新版GB 18384 對整車絕緣電阻性能要求與測試方法改進的探討

秦振海，趙雷雷，王曉鵬，楊國樑

（1.陜西汽車控股集團有限公司，陜西 西安 710005；2.中汽研（天津）汽車工程研究院有限公司，天津 300300）

1 前言

整車絕緣電阻的性能參數是新能源汽車高壓安全中間接防護的重要指標，其性能的優劣程度影響到車輛的高壓電用電安全，直接危及到駕乘人員的人身安全。因此，其作為新能源汽車電氣性能重要控制項目。

2 絕緣電阻性能要求

根據GB/T 18384—2020《電動汽車安全要求》中的絕緣電阻要求：在最大工作電壓下，直流電路絕緣電阻應不小于100Ω/V，交流電路應不小于500Ω/V，如果直流和交流的B級電壓電路可導電地連接在一起，其絕緣電阻應不小于500Ω/V。

3 整車絕緣電阻測試方法

為了保證測量值與整車實際絕緣電阻比較接近，避免因測試過程及測試設備（儀器）帶來的誤差，對具體測試提出一定的要求。

3.1 整車絕緣電阻測試要求

1）電壓檢測工具的內阻不小于10MΩ。

2）選用相同的兩個電壓檢測工具。

3）測量REESS的兩個端子和電平臺之間的電壓必須同時接入電路。

4）添加已知電阻R的阻值宜選擇1MΩ。

3.2 整車絕緣電阻測試方法的分類

根據新能源汽車高壓電路的組成包括電源和電氣負載，可將整車絕緣電阻測試方法分為兩類。一類是將整車中電源和電氣負載（處于激活狀態）作為整體通路，在回路中接入兩個相同的測試設備，根據對應的測試方法得到相應的測試數據直接代入絕緣電阻計算公式即為整車絕緣電阻值；另一類是將整車中電源與電氣負載（傳導連接）視為開路，根據對應的測試方法得到相應的測試數據代入絕緣電阻計算公式分別得到電源與電氣負載的絕緣電阻值，再根據并聯關系間接計算出的電阻值即為整車絕緣電阻值。

3.3 整車絕緣電阻公式的推導

標準GB 18384—2020（最新版本）中給出了整車絕緣電阻的測試原理和新的測試方法，考慮到電壓檢測工具的內阻對測試的影響，為使測量值更加貼近實際值，首先選用相同的測試工具同時測量REESS的兩個端子與電平臺之間的電壓，電壓較高的一端定義為U，電壓較低的一端定義為U′，即U>U′，原理如圖1所示，相應的兩個絕緣電阻分別定義為R和R，因此有R>R，然后再添加一個已知電阻R，并聯在REESS的U側端子與電平臺之間，再一次測量兩端電壓，分別為U和U′，原理如圖2所示。

圖1 絕緣電阻測試原理圖

圖2 絕緣電阻測試原理圖（添加R0電阻）

根據歐姆定律電流相等求解圖1，可得表達式為：

根據歐姆定律電流相等求解圖2，可得表達式為：

代入式（1）得：

因R>R，所以R為整車絕緣電阻值，將式（4）代入式（2）消去R，得：

變形，可得：

即：

將式（3）代入式（5）從而得：

3.4 電壓檢測工具內阻對整車絕緣電阻測試的影響分析

基于整車絕緣電阻對直流電路絕緣電阻應不小于100Ω/V，交流電路應不小于500Ω/V的要求，具有相同的安全防護性，對應的漏電流為直流10mA，交流2mA，才不至于造成對人體的傷害。

以B級直流電壓為例，最高電壓為1500V，漏電和安全分界點電流i=10mA，理論上對應的絕緣電阻R=1.5×10Ω，因實際測試中由于測試工具并入回路中導致實測值比理論值變大。具體分析如下。

根據圖3所示，由歐姆定律可得絕緣電阻的理論值R表達式為：

圖3 絕緣電阻理論值Ri

且i=i＇=i+i，變形可得：i=i-i。根據圖4所示，由歐姆定律可得絕緣電阻的實測值R＇表達式為：

圖4 絕緣電阻實際測試值R′i

將i=i-i代入式（8）可得：

通過對式（9）觀察分析，只有當電壓檢測工具的內阻r大于臨界絕緣電阻R=1.5×10Ω的一個數量級時，才能忽略電壓檢測工具的內阻r帶來的誤差，此時R≈R＇才成立，即r≧1.0×10Ω。

4 測試方法改進

4.1 考慮電壓測試工具內阻r的影響因素

GB 18384—2020中計算絕緣電阻的公式為：

4.2 測試方法——雙表筆法

新版GB 18384對絕緣電阻測試方法的優化改進，對測試輔助工具提出具體要求，減少了外界因素對測量結果的影響，大大提高了絕緣電阻測試精度。