随着电动汽车技术的飞速发展,SiC(碳化硅)和GaN(氮化镓)器件的广泛应用正引领着车辆主驱电压迈向新的高度,从传统的400V迅速提升至800V,甚至有望触及1500V的界限。这一变革不仅带来了电流需求的降低、电缆尺寸的缩减以及功率密度的显著提升,同时也向电动汽车的测试环节提出了更为严苛的功能安全挑战。
为满足这一需求,专为800V至1500V电压等级设计的高压测试台应运而生。这一综合试验平台能够精确且安全地验证电动汽车电池、逆变器以及整车高压系统的性能与绝缘可靠性,为汽车制造商及其供应链伙伴提供了加速技术革新、确保功能安全合规性以及降低量产风险的关键保障。可以说,高压测试台是电动汽车步入超快充时代不可或缺的基础设施。
然而,高压测试台的操作并非没有风险。在如此高的电压环境下,母线残压触电、器件绝缘击穿、高压电弧灼伤以及误操作导致的开门事故构成了四大潜在威胁。任何一个微小的失误都可能带来致命的后果,因此,必须采取可靠的检测、放电和联锁保护措施。依据《机械指令》的风险评估标准,高压测试台的安全等级需达到PLd/SIL2,传统的安全警示手段如警示灯和安全标识已无法满足这一要求。
为了应对这一挑战,德国Mütec与PILZ公司携手推出了一套创新的安全解决方案。该方案通过“传感器-控制器-执行器”的功能安全链,确保在测试台开门前强制完成高压放电过程。Mütec的HVT 300/400-DX高压隔离测量模块作为传感器,具备SIL2/PLd认证,能够实时监测DC-Link、Y电容等关键部位的电压,一旦电压超过60V,立即输出安全信号。Pilz的PNOZmulti 2或安全PLC作为控制器,接收来自HVT的双通道安全信号,并执行1oo2逻辑判断,同时管理急停、安全门、光幕等其他安全功能。而Pilz的PSENmlock安全门与Mütec的HVD 450无磨损MOSFET放电模块则共同构成了执行器部分,PNOZmulti 2驱动PSENmlock锁定测试仓门,并触发HVD 450完成高压放电。
这一解决方案的典型流程如下:HVT检测到残压后,信号传递至PNOZmulti 2进行判断,随后PSENmlock锁定测试仓门,同时HVD 450启动放电过程,直至电压降至安全阈值以下,才允许开门操作。该方案已通过PLd/Cat.3(ISO 13849)认证,其中Mütec负责高压测量与放电单元的SIL2/PLd认证,Pilz则负责整体安全链的PLd系统级验证。Pilz还提供风险评估、CE认证、安全验证等一站式工程服务,形成了硬件与咨询相结合的全面解决方案。
Mütec与PILZ的合作方案已在保时捷Taycan零部件生产线及多家德国顶级供应商测试中心得到成功应用,实现了全天候无人值守的安全测试。对于用户而言,这一经过认证的方案不仅提供了零人员触电的保障,还降低了对测试人员高压资质的要求。更重要的是,其统一且合规的安全理念易于在其他测试台上复制推广,从而大大节省了成本。
随着电动汽车技术的不断进步和高压测试台应用的日益广泛,Mütec与PILZ的合作方案无疑为行业树立了新的安全标杆。