IEC TS 61857-422025 电绝缘系统 热评价程序 第42部分道路运输用电绝缘系统(EIS)评价的特殊要求标准立项发展报告

电绝缘系统热评价程序第42部分：道路运输用电绝缘系统（EIS）评价的特殊要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ElectricalInsulationSystems-ProceduresforThermalEvaluation-Part42:SpecificRequirementsforEvaluationofanElectricalInsulationSystem(EIS)UsedforRoadTransportationApplications摘要随着全球新能源汽车产业的迅猛发展及道路运输领域电气化进程的持续加速，车用电绝缘系统（EIS）的可靠性与热耐久性能已成为制约整车安全性和服役寿命的关键技术瓶颈。现行通用绝缘系统热评价标准主要面向工业电机等稳态工况应用，难以适应道路运输场景中宽温度波动、机械振动、高湿度及电气应力耦合作用的严苛服役条件。在此背景下，国际电工委员会（IEC）于2025年8月15日正式发布IECTS61857-42:2025《电绝缘系统热评价程序第42部分：道路运输用电绝缘系统（EIS）评价的特殊要求》。该标准作为IEC61857系列的重要组成，针对道路运输用电绝缘系统建立了专项热评价技术规范，系统规定了试验条件、评价程序、失效判据及结果报告等核心技术要求。本报告全面梳理了该标准的立项背景、编制历程、关键技术内容及预期应用成效，并介绍了主要起草单位的专业贡献。该标准的发布填补了国际范围内道路运输用电绝缘系统热评价专项标准的空白，对完善绝缘系统评价标准体系、提升新能源汽车安全性与可靠性水平具有重要指导意义。关键词：电绝缘系统；热评价；道路运输；IEC61857-42；新能源汽车；标准化Keywords:electricalinsulationsystems;thermalevaluation;roadtransportation;IEC61857-42;newenergyvehicles;standardization1引言1.1立项背景绝缘系统是电气设备中保证电气安全与可靠运行的核心组成部分，其热耐久性能直接决定设备的设计寿命与服役安全性。IEC61857系列标准由国际电工委员会第112技术委员会（TC112）归口管理，为各类电绝缘系统的热评价提供了统一的程序框架。然而，既有标准体系在制定之初主要面向工业电机、发电设备等传统固定式电气装备，其试验条件与失效判据的设计均基于稳态热负荷假设。近年来，随着全球范围内新能源汽车产业的爆发式增长，道路运输用牵引电机、驱动控制器、高压线束、车载充电系统等电气设备的绝缘系统面临前所未有的技术挑战。与传统工业应用相比，道路运输工况具有以下显著特殊性：（1）温度循环频率高且幅度大，从冬季低温启动（低至-40℃）到满负荷运行（可达180℃以上）之间频繁切换；（2）机械振动与冲击载荷持续作用，来源于路面颠簸、电机启停及传动系统激励；（3）湿度与盐雾环境侵蚀严重；（4）高压直流母线电压等级不断提升（800V乃至更高），对绝缘材料的电热协同老化提出更高要求。上述严苛服役条件使得按照通用热评价程序获得的绝缘系统寿命数据在实际应用中存在显著的偏差风险。在此背景下，制定专门适用于道路运输用电绝缘系统的热评价技术规范，已成为国际电工标准化领域的迫切需求。1.2编制必要性在IECTS61857-42:2025发布之前，国际上尚无专门针对道路运输用电绝缘系统热评价的标准文件。相关制造商、认证机构及第三方试验室只能参照IEC61857-1通用程序或各整车企业自行制定的企业规范进行热评价，由此导致以下突出问题：（1）评价结果可比性差：不同企业采用的试验周期时长、温度点数选取、失效判据各不相同，产品间无法进行横向对比；（2）安全裕度难以统一：缺乏针对道路运输工况的温度循环和振动耦合试验要求，无法准确评估绝缘系统在真实服役条件下的耐久性能；（3）国际贸易技术壁垒：主要汽车生产国之间缺乏共同认可的评价技术规范，增加了跨国贸易的合规成本。因此，制定IECTS61857-42专项标准不仅具有重要的技术价值，也具有显著的国际贸易便利化意义。2标准编制概况2.1标准基本信息-标准全称：电绝缘系统热评价程序第42部分：道路运输用电绝缘系统（EIS）评价的特殊要求-英文名称：Electricalinsulationsystems-Proceduresforthermalevaluation-Part42:Specificrequirementsforevaluationofanelectricalinsulationsystem(EIS)usedforroadtransportationapplications-标准编号：IECTS61857-42:2025-标准类型：技术规范（TechnicalSpecification，TS）-发布机构：国际电工委员会（IEC）-归口技术委员会：IEC/TC112（电气绝缘材料与绝缘系统评价技术委员会）-发布日期：2025年8月15日-标准状态：现行-国际标准分类号（ICS）：29.080.30（绝缘系统）-文本语言：英语2.2编制历程该标准的编制工作历时约三年，主要经历了以下阶段：|阶段|时间节点|主要工作内容||------|----------|-------------||提案阶段|2022年|由相关国家委员会提出新工作项目提案（NWIP），经TC112全体成员投票通过后正式立项||草案编制阶段|2022—2023年|成立专项工作组（WG），组织多国专家起草工作草案（WD），对技术路线进行多轮研讨||委员会草案阶段|2023年|形成委员会草案（CD）并分发至各国家委员会征求意见，回收意见后进行逐条处理||最终草案阶段|2024年|形成最终国际标准草案（FDTS），完成技术审查与编辑性修改||批准发布阶段|2025年|经IEC中央办公室审核批准，于2025年8月15日正式发布|2.3标准定位IECTS61857-42:2025属于IEC61857系列标准的组成部分。IEC61857系列的整体框架如下：-IEC61857-1：电绝缘系统热评价程序第1部分：通用要求（低电压）——规定了热评价的通用程序框架；-IEC61857-21：电绝缘系统热评价程序第21部分：通用模型的特殊要求（绕组线）；-IEC61857-22：电绝缘系统热评价程序第22部分：带有绕组线的模型的特殊要求；-IEC61857-42：电绝缘系统热评价程序第42部分：道路运输用电绝缘系统（EIS）评价的特殊要求——本次发布的标准，是首项面向特定应用领域（道路运输）的专项评价标准。该标准在IEC61857-1通用程序框架的基础上，针对道路运输应用的特殊性，规定了试验条件、样品制备、评价流程、失效判据和报告要求等方面的专项技术要求。3标准主要内容分析3.1适用范围IECTS61857-42:2025适用于道路运输车辆（包括乘用车、商用车、两轮及三轮车辆等）中所使用的电绝缘系统的热评价。具体涵盖的典型应用部位包括：-驱动电机定子绕组绝缘系统；-逆变器及功率电子设备中的绝缘组件；-高压线束连接器及电缆绝缘系统；-车载充电系统（OBC）中的变压器和电感器件绝缘系统；-电动空调压缩机电机绝缘系统。该标准适用于电压等级至1000V交流或1500V直流及以下的车用电绝缘系统，覆盖当前主流新能源汽车平台（400V及800V架构）的全部绝缘系统应用需求。3.2热评价通用程序标准规定的热评价程序遵循IEC61857-1所确立的通用方法论框架，即以阿伦尼乌斯（Arrhenius）热老化动力学模型为理论基础，通过加速热老化试验获取绝缘系统的热寿命曲线。核心试验流程包括：1.样品准备：按照标准规定的模型结构制备代表性试验样品，确保样品能真实反映实际产品的绝缘系统结构和材料组成；2.温度老化：选取不少于3个老化温度点（覆盖预期工作温度范围），在各温度点下对样品进行周期性热老化，每周期结束后对样品进行规定的诊断试验；3.诊断试验：在每次老化周期结束时，对样品施加规定的电应力或机械应力诊断试验，以判定样品是否达到失效判据所定义的状态；4.寿命数据外推：对各温度点下的寿命数据进行统计分析，以阿伦尼乌斯方程拟合热寿命曲线，并外推至目标使用温度（通常为20000h）下的预期寿命；5.结果评估与报告：将外推寿命与要求的参考值进行比较，判定绝缘系统的热等级是否满足设计应用要求。3.3道路运输应用的特殊技术要求IECTS61857-42:2025的核心技术特征体现在针对道路运输场景所规定的一系列特殊要求上。这些特殊要求主要包括以下几个方面：（1）温度工况谱该标准首次在IEC61857系列中引入了表征道路运输实际温度工况的简化热循环谱。标准规定试验温度老化不仅包括稳态高温老化，还要求纳入周期性温度冲击因素。标准参考了全球主要气候区域的温度统计数据和典型整车热管理设计参数，给出了推荐的高温保持时间和温度变化速率区间，从而更真实地模拟车辆在实际运行中经历的热负荷特征。（2）机械振动耦合应力针对道路运输中持续存在且幅值可观的机械振动，标准增加了热老化与机械振动耦合作用的试验要求。标准参考了ISO16750-3（道路车辆电气电子设备环境条件和试验第3部分：机械负荷）中关于振动试验的规定，规定了在热老化过程中同步施加振动的推荐方案，包括振动波形、加速度幅值、扫频范围和持续时间等参数选择指南。（3）湿度与凝露因素考虑到车辆绝缘系统在雨天、洗车及高湿环境中运行的实际场景，标准对绝缘系统在湿热环境下的耐久性提出了评价要求。标准规定了在热老化试验过程中如何引入周期性高湿暴露条件的程序，包括相对湿度等级、暴露持续时间及与热老化的交替顺序安排，以模拟绝缘系统在湿热交替环境中的劣化过程。（4）电压应力叠加鉴于道路运输电气系统中逆变器输出含有丰富的谐波分量和陡波前电压脉冲，标准对绝缘系统在电热联合作用下的评价方法给出了指导性规定。标准参考了IEC62068（电气绝缘系统重复脉冲电压应力评估）中关于重复脉冲耐压试验的原理，规定了在热老化诊断阶段施加叠加电压应力的可选方案，以评价绝缘系统在电热协同老化条件下的耐久特性。（5）失效判据的确定标准明确了适用于道路运输电绝缘系统的失效判据。除了IEC61857-1中规定的击穿电压下降至某一阈值等传统判据外，标准还根据道路运输应用的特点，提出应考虑绝缘电阻下降、局部放电起始电压变化等附加判据。同时，标准对如何根据实际产品安全需求选择合适的失效判据组合及其量化指标给出了指导性原则。（6）试验结果的表达与判定标准规定了热评价结果的规范性表达格式，包括热寿命曲线的数据表、试验参数汇总表等。同时，标准提供了将评价结果与道路运输应用要求进行比对的推荐判据框架，为设计人员和认证机构提供了统一的结果判定参考。3.4与其他标准的协调关系IECTS61857-42:2025在编制过程中充分兼顾了与其他相关标准的技术协调：-与IEC61857-1保持程序框架的一致性，本标准的特殊要求作为对通用程序的补充和修订，两者配合使用；-与ISO16750系列（道路车辆电气电子设备环境条件和试验）在环境条件定义上进行对标，确保振动、温度等参数选取的一致性；-与IEC62068在电气应力施加方法上保持衔接；-与IEC60505（电气绝缘系统耐热性评估）在热老化机理描述和寿命外推方法上保持一致。该标准的技术规范属性（TS）表明其作为一项相对新型的技术文件，将通过实际应用积累经验，为后续可能的修订升级提供数据支撑。4主要起草单位介绍IECTS61857-42:2025的编制汇聚了来自全球多个国家在电气绝缘技术和汽车电气化领域具有深厚积累的专家和机构。在各参与单位中，德国西门子股份公司（SiemensAG）作为该标准编制的核心贡献单位之一，发挥了尤为关键的技术引领作用。4.1单位概况西门子股份公司总部位于德国慕尼黑和柏林，是全球领先的电气化、自动化和数字化技术企业。在电气绝缘系统领域，西门子拥有超过百年的电机和绝缘技术研发历史，其绝缘系统设计和评价技术长期处于全球领先地位。西门子在牵引电机、工业驱动及电动汽车驱动系统方面积累了丰富的绝缘系统设计和运行经验，其技术专家长期深度参与IEC/TC112及多个相关工作组的标准化活动。4.2技术贡献在IECTS61857-42:2025编制过程中，西门子的主要技术贡献集中在以下几个方面：（1）道路运输工况定义的贡献。西门子依托其在电动交通领域的长期实践积累，提供了大量来自实际整车运行工况的温度、振动和湿度数据。这些数据成为标准中定义的温度循环谱和振动试验条件的重要基础来源，确保了试验条件设计能够真实反映道路运输应用的实际严酷程度。（2）试验方法验证与数据支撑。西门子利用其先进的绝缘系统评价试验平台，组织开展了多轮针对候选试验方案的验证试验。通过对不同绝缘结构、不同材料组合的样品进行平行比对测试，为标准的试验参数选取（如老化温度点数、周期时长、判据阈值等）提供了关键的技术数据支撑。（3）标准文本起草。西门子派遣资深技术专家担任该标准编制工作组的核心成员，直接参与了标准技术内容框架的搭建、关键技术条款的起草以及与其他标准的协调工作。特别是在涉及电热联合老化和振动耦合老化的技术条款设计上，西门子专家提出的技术方案被工作组采纳为核心技术路线。4.3国际标准化经验西门子在IEC/TC112及其下属工作组中长期担任重要职务，先后主导或深度参与了多项绝缘系统评价国际标准的制定与修订工作。西门子在绝缘材料老化机理研究、寿命外推模型建立和试验有效性评估等领域具有公认的学术权威性。其在新能源汽车驱动电机绝缘系统的研究成果已获得多项国际专利，并成功应用于其自主品牌的电驱动产品中。通过IECTS61857-42:2025的编制，西门子将其在工业电气装备绝缘系统评价中的深厚积累与面向汽车电气化的前沿研究成果进行了有效融合，为全球道路运输用电绝缘系统评价标准的建立作出了具有里程碑意义的贡献。5标准应用前景与实施意义5.1应用前景IECTS61857-42:2025作为国际电工委员会发布的首项面向道路运输应用的电绝缘系统热评价专项标准，具有广阔的应用前景：（1）新能源汽车产业链的技术规范支撑：该标准可为全球新能源汽车制造商、驱动电机及关键电气零部件供应商提供统一的热评价技术规范，有利于提升产品研发效率和评价结果的可比性。（2）第三方检测认证的准则依据：标准发布后，各国认证机构、独立试验室可据此开展道路运输用电绝缘系统的热评价服务，为产品准入和认证提供标准化依据。（3）国际贸易便利化工具：作为IEC国际标准，该标准有望被主要汽车生产和消费市场采纳为共同的技术准则，从而减少重复测试和评价成本，促进国际贸易顺畅开展。（4）未来标准体系拓展的基础：该标准所建立的针对特定应用领域的专项评价模式，将为其他应用场景（如轨道交通、航空航天）的类似标准制定提供范式参考。5.2实施意义该标准的发布与实施具有多层面的深远意义：技术层面，该标准将道路运输工况的特殊性系统性地纳入绝缘系统热评价程序，显著提升了评价结果与实际服役寿命之间的关联度，有利于更加科学准确地评估车用电绝缘系统的耐久性能。安全层面，通过统一和强化评价要求，有助于筛选出真正适应严苛道路运输环境的高可靠性绝缘系统方案，从源头上减少因绝缘失效引发的车辆安全事故，直接服务于道路交通运输安全水平的提升。产业层面，标准的实施将引导企业从产品设计阶段即按照标准化的评价程序进行绝缘系统选型和验证，有利于提升全行业的技术水平和产品质量，进而在国际竞争中形成良性的技术发展导向。标准化层面，该标准的发布进一步丰富和完善了IEC61857系列标准的结构体系，标志着绝缘系统热评