2.2 高压电路绝缘性能的测量

纯电动汽车是以纯电池动力来驱动车辆运行的，其动力电池的输出电压大部分都在DC 72～600V甚至更高。根据GB/T 3805—2008《特低电压（ELV）限值》的要求，人体的安全电压一般是指不致使人直接致死或致残的电压，一般环境条件下允许持续接触的“安全特低电压”是DC36V。电动汽车动力电池输出的直流电压区间已远远超过了该安全电压。为解决电动汽车所面临的高压电绝缘安全问题，确保电动汽车的高压电用电安全，我国相关行业标准已对电动汽车的高压电回路设计和检测提出了明确的要求，并给出较为详细的实验检测规程。其中包括对绝缘电阻值的最低要求。

2.2.1 高压电路绝缘的措施

根据GB/T 18384.3—2015规定，动力系统的测量阶段最小瞬间绝缘电阻交流为0.5kΩ/V、直流为0.1kΩ/V。各整车厂开发的纯电动车辆，则根据各自设定的电压等级来确定动力系统的绝缘电阻报警阈值。

1.等电位设置

触电防护是电动汽车电气安全设计的重要内容，一般来讲，可以通过两类途径来实现：一是直接接触防护，如绝缘设计、屏护防护（遮拦/外壳，IPXXB/IPXXD等）；二是间接防护，包括等电位连接、电气隔离（电气间隙、爬电距离）。

在国标GB/T 18384.3—2015《电动汽车安全要求第3部分：人员触电防护》中，将等电位连接（电位均衡）定义为：电气设备外露可导电部分之间电位差最小化。

等电位联结的作用如下：

（1）防止人身遭受电击 将电气设备在正常运行时不带电的金属导体部分与接地极之间作良好的金属连接，以保护人体的安全，防止人身遭受电击。

（2）保障电气系统正常运行 电力系统接地一般为中性点接地，中性点的接地电阻很小，因此中性点与地间的电位差接近于零。

在电动汽车产品中，如果整个电池组的最大电压超过60V（DC），就已经超过了人体安全电压的范围，必须进行等电位联结（设置），以确保使用安全。

在电动汽车动力系统中，可以使用将电气设备的外露可导电部件直接或通过保护导体与车辆底盘相连接的方法来进行等电位联结。

采用等电位联结的方法见图2-16。该方法将直流电气设备外壳与车辆底盘直接相连。采用等电位联结后，该设备外壳和车身地为相同电位，当该设备正极发生对外壳漏电故障时，即使操作人员接触到该带电的设备外壳，由于人体被等电位联结线短路，不会有危险的电流流过，从而避免了电击事故的发生。

2.控制爬电距离

GB/T 18384.1—2015《电动汽车安全要求第1部分：车载可充电储能系统（REESS）》规定的爬电距离是指连接端子的带电部分（包括任何可导电的连接件）和电底盘之间，或两个电位不同的带电部分之间的沿绝缘材料表面的最短距离。爬电距离见图2-17。

图2-16 等电位联结

图2-17 爬电距离

1—可导电的表面 2—连接端子（蓄电池模块、蓄电池包或动力蓄电池） 3—爬电距离

如果可能发生电解液的泄漏，按下列方法确定最小爬电距离：

1）两个蓄电池连接端子之间的爬电距离：d≥0.25U+5

式中，d——辅助电池间的爬电距离，mm；U——蓄电池连接端子间的标称电压，V。

2）带电部件与电底盘之间的爬电距离：d≥0.125U+5

式中，d——带电部件与电底盘之间的爬电距离，mm；U——蓄电池连接端子间的标称电压，V。

2.2.2 高压电路绝缘阻值的检测

电动汽车绝缘的问题主要可以分为动力电池内部、外部的高压回路两种。

1.动力电池内部

动力电池内部主要是电解液泄漏、外部液体进入、绝缘层被破坏之后，电池模组和单体电池出现了导电的回路等。这类故障发生之后可能会发生较为严重的后果（主要是打火和烧蚀，引起模块内单体电池的短路故障）。在大的动力电池模组内，可以通过模组内部、BMU、BMS和模组与托盘等多种绝缘措施控制。真正绝缘问题出现电击人的情况，都需要出现人本身去接触电池的一端输出才会出现图2-18所示的电击事件发生。

2.电池外部

电池外部的高压回路绝缘失效主要发生在高压插接器、高压线缆和高压用电部件内部，一般可以通过接触器断开而隔绝。

图2-18 动力电池绝缘故障对人体电击

（1）高压插接器和高压线缆 引起绝缘失效的情况主要有两种，一种是局部放电引起的绝缘失效；另一种是插接器金属物质迁移导致的绝缘失效。通电、高温、潮湿、氯离子存在的条件下，电插接器内部金属构件发生了表面镀银层的电迁移和主体材料的腐蚀，产物在电场的作用下附着在绝缘组件上并将外金属套壳和与内金属触条一体的金属构件连接，从而导致电插接器绝缘阻值大幅降低失效。

（2）高压用电部件内部出现绝缘失效 引起绝缘失效主要考虑功率部件相关的绝缘防护是否合理。特别的如电机、变压器内绝缘情况。在贯穿电动汽车整个寿命周期和使用情况下，如充电状态、正常状态、涉水、碰撞事故、结露、暴雨、淹没、清洗等状态，均可以从爬电距离、固态绝缘和空气间隙等方面对绝缘进行破坏，从而出现绝缘问题。除上述真正发生绝缘失效的问题外，还有一些绝缘问题就是绝缘检测电路和算法本身受到干扰或者出现了硬件的损坏，如绝缘检测超差（受到外部干扰检测出来过高，设计范围超差）和绝缘检测失效（电路由于开关即光耦或者高压继电器失效出现失效）。

出现绝缘问题，系统有以下几种处理措施：

1）从动力源头切断任何充电和放电的过程，主要响应比较高等级的绝缘故障。

2）考虑电池的故障在一定范围内，限制电机输出功率，在充电模式下充电停止（阻止了能量回收）。

3）限制电池包的输入和输出功率。

4）仅亮起警告灯，其他不做处理。

当发生了绝缘故障之后，对于维修人员，首先应保证人身安全，操作者须佩戴好有一定安全等级，符合国家相关标准要求的防护用品（防护用品通常有使用年限要求），如绝缘手套（橡胶手套+外用手套）、绝缘安全鞋等。各高压部件绝缘阻值检验标准值见表2-1。

表2-1 各高压部件绝缘阻值检验标准值