phải được dừng lại sau khi vận hành ở công suất lớn nhất theo điều kiện kỹ thuật của nhà sản xuất. Điện áp tại các đầu cực của bộ pin nhiên liệu phải được tháo dỡ.

Tất cả các dây dẫn phải được tháo ra khỏi các đầu cực của bộ pin nhiên liệu, và tất cả các dây dẫn khác phải được tháo ra khỏi các đầu cực nối điện khác của bộ pin nhiên liệu. Tất cả các ống làm mát, ống dẫn nhiên liệu, ống dẫn không khí phải được giữ ở vị trí nối ghép.

Ngoài các điều kiện riêng này, phải thực hiện quy trình như đã cho trong 8.2.2. Phép đo điện trở cách điện của ắc quy kéo, nếu có, phải được tiến hành như đã quy định trong ISO 6469-1.

8.2.4. Yêu cầu của điện trở cách điện

Nếu phương tiện bảo vệ được lựa chọn yêu cầu một điện trở cách điện tối thiểu thì điện trở này phải là 100 W/V đối với mỗi mạch điện có điện áp cấp B. Để đáp ứng yêu cầu này, có thể cần phải có điện trở cách điện cao hơn cho mỗi bộ phận, tùy thuộc vào số lượng các bộ phận và kết cấu của mạch điện tạo thành từ các bộ phận này.

8.2.5. Khả năng chịu điện áp

8.2.5.1. Quy định chung

Các hệ thống có điện áp cấp B phải được thiết kế theo IEC 60664-1 hoặc phải thực hiện thử nghiệm chịu điện áp như mô tả dưới đây.

8.2.5.2. Thử nghiệm chịu điện áp

8.2.5.2.1. Mục đích

Thử nghiệm này nhằm mục đích chứng minh sự thích hợp của các biện pháp bảo vệ để cách điện cho các chi tiết có dòng điện chạy qua trong các điều kiện bình thường đối với các bộ phận sau: các bộ dây dẫn, các thanh dẫn điện (thanh góp) và các đầu nối.

8.2.5.2.2. Mô tả thử nghiệm

Phải đặt một điện áp xoay chiều có tần số từ 50 Hz đến 60 Hz hoặc điện áp một chiều tương đương (xem bên dưới đây) trong một phút.

- Giữa các đầu cực và thân (hộp) có bề mặt dẫn điện có cách điện, và

- Giữa các đầu cực và một điện cực được bọc quanh thân (ví dụ như lá kim loại, bình hình cầu) trong trường hợp thân bằng chất dẻo

Không được xuất hiện sự sụt giảm chất điện môi hoặc đánh thủng cách điện trong quá trình thử.

Điện áp xoay chiều phải là V_rms 2 V + 1000 trong đó U (tính bằng V) là điện áp làm việc lớn nhất giữa các chi tiết cách điện.

CHÚ THÍCH: Điện áp thử này có thể được giảm đi trong các nghiên cứu sâu hơn về các quá trình chuyển tiếp điện áp trong các hệ thống của xe dùng hệ thống đẩy chạy pin nhiên liệu.

Điện áp thử một chiều tương đương bằng 1,41 lần giá trị rms xoay chiều.

8.3. Yêu cầu đối với rào chắn/vỏ bảo vệ

8.3.1. Quy định chung

Nếu thực hiện bảo vệ bằng rào chắn/vỏ bảo vệ, các chi tiết có dòng điện chạy qua phải được đặt bên trong vỏ bảo vệ hoặc đằng sau các rào chắn, ngăn ngừa sự tiếp cận các chi tiết có dòng điện chạy qua từ mọi phía.

Các rào chắn/vỏ bảo vệ phải có độ bền cơ thích hợp trong các điều kiện vận hành bình thường theo quy định của nhà sản xuất.

Nếu các rào chắn/vỏ bảo vệ tiếp cận được một cách trực tiếp thì chúng chỉ được mở hoặc tháo ra bằng các dụng cụ chuyên dùng hoặc các chìa khóa bảo dưỡng.

Các thực nghiệm về điện trở cách điện và chịu điện áp như trong 8.2.2. đến 8.2.5. phải bao gồm các rào chắn/vỏ bảo vệ nếu chúng có ảnh hưởng đến an toàn, trừ khi các số liệu đánh giá đã chứng minh khác đi.

Tính liên tục của các mối nối với khung xe phải đáp ứng các yêu cầu của 8.3.3.

Tùy theo kích thước của các khe hở trong các rào chắn/vỏ bảo vệ (ví dụ như dùng cho mục đích thông hơi) và khoảng cách đến các chi tiết có dòng điện chạy qua, một số cấp bảo vệ (mã IP) như đã quy định trong ISO 20653 phải được đáp ứng (xem 8.3.2).

Về ghi nhãn của các rào chắn/vỏ bảo vệ, xem 6.1.

8.3.2. Cấp bảo vệ đối với rào chắn/vỏ bảo vệ

Các rào chắn/vỏ bảo vệ có thể tiếp cận được một cách trực tiếp ít nhất phải tuân theo các yêu cầu của IPXXD nếu chúng che phủ các bộ phận của các mạch điện có điện áp cấp B. Trong các trường hợp khác, các cấp IP thấp hơn (IPXXC hoặc IPXXB) có thể là thích hợp nếu phân tích rủi ro áp dụng cho rào chắn/vỏ bảo vệ cho thấy rủi ro điện giật chỉ là tối thiểu.

8.3.3. Yêu cầu về tính liên tục đối với cân bằng điện áp

Một dòng điện 25 A một chiều được xuất phát từ nguồn điện có điện áp không tải không vượt quá 60 V một chiều phải chạy qua được giữa bất cứ hai chi tiết dẫn điện để trần nào trong thời gian ít nhất là 5 s.

Phải đo độ sụt điện áp giữa bất cứ hai chi tiết dẫn điện để trần nào. Điện trở được tính toán từ dòng điện và độ sụt điện áp này không được vượt quá 0,1 W.

 

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] ISO 6722, Road vehicles - 60 V and 600 V single-core cables - Dimensions, test method and requirements (Phương tiện giao thông đường bộ - Cáp điện một lõi 60 V và 600 V - Kích thước, phương pháp thử và yêu cầu).

 [2] ISO 14572, Road vehicles - Rourd unscreened 60 V and 600 V multicore sheathed cables - Test methods and requirments for basic and high perpormance cables (Phương tiện giao thông đường bộ - Cáp điện tròn nhiều lõi có vỏ bọc không được che chắn 60 V và 600 V - Phương pháp thử và yêu cầu đối với các cáp điện có chất lượng cơ bản và chất lượng cao).