为什么锂电池PACK包要进行等电位测试？

电动汽车动力电池属于高压系统。为防止因过大的电位差引起的安全事故，IEC标准等将等电位连接作为高压系统的基本防护，也常称作电位均衡要求。

本文参考的标准主要如下：

GB/T 18384.3-2015 电动汽车安全要求 第3部分 人员触电防护

GB XXXXX-XXXX 电动汽车安全要求(征求意见稿)

LV 123 Electrical Characteristics and Electrical Safety of High-Voltage Components in Road Vehicles

参考资料如下：

《电动汽车动力电池系统 安全分析与设计》

本文主要内容如下：

• 什么是等电位连接 WHAT

• 为什么需要等电位连接 WHY

• 等电位连接方法及要求 HOW

• 等电位连接测试方法 HOW

什么是等电位连接

先了解下以下三个高频名词：

电位均衡 potential equalization 电气设备的外露可导电部分之间电位差最小化

车身地 vehicle ground 车上的参考点或等电位点，能供给或接受大量电荷，并作为良好参考电位的物体，在车上一般指车架

等电位连接 Equipotential bonding 也称为接地，将高压系统的可导电部分经地线连接到车身地，形成一个等电势点

简单来说，就是以某一种方式（如地线，焊接，螺栓固定等）将可导电部分与车身地连接起来。

为什么需要等电位连接

看一组图来了解等电位连接的重要性

等电位连接方法及要求

等电位连接方法

• 以HV Battery为例，电池箱的壳体必须与车身地相连，可以采用地线连接，也可以用螺栓连接

• 电池箱壳体上面所有壳接触的可导电金属部件（盖板，支架，水冷管等）与壳体必须等电位连接，可以通过焊接、压接、螺栓连接等方式

• 如果壳体有几个单独的部分组合而成，那么每个组成部分都应满足等电位连接要求

• 如果等电位连接通过压接或者螺栓连接来实现，那么接触面不应进行喷漆或者绝缘处理

• 如果壳体有喷漆或涂层，那么至少应满足以下一个要求：

• 1）接触点不应有涂层；

• 2）接触点的涂层随后将通过安装过程或工艺步骤来去除

• 等电位连接线尽可能地短（<1m）（according to LV123）

电位均衡要求

在GB/T 18384.3-2015中，电位均衡要求为：

所有组成电位均衡电流通路的组件〈导体、连接部分〉应能承受单点失效情况下的最大电流．
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 0.1 ohm.

在GB XXXXX-XXXX 电动汽车安全要求(征求意见稿)中，电位均衡要求为：

所有外露的导电体，例如可导电外壳和遮栏，应传导连接到电平台。且满足如下两点要求：
1. 所有外露导电体与电平台间的连接阻抗应不超过0.1 Ω 。
2. 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，即距离不超过2.5 m的两个可导电部分间电阻应不超过0.2 Ω 。
若采用焊接的连接方式，则视作满足上述要求。

可以看出，在新GB征求意见稿中，把电位均衡要求降低了

在LV 123中，对电位均衡的要求则很严格：

The electrical resistance between any position on the surface of the cover or the housing of an HV component and the connecting point of the means for equipotential bonding on this HV component shall be less than 10 mOhms (at EOL)
即在电池的整个生命周期，电池壳体上等电位的连接的任意两点间的电阻值应小于10m ohm

等电位连接测试方法

在GB/T 18384.3-2015中，电位均衡连续性试验为：

电位均衡电阻的测试需要在任何两个外露导电部分施加一个测试的直流电，该直流的测试电流不小于 1A，电压小于 60 V，且测试持续不小于 5 s. 被测路径应隔离在其他电位路径外．这些导电部分应分别包括B 级电压组件的外壳，分别连接到车辆电平台或遮拦／外壳的连接件．
如果电位均衡电阻测试结果可以保持足够的精度，可以使用较低的试验电流和／或较短的试验时间．
应测量任何距离达到 2.5 m 的两个外露导电部分之间的电压，电阻可以通过电流和电压来计算．
注：2.5 m 为人通常能够到的应离．

实际上，电位均衡测量可用开尔文四线测量法（Kelvin Four-terminal sensing）来获得。

在GB XXXXX-XXXX 电动汽车安全要求(征求意见稿)中，就提出电位均衡测试可用电阻测试仪直接测量。

电位均衡可用电阻测试仪直接测量，也可以采用独立直流电源配合电流和电压检测设备进行测量。其中电阻测试仪的测量电流可调，电阻测试分辨率高于0.01 Ω 。独立直流电源电压也可调节。
测试方法如下：
a) 将电阻测试仪的两个探针分别连接外露的可导电外壳或者遮栏，以及距离不超过 2.5 m 的电平台。如图 7 中所示；
b) 增大测试电流，使测试电流大小至少达到 0.2 A；
c) 将电阻测试仪的两个探针分别连接两个外露电可导电外壳或者遮栏，且探针测量点的距离不超过 2.5 m。如图 8 中所示；d) 重复步骤 b。

结束语

本文主要讲了高压系统的等电位连接，包括等电位连接方法，电位均衡要求以及电位均衡测试。目前国内实行的标准是GB/T 18384.3-2015，所提出的电位均衡要求为：“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≤ 0.1 Ω”。在新国标电动汽车安全要求(征求意见稿)中，对电位均衡的要求为“ 外露导电体与电平台间的连接阻抗应≤0.1 Ω ；任意两个可以被人同时触碰到的外露可导电部分应≤0.2 Ω 。”

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