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电动汽车里面的Hi-Pot测试解析

2023-02-24 17:39:43·  来源：IND4汽车人  
　
电动汽车里面有关高压部分的标准内核的很多内容，是继承和学习自IEC和ISO的，而传统的电气安全方面的主要是IEC和UL两家机构来做。本文梳理一下Hi-pot（high potential test electrical safety stress test）测试。
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电动汽车里面有关高压部分的标准内核的很多内容，是继承和学习自IEC和ISO的，而传统的电气安全方面的主要是IEC和UL两家机构来做。本文梳理一下Hi-pot（high potential test electrical safety stress test）测试。Hipot测试，狭义来说是介质耐压测试，是在相互绝缘的部位或某个独立部位与地层之间施加并持续一段时间的电压，目的是证明材料能在额定电压或由于开关、电弧等类似现象而引起的瞬间过电压情况下能安全地工作。广义来说可以分为绝缘电阻测试和电离强度测试，如下图所示：




第一部分 现有GBT电动汽车标准的规定

1）【整车级别标准】GBT 18384.3-2015 电动汽车安全要求 第3部分：人员触电防护，这是整个车辆级别的要求，是从系统上进行梳理整个要求，也是采用了绝缘电阻和耐电压两种。因为有了电池系统，要求使用电桥法来测定（这个可以做成电桥法的自动化测试设备，而非兆欧表测定的方法）。





2）GBT 31498-2015 电动汽车碰撞后安全要求：这个标准是在整车上要求车辆在碰撞以后各个部分的绝缘要求与之前保持一致。也就是说，部件的绝缘电阻值的底线要求是建立在整个寿命周期之后，还需要考虑碰撞冲击之后。这是个很严格的要求，所以在部件级别上我们需要考虑整个生命周期还有事故条件。



3）【部件级别要求】GB/T 18384.1 电动汽车安全要求第1 部分：车载可充电储能系统，这里规定了电桥法测量绝缘电阻，对耐电压没有要求。



4）【部件级别要求】GB/T 24347 电动汽车DC∕DC 变换器：规定了绝缘电阻和耐电压两项内容，这里把绝缘电阻和耐电压性能都加入了EOL测试。



5）【部件和充电系统要求】GBT 18487.1-2015 电动车辆传导充电系统 一般要求：这个标准包含了整个充电系统的要求，所以涵盖了充电桩/充电线缆、车载充电机、充电接口，把整个充电系统部分的要求全部罗列出来。对应了IEC的标准要求，涵盖的范围比较宽，特别是与一般交流电气安全相关，所以这里与普通的UL/IEC要求相同。



6）【部件和驱动系统要求】GB/T 18488.1-2015电动汽车用电机系统，电机和驱动器的绝缘问题其实是挺大的，因为涉及到绕组还涉及到交流电压相对复杂的寄生电容部分的耦合产生的漏电。所以这里分成了冷态和热态两种。在逆变器里面，直流母线部分的绝缘检测一般依靠BMS里面的电路；交流部分就需要自己来做检测了。

6.1 绝缘电阻：这部分运动部件弄起来确实需要一套办法，细节我也不懂^_^，就冷态绝缘阻抗而言，可以用兆欧表打多个输入和输出点。



6.2 耐电压测试
这里主要规定了测试点，是基于电机和逆变器实际的情况来做的。


第二部分 几种Hi-pot实验
1） 耐压方面的测试和技术积累
测试原理如下图所示，一个高于正常工作的电压加在被测设备的绝缘体上，并持续一段规定的时间，如果其间的绝缘性足够好，加在上面的电压就只会产生很小的漏电流。如果一个被测设备绝缘体在规定的时间内，其漏电电流保持在规定的范围内，这里就可以判定合格。测试电压必须在一定时间内逐渐地上升到所要求的试验电压值，保证试验电压值稳定加在被测绝缘体上不少于一定时间，所测漏电流值与标准规定的泄漏电流阈值相比较。测试结束后，试验电压必须在规定的时间内逐渐地降至零。

绝缘材料的特性决定了交流和直流电压的击穿机理不同，大多数绝缘材料和系统都包含了一系列不同的介质。当对之施加交流试验电压时，电压将按材料的介电常数和尺寸等参数的比例来分配电压。而直流电压只按材料的电阻的比例来分配电压。绝缘结构发生击穿，往往是电击穿，热击穿，放电等多种形式同时存在，很难截然分开。而交流电压比直流电压增加了热击穿的可能性。通常而言交流耐压测试比直流耐压测试更加严格。



如前所说介质击穿试验主要用在开发阶段，测试电压逐渐增加直到电介质故障或分解，允许太多电流流动。我们用这种实验来探测产品设计的弱点，查看材料的击穿电压并查看发生故障的位置。有一个很实用的办法，是我们把跑完各种实验的样品，拿来做这块的实验，以探测我们的设计耐久性。

绝缘耐受实验采用的设备和上面的实验方法是类似的，在不同的车辆和部件要求里面，我们可以提取出自己的企业要求，形成一个试用范围较宽的要求。我们最终想要得到的，是在电路层级，材料设计层级，获取以下的失效的情况，然后建立设计准则。




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