新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)解讀與拓展：絕緣電阻測(cè)試
絕緣性能是電氣部件的"生命線"，而絕緣電阻測(cè)試（Isolation resistance）作為評(píng)估其絕緣質(zhì)量的常規(guī)方法，在電動(dòng)汽車中也廣泛應(yīng)用。GB/T18488對(duì)此也有具體要求，但是，究竟什么是絕緣電阻？為什么要進(jìn)行絕緣電阻測(cè)試？絕緣電阻測(cè)試和絕緣耐壓測(cè)試有什么區(qū)別和聯(lián)系？標(biāo)準(zhǔn)中的"冷態(tài)""熱態(tài)"如何理解？，值得我們探討。
01、標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容
在GBT18488中，主要從以下三個(gè)方面對(duì)絕緣電阻進(jìn)行測(cè)試（#內(nèi)容太多，就不貼原文了#）：
驅(qū)動(dòng)電機(jī) 定子繞組 對(duì) 機(jī)殼 的絕緣電阻
驅(qū)動(dòng)電機(jī) 定子繞組 對(duì) 溫度傳感器 的絕緣電阻
驅(qū)動(dòng)電機(jī) 控制器 絕緣電阻(#通俗講，就是高壓端口、低壓端口、殼體之間的絕緣#）
以上三種測(cè)試均包含"冷態(tài)""熱態(tài)"兩種狀態(tài)要求。
02、"究竟什么是絕緣電阻?"
根據(jù)百度百科的定義： 加直流電壓于電介質(zhì)，經(jīng)過一定時(shí)間的極化過程結(jié)束后，流過電介質(zhì)的泄露電流對(duì)應(yīng)的電阻稱為絕緣電阻。 （#WHAT？ 電介質(zhì)？ 極化？ $%&*@~這不是白說嗎？ #）
針對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，換成大白話：在電機(jī)電控的固體絕緣材料之間（如PPS、PA66、絕緣紙、絕緣漆等），加直流電壓，在一定時(shí)間的電場(chǎng)力作用下，會(huì)有泄露電流流經(jīng)這些材料，此時(shí)測(cè)得的電阻就是絕緣電阻。（文章最后附有名詞解釋）。
03、"為什么要進(jìn)行絕緣電阻測(cè)試?"
根據(jù)上述解釋，可以看出來絕緣電阻測(cè)試的基本原理，其實(shí)就是歐姆定律。因此，絕緣電阻測(cè)試有兩個(gè)目的：
驗(yàn)證絕緣特性的完好，這里的"完好"與否，和材料、環(huán)境、壽命和時(shí)間均有關(guān)系；
防 止高壓回路上絕緣失效，造成人員傷害。
04、"哪些因素會(huì)影響絕緣電阻測(cè)試?"
環(huán)境溫濕度
一般材料的絕緣電阻值會(huì)隨環(huán)境溫濕度升高而減小，這是因?yàn)闇貪穸壬仙觿×松鲜鲈碇刑峒暗碾娮拥亩ㄏ蜻\(yùn)動(dòng)。已有 研究，一般介質(zhì)在70℃時(shí)電阻僅有20℃的10%，這也就解釋了為什么標(biāo)準(zhǔn)中要定義“冷態(tài)"和"熱態(tài)”兩種 狀態(tài)的絕緣電阻要求。
測(cè)試時(shí)間
為什么絕緣電阻測(cè)試要經(jīng)過”一定時(shí)間的極化過程“？這是因?yàn)橹绷麟妷鹤饔糜诒粶y(cè)材料上，其泄露電流不是瞬時(shí)達(dá)到穩(wěn)定值的，而是會(huì)有衰減的過程。這也是為什么在測(cè)試電機(jī)繞組對(duì)機(jī)殼的絕緣電阻一般都會(huì)看到讀數(shù)會(huì)是慢慢上升而穩(wěn)定。
實(shí)際上在測(cè)試電機(jī)控制器母線正負(fù)極對(duì)機(jī)殼的絕緣電阻時(shí)，如果存在Y電容，還需要定義電壓上升的時(shí)間，同樣的測(cè)試電壓，如果電壓上升時(shí)間快慢不一樣，所測(cè)得的泄露電流是完全不一樣，從而測(cè)得的絕緣電阻也會(huì)很大。
氣壓
氣壓降低，會(huì)引起外絕緣強(qiáng)度降低，也會(huì)導(dǎo)致?lián)舸╇妷阂矔?huì)下降。
所以在定義產(chǎn)品使用環(huán)境時(shí)，需要考慮海拔。海拔會(huì)對(duì)電氣間隙的影響很大，工作地點(diǎn)海拔的升高，需要將電氣間隙修正。定義產(chǎn)品的工作海拔很高，是對(duì)于產(chǎn)品的小型化，集成化是不利的。（#關(guān)于這部分內(nèi)容感興趣的話，后續(xù)我們可以展開討論#）
絕緣材料老化程度
影響絕緣材料的老化相關(guān)的因素比較多，主要有：
電應(yīng)力：主要與過壓和欠壓有關(guān)
溫度應(yīng)力：熱脹冷縮以及高溫都會(huì)影響絕緣材料性能，這一塊內(nèi)容之前我們之前HTOE主要就是針對(duì)溫度應(yīng)力來對(duì)電氣產(chǎn)品的可靠性的考核。詳見《新能源電驅(qū)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)解讀與拓展：高溫運(yùn)行耐久試驗(yàn)(HTOE)》
化學(xué)應(yīng)力：化學(xué)品、油、腐蝕性氣體等會(huì)影響材料的絕緣性能
環(huán)境污染
因此，在對(duì)絕緣介質(zhì)的材料選型、組合和工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，要充分考慮上述幾點(diǎn)因素對(duì)絕緣壽命的影響。
簡而言之，絕緣性能可以說是電氣部件的生命線，絕緣電阻測(cè)試是一種最常用的表征絕緣性能的測(cè)試方法。
05、"絕緣電阻與絕緣耐壓的區(qū)別和聯(lián)系?"
針對(duì)這個(gè)問題，首先明確一點(diǎn)，絕緣耐壓測(cè)試要比絕緣電阻更為苛刻，一般會(huì)先做絕緣電阻測(cè)試再做耐電壓測(cè)試，如果絕緣電阻測(cè)試不通過，無需進(jìn)行耐壓測(cè)試。
但是絕緣電阻越高并不意味絕緣性一定好，例如因?yàn)闄C(jī)械損傷，導(dǎo)致繞組之間，或繞組和鐵芯之間還沒形成短路故障，此時(shí)測(cè)得阻值或許更高，這時(shí)候就要絕緣耐壓登場(chǎng)了。
絕緣電阻使用直流進(jìn)行測(cè)試，而絕緣耐壓一般使用交流，如果無法使用交流（如因Y電容存在），則試驗(yàn)電壓可用等效直流電壓代替，其是交流電壓的根號(hào)2倍。關(guān)于絕緣耐壓，我們后續(xù)會(huì)展開討論。
06、"標(biāo)準(zhǔn)中冷態(tài)和熱態(tài)如何理解?"
關(guān)于冷態(tài)和熱態(tài)，GBT18488未做明確定義。
冷態(tài)絕緣電阻
冷態(tài)絕緣電阻通常為常溫常壓下的絕緣電阻，其主要與絕緣表面潔凈程度和受潮情況有關(guān)。在IEEE標(biāo)準(zhǔn)43的有提及，對(duì)于干燥潔凈電機(jī)，冷態(tài)絕緣電阻在-10~100℃范圍內(nèi)實(shí)際測(cè)得的絕緣電阻按下式換算至室溫25℃。
熱態(tài)絕緣電阻
溫度對(duì)絕緣電阻影響很大，而實(shí)際測(cè)試過程中對(duì)測(cè)試溫度的控制比較困難，因而較難定義，所以標(biāo)準(zhǔn)中提供了公式和最小值，關(guān)于這一點(diǎn)在GB755中也有說明。通常，整車會(huì)結(jié)合整車應(yīng)用情況，在溫升試驗(yàn)或高低溫試驗(yàn)后對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。
07、拓展
電動(dòng)汽車在線絕緣監(jiān)控
絕緣電阻對(duì)于電動(dòng)汽車的重要性不言而喻 ， 目前很多汽車都會(huì)有在線絕緣電阻監(jiān)控。
已知的，如比亞迪唐，對(duì)正負(fù)極和地之間進(jìn)行絕緣電阻檢測(cè)，整車根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)結(jié)果，制定其安全策略;另外，還看到在下電時(shí)，控制器主動(dòng)短路，檢測(cè)電機(jī)繞組對(duì)機(jī)殼的絕緣電阻，上電時(shí)報(bào)故障的策略。 關(guān)于這個(gè)問題， 是否還有其他簡單實(shí)用的方法，值得我們思考 。