電動汽車絕緣電阻測試方法的研究

牛飛飛

（招商局檢測車輛技術(shù)研究院有限公司，重慶，401329）

0 引言

隨著中國“雙碳”目標(biāo)的提出，新能源車被提高到一個新的高度。隨著國產(chǎn)電動汽車的快速發(fā)展，電動汽車安全性能測試就顯得尤為關(guān)鍵[1]。絕緣電阻作為電動汽車安全性能中一個重要的指標(biāo)，其測試方法的研究也顯得越發(fā)重要[2]。由于歐標(biāo)ECE R100[3]和國標(biāo)GB 18384-2020[4]中對B 級電壓電路絕緣電阻測試方法有些不同。本文將通過分別敘述歐標(biāo)ECE R100 和國標(biāo)GB 18384-2020 中電動汽車絕緣電阻測試的試驗(yàn)流程，對同一輛樣車分別使用歐標(biāo)ECE R100 測試方法和國標(biāo)GB 18384-2020測試方法進(jìn)行測試，最后得出測試結(jié)果進(jìn)行比對分析。

1 國內(nèi)外B 級電壓電路絕緣電阻測試方法

國內(nèi)外對B 級電壓電路絕緣電阻的測試方法有所不同，但是測試條件基本一致。首先，電壓檢測工具的內(nèi)阻要大于等于10MΩ。試驗(yàn)車輛電量需要充足，B 級電壓在整車上電和所有電力、電子開關(guān)進(jìn)入激活狀態(tài)后電壓需要高出車輛制造商給出的額定電壓。

由于在測試過程中絕緣監(jiān)測功能會對整車B級電壓電路絕緣電阻的測試產(chǎn)生影響，應(yīng)事先將車輛的絕緣監(jiān)測功能關(guān)閉或者將絕緣電阻監(jiān)測單元從B 級電壓電路中斷開。

■1.1 歐標(biāo)ECE R100 絕緣電阻測試方法

整車B 級電壓電路絕緣電阻測試根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選擇電壓法進(jìn)行，各部分電壓測量如圖1 所示接線進(jìn)行，接線部位可以使用高壓線轉(zhuǎn)接頭進(jìn)行取電或拆開高壓分線盒等高壓部件進(jìn)行取電測量。首先測量并記錄B 級電壓電路電壓（Ub）。然后同時測量并記錄B 級電壓電路負(fù)極和整車電平臺之間的電壓值（U1）以及B 級電壓電路正極和整車電平臺之間的電壓值（U1'）。

圖2 負(fù)極并電阻之后的電壓測試

圖3 正極并電阻之后的電壓測試

如果測得結(jié)果電壓值（U1）大于或等于電壓值（U1'），則在B 級電壓電路負(fù)極和整車電平臺之間并聯(lián)入一標(biāo)準(zhǔn)已知電阻（R0）。在并入R0后，測量并記錄B 級電壓電路負(fù)極和整車電平臺之間電壓值（U2）。最終得到B 級電壓電路絕緣電阻阻值為：

如果測得結(jié)果電壓值（U1'）大于或等于電壓值（U1），則在B 級電壓電路正極和整車電平臺之間并聯(lián)入一標(biāo)準(zhǔn)已知電阻（R0）。在并入R0后，測量并記錄B 級電壓電路正極和整車電平臺之間電壓值（U2'）。最終得到B 級電壓電路絕緣電阻阻值為：

注：標(biāo)準(zhǔn)已知電阻R0(Ω)為標(biāo)準(zhǔn)要求絕緣阻值（Ω/V）的最小值乘以車輛額定電壓±20%（V）。R0值不一定為此精確值，可在此范圍內(nèi)任意選取，等式對任何R0有效，但此范圍內(nèi)的R0值對電壓的測量結(jié)果最有利。

■1.2 國標(biāo)GB 18384-2020 絕緣電阻測試方法

整車B 級電壓電路絕緣電阻測試同樣根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選擇電壓法進(jìn)行，各部分電壓測量如圖4所示接線進(jìn)行，接線部位同樣可以使用高壓線轉(zhuǎn)接頭進(jìn)行取電或拆開高壓分線盒等高壓部件進(jìn)行取電測量。首先同時使用兩個電壓檢測工具測量并記錄B 級電壓電路兩個端子（正極和負(fù)極）和整車電平臺之間的電壓，待電表讀數(shù)基本穩(wěn)定后讀取電壓值，其中較高的一個為（U1），較低的一個為（U1'）。

圖4 整車電壓測試b

在（U1）一側(cè)和整車電平臺之間并聯(lián)入一個已知電阻R0，阻值宜選擇1MΩ。如圖5所示并聯(lián)在REESS 總成的U1側(cè)端子與整車電平臺之間。再同時使用兩個電壓檢測工具測量并記錄B 級電壓電路兩個端子（正極和負(fù)極）和整車電平臺之間的電壓，待電表讀數(shù)基本穩(wěn)定后讀取電壓值，測量值分別對應(yīng)（U1）端和（U1'）端為U2和U2'。

圖5 并電阻之后的電壓測試

B 級電壓電路絕緣電阻阻值Ri可以通過R0和四個電壓值U1、U1'、U2和U2'以及電壓檢測設(shè)備內(nèi)阻r計(jì)算得到：

2 B 級電壓電路絕緣電阻測試和數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)樣車選取某企業(yè)新能源轎車進(jìn)行絕緣電阻測試，該樣車B 級電壓（REESS 總成）電路的額定電壓為345V。將車輛的絕緣監(jiān)測功能關(guān)閉后進(jìn)行測量，測試設(shè)備為數(shù)字萬用表（內(nèi)阻：10.9MΩ）及可調(diào)式電阻箱（量程：1kΩ～100MΩ）。

由于歐標(biāo)ECE R100 和國標(biāo)GB 18384-2020 中對B 級電壓電路絕緣電阻測試方法在測量整車電壓時相同，因此此處僅做一次測量。測試得到該樣車的總電壓為356.73V，B級電壓電路正極和整車電平臺之間的電壓值為179.26V，B級電壓電路負(fù)極和整車電平臺之間的電壓值為177.47V。由于B 級電壓電路正極和整車電平臺之間的電壓值較大，在此處并聯(lián)加入一標(biāo)準(zhǔn)已知電阻R0。

由于標(biāo)準(zhǔn)已知電阻R0（Ω）為標(biāo)準(zhǔn)要求絕緣阻值（Ω/V）的最小值乘以車輛額定電壓±20%（V）。此車電力傳動系統(tǒng)由直流電總線和交流電總線聯(lián)合組成，B 級電壓電路與整車電平臺間的最小絕緣電阻值為500Ω/V。所以此處R0標(biāo)準(zhǔn)值為（138000～207000）Ω，即（138～207）kΩ，此處選取R0=200kΩ，使用可調(diào)式電阻箱將200kΩ 并入電路進(jìn)行測量，測得B 級電壓電路正極和整車電平臺之間的電壓值為7.016V，B 級電壓電路負(fù)極和整車電平臺之間的電壓值為349.51V。

根據(jù)國標(biāo)測試方法，由于明確提出已知電阻R0阻值宜選擇1MΩ，此處選取R0=1MΩ，即1000kΩ。使用可調(diào)式電阻箱將1000kΩ 并入B 級電壓電路正極端電路進(jìn)行測量，測得B級電壓電路正極和整車電平臺之間的電壓值為30.322V，B 級電壓電路負(fù)極和整車電平臺之間的電壓值為326.16V。

■2.1 使用歐標(biāo)ECE R100 測試方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理

此處Ub=356.73V，U1=177.47V，U1'=179.26V，U2=7.016V，R0=200kΩ，使用公式(2)得到絕緣阻值為：

■2.2 使用國標(biāo)GB 18384-2020 測試方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理

此 處U1=179.26V，U1'=177.47V，U2=30.322V，U2'=326.16V，R0=1000kΩ，r=10.9MΩ，使用公式(3)得到絕緣阻值為：

如果不計(jì)算電壓檢測設(shè)備內(nèi)阻r，即將r看作無窮大，則使用公式(3)得到絕緣阻值計(jì)算為：

■2.3 對比測試結(jié)果計(jì)算值

對比歐標(biāo)ECE R100 測試方法和國標(biāo)GB 18384-2020測試方法得到的絕緣電阻可以看出相差較大：

而如果不計(jì)算電壓檢測設(shè)備內(nèi)阻r，即將r 看作無窮大，則使用國標(biāo)GB 18384-2020 測試方法得到的絕緣電阻值和歐標(biāo)ECE R100 測試方法得到的絕緣電阻值基本一致：

由此可以看出在絕緣電阻測試過程中，電壓檢測設(shè)備內(nèi)阻有著很重要的作用，國標(biāo)GB 18384-2020 測試方法中由于將電壓檢測設(shè)備內(nèi)阻因素考慮進(jìn)去從而使得測試結(jié)果更加合理。

3 結(jié)束語

（1）本文通過研究電動汽車整車B 級電壓電路絕緣電阻測試的方法，梳理了歐標(biāo)ECE R100 測試過程和國標(biāo)GB 18384-2020 測試過程；對比分析歐標(biāo)ECE R100 測試方法和國標(biāo)GB 18384-2020 測試方法，可以看出對B 級電壓電路絕緣電阻測試方法在測量整車電壓時方法相同，區(qū)別在于并聯(lián)負(fù)載后的電壓測試方法（歐標(biāo)采用單電壓測試設(shè)備方法，而國標(biāo)則是采用雙電壓測試設(shè)備方法）和計(jì)算公式。

（2）通過實(shí)車試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比分析了歐標(biāo)ECE R100 測試方法和國標(biāo)GB 18384-2020 測試方法測試得到的整車絕緣電阻數(shù)值可以看出，兩種方法測試得到的結(jié)果相差較大。而國標(biāo)方法結(jié)果將電壓測試設(shè)備內(nèi)阻不計(jì)算內(nèi)后得到的絕緣電阻數(shù)值和歐標(biāo)得到的結(jié)果基本一致。由此可以看出說明歐標(biāo)是把電壓測試設(shè)備看成一種理論狀態(tài)下，而這種方法在絕緣電阻和電壓測試設(shè)備內(nèi)阻接近的時候影響更大，而國標(biāo)因?yàn)榭紤]了設(shè)備內(nèi)阻影響因?yàn)轱@得更為合理。