ISO 21498-22021 电动道路车辆.电压B级系统和部件的电气规范和试验.第2部分部件的电气试验标准立项发展报告

电动道路车辆电压B级系统和部件的电气规范和试验第2部分：部件的电气试验标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ElectricallyPropelledRoadVehicles—ElectricalSpecificationsandTestsforVoltageClassBSystemsandComponents—Part2:ElectricalTestsforComponents摘要随着全球新能源汽车产业的迅猛发展，电动道路车辆高压电气系统的安全性与可靠性已成为行业关注的焦点。电压B级系统作为电动汽车动力系统的核心架构，其部件的电气试验方法和规范直接关系到整车安全性能的提升。本标准立项发展报告以ISO21498-2:2021《电动道路车辆电压B级系统和部件的电气规范和试验第2部分：部件的电气试验》为研究对象，系统梳理了该标准的制定背景、技术框架和核心内容，深入分析了其在全球电动汽车产业中的应用现状与发展趋势。报告指出，该标准为电压B级系统部件建立了统一的电气试验方法和性能评价准则，有效填补了国际标准在高压部件级试验领域的空白，对促进全球电动汽车产业的技术交流与贸易便利化具有重要意义。同时，本报告还就该标准的实施要点、技术难点以及未来的修订方向进行了前瞻性分析，为我国相关国家标准和行业标准的制修订工作提供了参考依据。关键词：电动道路车辆；电压B级系统；电气试验；ISO21498；高压部件；标准化Keywords:Electricallypropelledroadvehicles;VoltageclassBsystem;Electricaltests;ISO21498;High-voltagecomponents;Standardization一、引言1.1研究背景在全球碳中和目标与能源结构转型的双重驱动下，电动汽车产业正经历前所未有的发展机遇期。国际能源署（IEA）发布的《GlobalEVOutlook2024》数据显示，2023年全球电动汽车销量已突破1400万辆，占新车销售总量的18%，同比增长35%。中国作为全球最大的新能源汽车市场，2023年新能源汽车产销量分别达到958.7万辆和949.5万辆，连续九年位居世界第一。电动汽车产业的迅猛发展对整车安全性能、部件可靠性和标准化水平提出了更高要求。在电动汽车技术架构中，电压B级系统（即最大工作电压高于30V交流（AC）或60V直流（DC）且不超过1000VAC或1500VDC的电气系统）承担着动力驱动、能量转换和高压配电等核心功能，是电动汽车的"心血管系统"。该系统中包含的动力电池、驱动电机、逆变器、DC-DC变换器、车载充电机等关键部件，在复杂工况下的电气性能和安全特性直接决定了整车的安全性、动力性和经济性。然而，在全球范围内，针对电压B级系统部件的电气试验方法和评价标准长期缺乏统一的国际规范，制约了产业的技术进步和国际贸易的顺畅开展。ISO21498-2:2021正是在此背景下，由国际标准化组织（ISO）下属的道路车辆技术委员会（ISO/TC22/SC37）组织制定并于2021年3月23日正式发布的国际标准。该标准的发布标志着全球电动汽车高压部件电气试验领域有了首个统一的国际技术规范。1.2标准基本信息-标准编号：ISO21498-2:2021-标准名称：电动道路车辆电压B级系统和部件的电气规范和试验第2部分：部件的电气试验-英文名称：Electricallypropelledroadvehicles—ElectricalspecificationsandtestsforvoltageclassBsystemsandcomponents—Part2:Electricaltestsforcomponents-发布机构：国际标准化组织（ISO）-发布日期：2021年3月23日-标准状态：已废止-ICS分类号：43.120（电车）-标准语言：英语-技术委员会：ISO/TC22/SC37（道路车辆-电气和电子部件及通用系统）二、标准制定背景与意义2.1产业发展的标准化需求电动汽车高压电气系统的技术演进呈现三大趋势：一是系统电压等级持续提升，从早期的300V左右向800V甚至更高电压架构演进；二是部件集成度不断提高，多合一电驱动系统、集成式车载充电系统等新型架构不断涌现；三是功能安全要求日趋严格，ISO26262功能安全标准对高压电气部件提出了系统性安全要求。这些趋势共同催生了对统一电气试验标准的需求，以保证不同制造商生产的高压部件具有可比较的性能水平和一致的安全评价基准。在ISO21498-2:2021发布之前，全球范围内尚无专门针对电压B级系统部件的电气试验国际标准。不同国家和地区的整车企业及零部件供应商各自采用内部企业标准或区域性标准进行试验，导致试验方法不统一、试验条件差异大、试验结果缺乏可比性等问题。这种标准化缺位不仅增加了产业链上下游的沟通成本和认证负担，也给整车安全性能的评价和事故责任认定带来了困难。2.2国际标准化工作进展ISO/TC22/SC37（道路车辆-电气和电子部件及通用系统分技术委员会）自成立以来，持续推动了道路车辆电气电子领域的国际标准化工作。ISO21498标准分为两个部分：ISO21498-1规定了电压B级系统的电气规范（包括系统电压等级分类、电气特性参数定义等），ISO21498-2侧重于部件的电气试验方法和要求。这种"系统+部件"的架构设计体现了标准化工作中系统思维和模块化理念的有机结合。ISO21498-2:2021由德国标准化协会（DIN）牵头制定，来自中国、美国、日本、法国、韩国等主要汽车产业国家（地区）的标准化专家共同参与了起草工作。该标准在制定过程中充分吸纳了ISO16750（道路车辆-电气和电子装备的环境条件和试验）、ISO6469（电动道路车辆-安全规范）以及IEC60664（低压系统内设备的绝缘配合）等既有国际标准的经验和方法。2.3标准的技术定位与创新价值ISO21498-2:2021在国际上首次系统性地建立了覆盖电压B级系统全部关键部件的电气试验规范体系，其创新性主要体现在以下三个层面：第一，建立了统一的部件分级电气试验框架。该标准将电压B级系统部件按功能特性和电气位置分为动力电源类部件、动力转换类部件和动力传输类部件三大类别，并针对每类部件明确了对应的电气试验项目和试验顺序，形成了从部件级到系统级的完整试验链条。第二，提出了面向实际应用场景的试验条件设定方法。标准针对不同部件在实际车辆中所处位置和环境差异，给出了差异化的试验参数选择指南，如根据部件在车辆中的安装位置（机舱内、座舱内、底盘区域等）确定相应的温度范围、振动等级和防护等级要求，使试验条件更贴近实际应用场景。第三，构建了涵盖电气特性、绝缘性能和故障模式的全维度试验指标体系。标准不仅规定了常规的工作电压、电流承载能力等电气特性试验，还系统化地纳入了绝缘电阻测量、介电强度试验等绝缘性能验证项目，并增加了短路耐受、过载保护等异常工况下的故障模式试验，形成了较为全面的电气试验评价体系。三、标准核心内容解析3.1标准的适用范围与对象ISO21498-2:2021适用于安装在电动道路车辆（包括纯电动汽车（BEV）、混合动力电动汽车（HEV）和插电式混合动力电动汽车（PHEV）等）上的电压B级系统和部件。该标准覆盖的部件范围包括但不限于以下几类：-动力电池系统（含电池模组和电池包）-驱动电机及其控制器-车载充电机（OBC，On-BoardCharger）和DC-DC变换器-高压配电单元（PDU，PowerDistributionUnit）-电动空调压缩机、PTC加热器等高压辅助部件-高压线束、连接器及相关接口组件3.2标准的技术框架与关键试验项目ISO21498-2:2021从实际使用场景出发，系统性地规定了电压B级系统部件的电气试验方法和评价准则，其核心技术框架可归纳为以下四大试验类别：3.2.1电气特性试验电气特性试验用于验证部件在正常工作和极限工作条件下的电气性能指标，主要试验项目包括：-工作电压范围试验：验证部件在规定的电压波动范围内（包括电压骤降和电压瞬态变化）能够正常工作，不出现性能退化或异常保护动作。-工作电流承载能力试验：考核部件在额定电流和峰值电流条件下连续工作和短时工作的能力，评估其电流承载裕度和热稳定性。-功耗与效率试验：测定部件在规定工况下的功率损耗和能量转换效率，为整车能量管理提供基础数据。-控制信号电气特性试验：验证部件的控制接口（如PWM信号、CAN通信等）在规定的电气参数范围内通信可靠。3.2.2绝缘性能试验绝缘性能是高压电气部件安全性的核心指标，该标准规定了以下关键试验项目：-绝缘电阻测量：在规定直流电压下测量部件带电部分与地（外壳）之间的绝缘电阻值，要求不低于规定的最小限值（通常为1MΩ量级，具体限值取决于系统电压等级）。-介电强度试验：又称耐压试验，施加规定频率和电压值的试验电压（通常为最大工作电压的1.5至2倍加上一定裕量）持续规定时间，验证部件的绝缘系统能耐受异常过电压而不发生击穿。-绝缘老化验证试验：通过湿热循环、温度冲击等加速老化方法评估绝缘系统在生命周期内的耐久性。3.2.3故障模式与保护功能试验该标准创新性地将故障模式试验纳入部件电气试验体系，主要包括：-短路耐受试验：模拟输出端或内部母线短路故障，验证部件能够安全切断故障电流或承受短路电流至保护装置动作，不产生起火、爆炸等危险。-过载保护试验：在规定时间内向部件施加超过额定值的负载，验证其过载保护功能可靠动作，且部件在过载后仍然功能完好。-电气瞬态抗扰试验：考核部件对电源线上的浪涌、瞬态过电压等异常电气扰动的抵抗能力。3.2.4环境适应性电气试验考虑到高压部件实际工作环境的复杂性，标准还规定了温度、湿度等环境因素协同作用下的电气试验方法，包括温度-电压综合试验、湿热条件下的绝缘性能验证等。3.3试验条件与评价准则为确保试验结果的可重复性和可比性，标准对试验条件做出了明确规定。在环境条件方面，标准明确了基准环境温度为23℃±5℃，相对湿度为45%～75%的基准大气条件，同时允许在相关方协商一致的情况下采用模拟实际使用的扩展环境条件开展试验。在试验样品方面，标准要求试验样品应处于交付状态，具备完整的外壳和接口，并在试验前完成必要的预处理，以排除运输和储存对样品性能的影响。在测量不确定度方面，标准要求试验报告中应包含测量不确定度的评估信息，以确保试验结果的技术可信度。在评价准则方面，标准规定部件在完成全部规定试验项目后，应满足以下基本要求：各项电气性能指标满足制造商规定的技术规格；绝缘性能满足标准规定的最小限值要求；保护功能在规定条件下可靠动作，且不产生安全危害；试验后部件的外观和机械结构无影响正常使用的异常变化。四、标准应用现状与技术影响分析4.1国际应用概况ISO21498-2:2021发布后，已被全球多个国家和地区的标准化组织和行业机构采纳或引用。在法规层面，欧盟的UNECER100（关于电动车辆电气安全认证的统一规定）在修订过程中参考了该标准的试验方法，将其作为电压B级部件型式认证的推荐性试验依据。在企业层面，全球主要整车企业和关键零部件供应商已将ISO21498-2作为内部试验规范的基础性参考文件，据此建立或完善了高压部件的电气试验体系和评价流程。4.2对我国相关标准体系的支撑作用在ISO21498-2:2021发布之前，我国针对电动汽车高压部件的电气试验要求主要分散在GB/T18488（电动汽车用驱动电机系统）、GB38031（电动汽车用动力蓄电池安全要求）、GB/T24347（电动汽车DC/DC变换器）等多项标准之中，标准体系缺乏整体性和协调性，存在试验方法不统一、评价指标不一致等问题。ISO21498-2的发布为我国整合提升高压部件电气试验标准提供了重要的国际参照。我国全国汽车标准化技术委员会（SAC/TC114）在后续的标准制修订工作中，积极借鉴了该标准的技术框架和方法体系，在GB/T43244-2023等标准的制定中吸收和转化了ISO21498-2的相关内容，有效促进了我国电动汽车高压部件试验标准与国际标准的协调一致。4.3标准废止的技术背景值得特别关注的是，ISO21498-2:2021已被国际标准化组织废止，其技术内容由ISO21498:2024所取代。这一变化并非简单的版本更新，而是反映了标准化组织对该领域标准架构的战略性调整。2024年发布的ISO21498将原分两部分的标准文件整合为单一标准文件，将系统的电气规范与部件的电气试验要求融为一体，消除了两个部分之间在术语定义、技术要求和试验方法方面的重叠与潜在矛盾，形成了更加统一、协调的技术规范体系。这一整合重构了电压B级系统的标准框架，更好地适应了近年来800V高压平台架构快速普及和部件集成化程度持续提升的产业发展需求。ISO21498:2024在整合过程中进一步完善了针对碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等宽禁带半导体功率器件的新型电气试验要求，补充了高压快充工况下的电气特性验证方法，为下一代电动汽车高压技术发展提供了标准支撑。五、标准主要制定单位介绍ISO21498-2:2021由国际标准化组织道路车辆技术委员会电气与电子部件分技术委员会（ISO/TC22/SC37）负责制定，德国汽车工业协会（VDA，VerbandderAutomobilindustrie）承担了标准起草的主导工作。德国汽车工业协会（VDA）成立于1901年，总部位于柏林，是德国汽车工业的权威行业组织，其成员涵盖大众、宝马、梅赛德斯-奔驰、奥迪、保时捷等德国主要乘用车和商用车制造商，以及博世、大陆、采埃孚、舍弗勒等全球领先的汽车零部件供应商。VDA在德国乃至全球汽车标准化领域发挥着重要的引领作用，长期深度参与ISO、IEC等国际标准化组织的技术委员会工作，在道路车辆电气电子、功能安全、自动驾驶、排放与能耗等多个标准化领域具有重要话语权。六、结论与展望ISO21498-2:2021作为全球首个专门针对电动道路车辆电压B级系统部件的电气试验国际标准，虽已废止并被ISO21498:2024取代，但其在电动汽车标准化发展历程中具有里程碑式的重要意义。该标准在制定和执行过程中所积累的技术经验和应用实践，为后续标准的整合升级提供了宝贵的参考基础，其在部件分级试验框架、实际场景试验条件设定、全维度试验指标体系等方面的创新理念，在ISO21498:2024中得到了传承和发展，将继续为全球电动汽车高压部件电气试验提供技术指导。参考文献[1]ISO21498-2:2021,Electricallypropelledroadvehicles—ElectricalspecificationsandtestsforvoltageclassBsystemsandcomponents—Part2:Electricaltestsforcomponents[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2021.[2]ISO21498:2024,Electricallypropelledroadvehicles—ElectricalspecificationsandtestsforvoltageclassBsystemsandcompone