新版GB 18384 对整车绝缘电阻性能要求与测试方法改进的探讨

秦振海，赵雷雷，王晓鹏，杨国樑

（1.陕西汽车控股集团有限公司，陕西 西安 710005；2.中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司，天津 300300）

1 前言

整车绝缘电阻的性能参数是新能源汽车高压安全中间接防护的重要指标，其性能的优劣程度影响到车辆的高压电用电安全，直接危及到驾乘人员的人身安全。因此，其作为新能源汽车电气性能重要控制项目。

2 绝缘电阻性能要求

根据GB/T 18384—2020《电动汽车安全要求》中的绝缘电阻要求：在最大工作电压下，直流电路绝缘电阻应不小于100Ω/V，交流电路应不小于500Ω/V，如果直流和交流的B级电压电路可导电地连接在一起，其绝缘电阻应不小于500Ω/V。

3 整车绝缘电阻测试方法

为了保证测量值与整车实际绝缘电阻比较接近，避免因测试过程及测试设备（仪器）带来的误差，对具体测试提出一定的要求。

3.1 整车绝缘电阻测试要求

1）电压检测工具的内阻不小于10MΩ。

2）选用相同的两个电压检测工具。

3）测量REESS的两个端子和电平台之间的电压必须同时接入电路。

4）添加已知电阻R的阻值宜选择1MΩ。

3.2 整车绝缘电阻测试方法的分类

根据新能源汽车高压电路的组成包括电源和电气负载，可将整车绝缘电阻测试方法分为两类。一类是将整车中电源和电气负载（处于激活状态）作为整体通路，在回路中接入两个相同的测试设备，根据对应的测试方法得到相应的测试数据直接代入绝缘电阻计算公式即为整车绝缘电阻值；另一类是将整车中电源与电气负载（传导连接）视为开路，根据对应的测试方法得到相应的测试数据代入绝缘电阻计算公式分别得到电源与电气负载的绝缘电阻值，再根据并联关系间接计算出的电阻值即为整车绝缘电阻值。

3.3 整车绝缘电阻公式的推导

标准GB 18384—2020（最新版本）中给出了整车绝缘电阻的测试原理和新的测试方法，考虑到电压检测工具的内阻对测试的影响，为使测量值更加贴近实际值，首先选用相同的测试工具同时测量REESS的两个端子与电平台之间的电压，电压较高的一端定义为U，电压较低的一端定义为U′，即U>U′，原理如图1所示，相应的两个绝缘电阻分别定义为R和R，因此有R>R，然后再添加一个已知电阻R，并联在REESS的U侧端子与电平台之间，再一次测量两端电压，分别为U和U′，原理如图2所示。

图1 绝缘电阻测试原理图

图2 绝缘电阻测试原理图（添加R0电阻）

根据欧姆定律电流相等求解图1，可得表达式为：

根据欧姆定律电流相等求解图2，可得表达式为：

代入式（1）得：

因R>R，所以R为整车绝缘电阻值，将式（4）代入式（2）消去R，得：

变形，可得：

即：

将式（3）代入式（5）从而得：

3.4 电压检测工具内阻对整车绝缘电阻测试的影响分析

基于整车绝缘电阻对直流电路绝缘电阻应不小于100Ω/V，交流电路应不小于500Ω/V的要求，具有相同的安全防护性，对应的漏电流为直流10mA，交流2mA，才不至于造成对人体的伤害。

以B级直流电压为例，最高电压为1500V，漏电和安全分界点电流i=10mA，理论上对应的绝缘电阻R=1.5×10Ω，因实际测试中由于测试工具并入回路中导致实测值比理论值变大。具体分析如下。

根据图3所示，由欧姆定律可得绝缘电阻的理论值R表达式为：

图3 绝缘电阻理论值Ri

且i=i＇=i+i，变形可得：i=i-i。根据图4所示，由欧姆定律可得绝缘电阻的实测值R＇表达式为：

图4 绝缘电阻实际测试值R′i

将i=i-i代入式（8）可得：

通过对式（9）观察分析，只有当电压检测工具的内阻r大于临界绝缘电阻R=1.5×10Ω的一个数量级时，才能忽略电压检测工具的内阻r带来的误差，此时R≈R＇才成立，即r≧1.0×10Ω。

4 测试方法改进

4.1 考虑电压测试工具内阻r的影响因素

GB 18384—2020中计算绝缘电阻的公式为：

4.2 测试方法——双表笔法

新版GB 18384对绝缘电阻测试方法的优化改进，对测试辅助工具提出具体要求，减少了外界因素对测量结果的影响，大大提高了绝缘电阻测试精度。