2016电动汽车整车高压电安全测试评价-一汽张天强
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开分别测量
Section3：动力电机的交流部分
动
力
INV
电
机
DC-DC
HV A/C
Section2：直流部分
测试工具的选择与要求 对于无源系统，使用绝缘测试仪器仪表等有源设备测试 对于有源系统，采用GB/T18384.1方法进行测试 为保证测试精度，测试设备（电压表）内阻不小于10MΩ
Section4：外接电网的交流部分
12V电源
控制器
高压继电器
HV
HV
线圈控制端
CAN工具
控制器
22
4.高压安全测试评价工作下一步展望
目前对整车及总成高压安全要求的标准相对较多，但高压安全测试方法的 行业标准较少，并且仅阐述了基本测试方法，需要进一步细化和补充； 对电动车辆和充电设施等产品的安全标准较多，但对开发、生产、维修、 救援等从业人员触电防护的安全标准和规范较少，需要制订； 需要考虑燃料电池等新型电源系统的高压安全标准的制订。
整车绝缘电阻测试依据
GB/T18384.1/3 ECE-R100
测试方法
测量动力电池电压Vb
URESS
URESS
RESS RESS
测量正极对地电压V1
U1
Ri1
测量负极对地电压V2
如果V1≥V2，在高压负极与车身地之间插入一个标准的已知 电阻R0。测量V1。根据公式 Ri= R0（Vb/V1‘ - Vb/V1） 计算得出绝缘阻值
15
3.一汽电动车高压安全测试技术应用
3.1 高压安全测试流程
整车测试
系统测试
台
总成测试
架 测
试
V V
安 全 检 查 1系 V统 台测 架试 功 能 测 试
静
涉
碰
态
水
撞
测
试
试
试
验
验
2系 V统 台测 架试
A 样 测
B 样 测
O T S 认
试
试
可
部件设计
功能样车
A样车
B样车
C样车
产品开发中包括总成、系统和整车层面的测试贯穿整个产品诞生流程
高压安全工作很重要，高压安全测试工作任重而道远
结束
非常感谢您的聆听！
我的联系方式： 张天强 中国第一汽车股份有限公司技术中心 Tel: 0431-85124551 Email: zhangtianqiang@rdc.faw.com.cn
24
谢谢！
通过计算并入电阻前后的直流母线与电平台之间 的电压变化得到高压系统的绝缘阻值
可靠性高，不依赖于被测高压系统电源 可以检测到整个高压系统的绝缘故障
测量结果易受到电池电压波动影响 不能检测交流部分的绝缘阻值 设计相对简单，成本较低
在检测到绝缘故障后，整车会通过仪表提示驾驶员并进行相应的处理策略
绝缘 耐压 高压安全标识 接触防护等级IPXXB/D 遮挡、复杂拆卸
低电能低电压：断开高压回路、主动放电、被 动放电、高压互锁 电位均衡
安全预警 监控高压部件安全状态，预防可 能产生触电伤害的危险发生
绝缘监测 过压保护 过流保护 触点监测
高压安全技术就是要充分保证人的安全
接触防护：IPXXB 非工具可拆后带电高压部件
接触防护：IPXXD 乘员仓和行李仓装配后的高压总成
10
2.电动车高压安全关键技术分析与研究
2.2 高压安全关键技术分析-防止触电伤害
高压下电：高压总线回路与REESS断开
key-off 充电完成 车辆碰撞后 高压互锁被触发
断开高压回路
使用GB/T18384.1方法测试时，高压继电器的吸合 拆卸高压电池包，使用连接线或铜排等硬件方式直接将
继电器触点连接 根据整车控制策略，通过软件控制高压继电器吸合 根据整车电气控制原理，人为控制高压继电器触点线圈
吸合高压继电器
高压继电器
HV
HV
高压继电器
HV
HV
线圈控制端
控制器
线圈控制端
2.2 高压安全关键技术分析-防止触电伤害
电位均衡要求
电位均衡通路中任意两个可以被人同时触碰到的 外露可导电部分之间的电阻应不超过0.1Ω
电位均衡作用
13
2.电动车高压安全关键技术分析与研究
2.2 高压安全关键技术分析-绝缘监测
低频注入法原理
电压比较法原理
总成内部产生一个测量信号，在高压系统和底盘 之间构成测量回路，通过计算取样电阻Rm上的电 压得到高压系统的绝缘阻值
总成 测试
测试高压总成的绝缘电阻
动力电池 车载充电器
动力电机 DC/DC
逆变器
电动空调
整车 测试
测试整车各工况下的绝缘电阻
正常
涉水后
结露
暴雨后
碰撞后
清洗后
绝缘电阻的测试，需要对总成和整车分别进行，测试工况要完整
19
3.一汽电动车高压安全测试技术应用
3.5 电动车绝缘电阻测试——整车
1.3 高压安全标准现状
国际标准及法规
欧洲电动车认证规范： ECE-R100 国际标准化组织 : ISO6469-1/2/3 GTR全球技术法规：正在起草的EVS电动车安全国际法规 美国汽车安全技术法规：FMVSS305电动汽车电解液溢出及电机事故防护
国内标准
GB/T18384-1/2/3 电动汽车安全要求 GB/T31498 电动汽车碰撞后安全要求 GB/T18487 电动汽车传导充电系统 GB/T 20234-1/2/3 电动汽车传导充电用连接装置 GB/T 24347 电动汽车DC/DC变换器 GB/T 18488.1 电动汽车用电机及其控制器
高压安全工作需要有完整的组织架构和岗位职责来保障
17
3.一汽电动车高压安全测试技术应用
3.3 高压安全测试要求
人员要求
测试人员必须具备高压安全相关资质 测试时必须两人或以上方可进行
场地要求
测试应在专用场地进行，并进行封闭（围栏等），场地需在室内 场地需摆放危险示意牌，禁止试验无关人员接近试验场地
Βιβλιοθήκη Baidu高压安全相关法规日渐成熟，逐步受到国内外企业的重视。
5
1.电动车高压安全重要意义及标准现状
1.3 高压安全标准现状
标准/法规/ 规范
ECE R100 FMVSS305 ISO6469-3 EVS-GTR GB/T18384-3 GB/T31498
部件级要求
系统级要求
高压 标识
接触 防护
电位 均衡
耐压性
I类高压部件：（2U+1000）V/60s II类高压部件：（2U+3250）V/60s
非传导连接到电网的高压部件：测试电压大于部件实际工作的最大工作电压（考虑瞬态过压）
9
2.电动车高压安全关键技术分析与研究
2.2 高压安全关键技术分析-接触防护
遮拦/外壳的防护等级
复杂拆卸（部件/系统）
使用工具 多个操作动作或专用工具
绝缘 电阻
主动 放电
绝缘 监测
√
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√
√
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√
√
√
高压安全法规和标准对高压部件和高压系统提出了结构、性能和策略等方面要求。
6
2.电动车高压安全关键技术分析与研究
2.1 高压安全关键技术分类
接触防护 防止人员接触到高压部件
防止触电伤害 即使人员接触到高压带电部件， 也不会产生触电伤害
主动/被动放电要求
高压回路断开后，将高压回路电压在5s内下降到60V DC 以下 在和外接电源断开后，通过被动放电电阻将电容电压在2分钟内下降到60V DC 以下
主动/被动放电针对对象
（具有大于0.2J能量X电容的高压部件） 逆变器 电动空调 DC/DC 车载充电器
12
2.电动车高压安全关键技术分析与研究
1.2高压安全意义
高压安全的设计和试验技术可以使产品符合相关安全要求，保 障驾乘人员在电动车使用中的触电安全
高压安全的操作章程和人员培训可保证从业人员的触电安全 高压安全体系可以保证产品及产品诞生过程符合安全规定，并
有记录，能够追溯事故原因，规避法律纠纷
4
1.电动车高压安全重要意义及标准现状
充电口
车载充电器
动力电池
Section1：动力电池部分
21
3.一汽电动车高压安全测试技术应用
3.5 电动车绝缘电阻测试——整车
绝缘电阻测试注意事项
整车测试时绝缘监测装置的关闭/移除 如独立绝缘监测装置，则采用硬件拆除方式 根据系统结构与控制策略，如可用软件控制方式关闭，
则使用软件控制屏蔽 切记计算整车绝缘电阻时应将移除的部件计算在内
Ri2
U1’ U2
R0
Ri1
电底盘
Ri2
U2’
电底盘
绝缘阻值Ri除以Vb得到以欧姆/伏为单位的绝缘电阻
绝缘电阻的测试方法国内外相关标准法规要求基本一致
20
3.一汽电动车高压安全测试技术应用
3.5 电动车绝缘电阻测试——整车
绝缘电阻测试注意事项
整车绝缘电阻测试回路的选择与确定 根据整车高压系统拓扑结构，制定测试回路方案 构成一个回路，但同一回路中有不同的电压范围，则需断
附加绝缘 基本绝缘
带电导体
高压系统绝缘要求
直流电路绝缘电阻＞100Ω /V 交流电路绝缘电阻＞500Ω /V 直流和交流混合电路绝缘电阻满足方式①或②
方式①
方式②
8
2.电动车高压安全关键技术分析与研究
2.2 高压安全关键技术分析-耐压
GB/T18384.3要求
传导连接到电网的高压部件：
电动车上具有B级电压范围的高压系统，在车辆生产、使用、维修保养时，都可 能会给驾乘人员和操作人员带来触电风险 触电表现及危害： 肌肉收缩、血压上升、呼吸困难，心室颤动严重时会心脏停搏 导致死亡
高压安全技术即电动车人员防触电技术，可以防止高压接触对人体造成的触电危害
3
1.电动车高压安全重要意义及标准现状
及时可靠
HV V1
HV V2
线圈控制端
控制器
高压继电器状态监测 线圈端检测 触点端检测
残余电荷释放 小于60V或0.2J
准确快速
快速放电
放电触发条件
放电时间
11
2.电动车高压安全关键技术分析与研究
2.2 高压安全关键技术分析-防止触电伤害
主动/被动放电
释放高压部件上X电容上剩余的电压至安全电压，避免乘员接触高压发生危险
16
3.一汽电动车高压安全测试技术应用
3.2 高压安全组织架构 人员组织架构
完整的高压安全人员结构，严格的操作权限 高压安全培训及资格认证
高级 中级 初级
高级 制定操作指导文件，指导中级、初级人员进行操作 中级 按照操作指导文件进行高压相关操作 初级 电动车的驾驶、充电及低压系统相关操作
电动车整车高压安全测试评价
中国第一汽车股份有限公司技术中心 张天强 2016-5-19
1/n
目录
1 高压安全重要意义及标准现状 2 高压安全关键技术分析与研究 3 一汽电动车高压安全测试技术应用 4 电动车高压安全测试技术展望
2
1.电动车高压安全重要意义及标准现状
1.1高压安全定义
B级电压定义（ISO6469.3及GB/T18384.3） DC: 60V＜U≤1500V AC(15Hz~150Hz): 30V＜U≤1000V
样品要求
高压部件应结构功能完好 整车车辆确认所有高压部件被正确得安装 整车车辆确认所有高压插接器插接牢靠 整车车辆无故障
操作要求
测试全程应佩戴绝缘手套
场地、人员、工具和操作规程的详细要求是对测试人员安全的保障
18
3.一汽电动车高压安全测试技术应用
3.4 电动车绝缘电阻测试
7
2.电动车高压安全关键技术分析与研究
2.2 高压安全关键技术分析-绝缘
绝缘概念（GB/T 16935.1-2008）
基本绝缘：设置在危险的带电部件上，提供基本保护的绝缘
附加绝缘：除了用于故障保护的基本绝缘外，另外再设置的独立绝缘
双重绝缘：由基本绝缘和附加绝缘两者组成的绝缘 加强绝缘：提供与双重绝缘相等的电击防护等级的绝缘
14
3.一汽电动车高压安全测试技术应用
3.1 高压安全测试流程
总成测试-验证部件相 应结构功能
系统测试-验证系统控
制策略
整车试验-测试整车装 配后的高压
安全状态
道路试验-测试整车各 工况下的高 压安全状态
碰撞试验-测试整车碰 撞后高压安
全状态
生产检测-保证生产过 程中的产品
安全
高压安全测试覆盖OEM产品开发、整车生产和供应商下线检测及产品认证等多个领域
Section3：动力电机的交流部分
动
力
INV
电
机
DC-DC
HV A/C
Section2：直流部分
测试工具的选择与要求 对于无源系统，使用绝缘测试仪器仪表等有源设备测试 对于有源系统，采用GB/T18384.1方法进行测试 为保证测试精度，测试设备（电压表）内阻不小于10MΩ
Section4：外接电网的交流部分
12V电源
控制器
高压继电器
HV
HV
线圈控制端
CAN工具
控制器
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4.高压安全测试评价工作下一步展望
目前对整车及总成高压安全要求的标准相对较多，但高压安全测试方法的 行业标准较少，并且仅阐述了基本测试方法，需要进一步细化和补充； 对电动车辆和充电设施等产品的安全标准较多，但对开发、生产、维修、 救援等从业人员触电防护的安全标准和规范较少，需要制订； 需要考虑燃料电池等新型电源系统的高压安全标准的制订。
整车绝缘电阻测试依据
GB/T18384.1/3 ECE-R100
测试方法
测量动力电池电压Vb
URESS
URESS
RESS RESS
测量正极对地电压V1
U1
Ri1
测量负极对地电压V2
如果V1≥V2，在高压负极与车身地之间插入一个标准的已知 电阻R0。测量V1。根据公式 Ri= R0（Vb/V1‘ - Vb/V1） 计算得出绝缘阻值
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3.一汽电动车高压安全测试技术应用
3.1 高压安全测试流程
整车测试
系统测试
台
总成测试
架 测
试
V V
安 全 检 查 1系 V统 台测 架试 功 能 测 试
静
涉
碰
态
水
撞
测
试
试
试
验
验
2系 V统 台测 架试
A 样 测
B 样 测
O T S 认
试
试
可
部件设计
功能样车
A样车
B样车
C样车
产品开发中包括总成、系统和整车层面的测试贯穿整个产品诞生流程
高压安全工作很重要，高压安全测试工作任重而道远
结束
非常感谢您的聆听！
我的联系方式： 张天强 中国第一汽车股份有限公司技术中心 Tel: 0431-85124551 Email: zhangtianqiang@rdc.faw.com.cn
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谢谢！
通过计算并入电阻前后的直流母线与电平台之间 的电压变化得到高压系统的绝缘阻值
可靠性高，不依赖于被测高压系统电源 可以检测到整个高压系统的绝缘故障
测量结果易受到电池电压波动影响 不能检测交流部分的绝缘阻值 设计相对简单，成本较低
在检测到绝缘故障后，整车会通过仪表提示驾驶员并进行相应的处理策略
绝缘 耐压 高压安全标识 接触防护等级IPXXB/D 遮挡、复杂拆卸
低电能低电压：断开高压回路、主动放电、被 动放电、高压互锁 电位均衡
安全预警 监控高压部件安全状态，预防可 能产生触电伤害的危险发生
绝缘监测 过压保护 过流保护 触点监测
高压安全技术就是要充分保证人的安全
接触防护：IPXXB 非工具可拆后带电高压部件
接触防护：IPXXD 乘员仓和行李仓装配后的高压总成
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2.电动车高压安全关键技术分析与研究
2.2 高压安全关键技术分析-防止触电伤害
高压下电：高压总线回路与REESS断开
key-off 充电完成 车辆碰撞后 高压互锁被触发
断开高压回路
使用GB/T18384.1方法测试时，高压继电器的吸合 拆卸高压电池包，使用连接线或铜排等硬件方式直接将
继电器触点连接 根据整车控制策略，通过软件控制高压继电器吸合 根据整车电气控制原理，人为控制高压继电器触点线圈
吸合高压继电器
高压继电器
HV
HV
高压继电器
HV
HV
线圈控制端
控制器
线圈控制端
2.2 高压安全关键技术分析-防止触电伤害
电位均衡要求
电位均衡通路中任意两个可以被人同时触碰到的 外露可导电部分之间的电阻应不超过0.1Ω
电位均衡作用
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2.电动车高压安全关键技术分析与研究
2.2 高压安全关键技术分析-绝缘监测
低频注入法原理
电压比较法原理
总成内部产生一个测量信号，在高压系统和底盘 之间构成测量回路，通过计算取样电阻Rm上的电 压得到高压系统的绝缘阻值
总成 测试
测试高压总成的绝缘电阻
动力电池 车载充电器
动力电机 DC/DC
逆变器
电动空调
整车 测试
测试整车各工况下的绝缘电阻
正常
涉水后
结露
暴雨后
碰撞后
清洗后
绝缘电阻的测试，需要对总成和整车分别进行，测试工况要完整
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3.一汽电动车高压安全测试技术应用
3.5 电动车绝缘电阻测试——整车
1.3 高压安全标准现状
国际标准及法规
欧洲电动车认证规范： ECE-R100 国际标准化组织 : ISO6469-1/2/3 GTR全球技术法规：正在起草的EVS电动车安全国际法规 美国汽车安全技术法规：FMVSS305电动汽车电解液溢出及电机事故防护
国内标准
GB/T18384-1/2/3 电动汽车安全要求 GB/T31498 电动汽车碰撞后安全要求 GB/T18487 电动汽车传导充电系统 GB/T 20234-1/2/3 电动汽车传导充电用连接装置 GB/T 24347 电动汽车DC/DC变换器 GB/T 18488.1 电动汽车用电机及其控制器
高压安全工作需要有完整的组织架构和岗位职责来保障
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3.一汽电动车高压安全测试技术应用
3.3 高压安全测试要求
人员要求
测试人员必须具备高压安全相关资质 测试时必须两人或以上方可进行
场地要求
测试应在专用场地进行，并进行封闭（围栏等），场地需在室内 场地需摆放危险示意牌，禁止试验无关人员接近试验场地
Βιβλιοθήκη Baidu高压安全相关法规日渐成熟，逐步受到国内外企业的重视。
5
1.电动车高压安全重要意义及标准现状
1.3 高压安全标准现状
标准/法规/ 规范
ECE R100 FMVSS305 ISO6469-3 EVS-GTR GB/T18384-3 GB/T31498
部件级要求
系统级要求
高压 标识
接触 防护
电位 均衡
耐压性
I类高压部件：（2U+1000）V/60s II类高压部件：（2U+3250）V/60s
非传导连接到电网的高压部件：测试电压大于部件实际工作的最大工作电压（考虑瞬态过压）
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2.电动车高压安全关键技术分析与研究
2.2 高压安全关键技术分析-接触防护
遮拦/外壳的防护等级
复杂拆卸（部件/系统）
使用工具 多个操作动作或专用工具
绝缘 电阻
主动 放电
绝缘 监测
√
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高压安全法规和标准对高压部件和高压系统提出了结构、性能和策略等方面要求。
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2.电动车高压安全关键技术分析与研究
2.1 高压安全关键技术分类
接触防护 防止人员接触到高压部件
防止触电伤害 即使人员接触到高压带电部件， 也不会产生触电伤害
主动/被动放电要求
高压回路断开后，将高压回路电压在5s内下降到60V DC 以下 在和外接电源断开后，通过被动放电电阻将电容电压在2分钟内下降到60V DC 以下
主动/被动放电针对对象
（具有大于0.2J能量X电容的高压部件） 逆变器 电动空调 DC/DC 车载充电器
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2.电动车高压安全关键技术分析与研究
1.2高压安全意义
高压安全的设计和试验技术可以使产品符合相关安全要求，保 障驾乘人员在电动车使用中的触电安全
高压安全的操作章程和人员培训可保证从业人员的触电安全 高压安全体系可以保证产品及产品诞生过程符合安全规定，并
有记录，能够追溯事故原因，规避法律纠纷
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1.电动车高压安全重要意义及标准现状
充电口
车载充电器
动力电池
Section1：动力电池部分
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3.一汽电动车高压安全测试技术应用
3.5 电动车绝缘电阻测试——整车
绝缘电阻测试注意事项
整车测试时绝缘监测装置的关闭/移除 如独立绝缘监测装置，则采用硬件拆除方式 根据系统结构与控制策略，如可用软件控制方式关闭，
则使用软件控制屏蔽 切记计算整车绝缘电阻时应将移除的部件计算在内
Ri2
U1’ U2
R0
Ri1
电底盘
Ri2
U2’
电底盘
绝缘阻值Ri除以Vb得到以欧姆/伏为单位的绝缘电阻
绝缘电阻的测试方法国内外相关标准法规要求基本一致
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3.一汽电动车高压安全测试技术应用
3.5 电动车绝缘电阻测试——整车
绝缘电阻测试注意事项
整车绝缘电阻测试回路的选择与确定 根据整车高压系统拓扑结构，制定测试回路方案 构成一个回路，但同一回路中有不同的电压范围，则需断
附加绝缘 基本绝缘
带电导体
高压系统绝缘要求
直流电路绝缘电阻＞100Ω /V 交流电路绝缘电阻＞500Ω /V 直流和交流混合电路绝缘电阻满足方式①或②
方式①
方式②
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2.电动车高压安全关键技术分析与研究
2.2 高压安全关键技术分析-耐压
GB/T18384.3要求
传导连接到电网的高压部件：
电动车上具有B级电压范围的高压系统，在车辆生产、使用、维修保养时，都可 能会给驾乘人员和操作人员带来触电风险 触电表现及危害： 肌肉收缩、血压上升、呼吸困难，心室颤动严重时会心脏停搏 导致死亡
高压安全技术即电动车人员防触电技术，可以防止高压接触对人体造成的触电危害
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1.电动车高压安全重要意义及标准现状
及时可靠
HV V1
HV V2
线圈控制端
控制器
高压继电器状态监测 线圈端检测 触点端检测
残余电荷释放 小于60V或0.2J
准确快速
快速放电
放电触发条件
放电时间
11
2.电动车高压安全关键技术分析与研究
2.2 高压安全关键技术分析-防止触电伤害
主动/被动放电
释放高压部件上X电容上剩余的电压至安全电压，避免乘员接触高压发生危险
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3.一汽电动车高压安全测试技术应用
3.2 高压安全组织架构 人员组织架构
完整的高压安全人员结构，严格的操作权限 高压安全培训及资格认证
高级 中级 初级
高级 制定操作指导文件，指导中级、初级人员进行操作 中级 按照操作指导文件进行高压相关操作 初级 电动车的驾驶、充电及低压系统相关操作
电动车整车高压安全测试评价
中国第一汽车股份有限公司技术中心 张天强 2016-5-19
1/n
目录
1 高压安全重要意义及标准现状 2 高压安全关键技术分析与研究 3 一汽电动车高压安全测试技术应用 4 电动车高压安全测试技术展望
2
1.电动车高压安全重要意义及标准现状
1.1高压安全定义
B级电压定义（ISO6469.3及GB/T18384.3） DC: 60V＜U≤1500V AC(15Hz~150Hz): 30V＜U≤1000V
样品要求
高压部件应结构功能完好 整车车辆确认所有高压部件被正确得安装 整车车辆确认所有高压插接器插接牢靠 整车车辆无故障
操作要求
测试全程应佩戴绝缘手套
场地、人员、工具和操作规程的详细要求是对测试人员安全的保障
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3.一汽电动车高压安全测试技术应用
3.4 电动车绝缘电阻测试
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2.电动车高压安全关键技术分析与研究
2.2 高压安全关键技术分析-绝缘
绝缘概念（GB/T 16935.1-2008）
基本绝缘：设置在危险的带电部件上，提供基本保护的绝缘
附加绝缘：除了用于故障保护的基本绝缘外，另外再设置的独立绝缘
双重绝缘：由基本绝缘和附加绝缘两者组成的绝缘 加强绝缘：提供与双重绝缘相等的电击防护等级的绝缘
14
3.一汽电动车高压安全测试技术应用
3.1 高压安全测试流程
总成测试-验证部件相 应结构功能
系统测试-验证系统控
制策略
整车试验-测试整车装 配后的高压
安全状态
道路试验-测试整车各 工况下的高 压安全状态
碰撞试验-测试整车碰 撞后高压安
全状态
生产检测-保证生产过 程中的产品
安全
高压安全测试覆盖OEM产品开发、整车生产和供应商下线检测及产品认证等多个领域