新能源商用車高壓絕緣測試要求以及方法

朱亞萍，趙雷雷，劉海娃，楊 鶴

（德創未來汽車科技有限公司，陜西 西安 713700）

隨著汽車行業電動化程度的不斷推進，人們對新能源車輛的接受程度也越來越高。近年來，新能源商用車，尤其是新能源載貨車，充當著城市物流的主力軍，已經在城市經濟中發揮著愈加顯著的作用。但是，作為新能源商用車，尤其是新能源載貨車，其在使用過程中，頻繁地出現斷高壓的問題，究其原因，很多時候都是因為整車高壓系統絕緣出現問題。而對于此類問題，在售后維修過程中經常要使用絕緣測試設備進行整車絕緣電阻的檢測，以便進行整車絕緣失效問題的分析以及絕緣失效點的判斷，從而為最終解決問題提供參考。

1 國家標準中對絕緣電阻的要求

GB 18384作為電動汽車安全方面的基礎標準，對于新能源汽車的高壓安全提出了一系列的要求，以確保電動汽車在使用過程中，即便出現了一些故障，也不至于對人身安全造成潛在威脅。根據GB18384—2020《電動汽車安全要求》第5.1.4.1條要求，新能源商用車絕緣電阻應該滿足如下要求： “在最大工作電壓下，直流電路絕緣電阻的最小值應至少不小于100Ω/V，交流電路應至少不小于500Ω/V。如果直流和交流的B級電壓電路可導電的連接在了一起，則應滿足絕緣電阻不小于500Ω/V”。

備注：按照GB 18384—2020中第4章電壓等級要求，直流電路的最大工作電壓滿足：50V＜≤1000V，或者交流電路的最大工作電壓的有效值滿足：30V＜≤1000V時，該直流電壓電路或者交流電壓電路就稱為B級電壓電路。

根據標準中的相關要求，我公司新能源商用車動力系統電壓目前按照最高750V dc進行設計，對于直流電壓電路，如動力電池、電動空調壓縮機等直流電源回路，絕緣電阻可以最小按照100Ω/V的要求進行，此時的絕緣電阻最小值應該為75kΩ；而對于油泵電機或者驅動電機等交流電壓電路，需要按照500Ω/V的要求進行，此時電路的最高電壓有效值為380V ac，那么絕緣電阻最小值應該為190kΩ。

通過新能源車型實際開發經驗總結，發現在零部件絕緣電阻測試時，如果絕緣電阻低于200～300kΩ時，一般B級電壓電路都會發生絕緣故障，故我公司目前在進行新能源商用車的整車絕緣狀態的檢測與判定時，一般按照兩個等級進行絕緣電阻報警閾值設置，第一級為300kΩ，第二級為500kΩ。

在車輛行駛過程中，遇到整車絕緣故障時：①如整車絕緣電阻值低于500kΩ時，觸發二級絕緣報警，系統發出絕緣報警低提示，動力系統會進入限功率狀態，整車基本功能能夠滿足，但是性能會下降；②如整車絕緣電阻值低于300kΩ時，觸發一級絕緣報警，系統發出絕緣報警低提示，并且斷掉整車高壓系統動力供給。

與此同時，對于新能源商用車，在車輛起動時會進行整車絕緣電阻值的檢測，如果發現絕緣電阻值偏低，也會進行兩級故障處理：①如整車絕緣電阻值低于500kΩ時，觸發二級絕緣報警，系統發出絕緣報警低提示，整車可以上高壓，但是車輛動力系統會進入限功率狀態，車輛性能會下降；②如整車絕緣電阻值低于300kΩ時，觸發一級絕緣報警，系統發出絕緣報警低提示，整車無法上高壓。

2 新能源商用車高壓系統絕緣測試方法

2.1 測量前的準備

1）測試設備：絕緣表 （內阻不小于10MΩ）、絕緣手套、絕緣鞋。

2）測試場所：干燥、通風場所。

2.2 測試的外界條件

1）國標GB 18384的條件：測量之前，被測設備應在溫度為5℃±2℃的條件下準備至少8h，而后進行溫度為23℃±5℃，濕度為85%～100%，氣壓為86～106kPa條件下的8h測量階段，以達到露點。

2）實際測試時的條件：被測設備平放在絕緣桌面或者類似的干燥絕緣體上，保證測試過程中被測設備不會掉落。

2.3 測試要求

1）測試電壓：①測試電壓應為不小于被測對象B級電壓的最大工作電壓的直流電壓，如電動空調壓縮機的B級電壓最高電壓為650V dc，則絕緣電阻測試的測試電壓選取不低于650V dc，按照Fluke 1508絕緣表的量程選取時，應該選取1000V dc；②如果系統中傳導相連的電路中有多個電壓等級（例如系統中有DC/DC電源變換器），并且某些組件不能承受整個電路的最大工作電壓，則可以斷開這些組件，用它們各自的最大工作電壓對絕緣電阻進行單獨測量。

2）測試時間：一般要求每次測量持續時間在10s以上。

3）測試連接要求：①測量部分的端子應從電力系統中斷開；②如果測量部分的端子無法和電力系統斷開，則需停止來自于電力系統的能量供給；③需要進行絕緣電阻的測量包括B級電壓的帶電端子和外殼可帶電部分[電力系統負載（B級電壓）所有帶電部分應互相連接；電力系統負載所有外露可導電部分應與電平臺相連接；輔助電力系統負載（A級電壓）的電池終端應從輔助電路中斷開；輔助電力系統負載（A級電壓）所有帶電部分應與電平臺相連接]；④測試電壓應加載在相互連接的B級電壓電力系統負載帶電部分和電平臺之間。

2.4 絕緣電阻的測試過程

目前在新能源汽車的實際絕緣電阻測試過程中，Fluke系列數字絕緣表以其操作簡單、穩定可靠的優點得到了大量的應用。本節以用Fluke 1508絕緣表測量絕緣電阻值的過程為例，進行絕緣電阻的測試過程說明。

圖1為Fluke 1508絕緣表的界面。在進行測試前，首先測試探頭插入V和COM（公共）輸入端子，選好電壓擋位，如測量電動空調壓縮機時，需要選取1000V dc的電壓擋位。同時，將電動空調壓縮機平放在不導電的干燥桌面上，帶好絕緣手套，按照圖2所示，分別用絕緣表的 “+”、 “-”表筆接觸在電動空調壓縮機的高壓電源“+”、金屬外殼或者“-”、金屬外殼，待一切準備就緒后，按測試按鈕持續10s左右后，此時將獲得一個有效的絕緣電阻讀數，該讀數即為此時的絕緣電阻值。測試完成后，松開測試按鈕，待放電結束后，將絕緣表的“+”、“-”表筆分別移離被測體電源的 “+”、金屬外殼或者“-”、金屬外殼。

圖1 絕緣測試儀界面

圖2 絕緣表測絕緣接線示意

備注：

1）絕緣測試時，只能在被測件不通電的情況下進行。

3）當電阻超過最大顯示量程時，測試儀顯示＞符號以及當前量程的最大電阻。

2.5 絕緣電阻的測試記錄

在進行絕緣電阻測試完成后，需要做好測試記錄。以電動空調壓縮機為例，其絕緣電阻測試記錄見表1。

表1 直流零部件絕緣測試表

備注：因為該壓縮機的最大工作電壓為650V dc左右，所以測試絕緣時絕緣表的測試擋位應選用1000V dc。

2.6 絕緣電阻測試結果的判斷

根據測試的工作經驗，判斷零部件絕緣電阻是否滿足要求有兩個方法。

1）根據絕緣電阻值進行判斷。當＞500kΩ時，說明零部件絕緣電阻值滿足標準要求。

2）根據筆者實際工作經驗，發現零部件絕緣電阻測試時，如果絕緣電阻不能滿足標準要求時，一般都會伴隨著被測件的絕緣電壓無法正常加載的現象發生，所以可以根據測絕緣電阻時的實際加載電壓來判斷被測件絕緣電阻的正常與否。以圖3為例，測試時選取測量電壓1000V dc，實際表上加載為1050V dc，測試的絕緣電阻值為537MΩ，說明被測件的絕緣電阻值滿足要求；相反，如圖4所示，測試時選取測量電壓1000V dc，實際表上加載為1V dc，此時對應的絕緣電阻值為0MΩ，說明被測件的絕緣電阻不滿足要求。

圖4 絕緣故障時絕緣表顯示數值情況

3 結束語

本文基于公司新能源商用車開發測試實際情況，介紹了新能源商用車B級電壓的絕緣測試要求、測試方法、具體操作以及關注點等方面的內容。此方法已經全面應用于我公司新能源商用車的絕緣測試過程中。