電動(dòng)汽車電氣絕緣檢測方法探討

摘 要：電動(dòng)汽車作為現(xiàn)代人們出行的重要交通工具，其本身在使用過程中便常處于較為惡劣的環(huán)境下，當(dāng)氣候冷熱交替、沖擊或振動(dòng)等對電動(dòng)汽車產(chǎn)生影響時(shí)，整個(gè)車體、強(qiáng)電部分二者間便會(huì)發(fā)生絕緣受損現(xiàn)狀。以其中電氣系統(tǒng)為典型代表，一旦因絕緣性能下降而導(dǎo)致電動(dòng)汽車發(fā)生漏電問題，便可能影響電動(dòng)汽車的穩(wěn)定運(yùn)行，且不利于乘客安全保障。對此本文將對電氣絕緣性能的相關(guān)介紹、絕緣檢測的主要原理以及檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路進(jìn)行探析。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；電氣系統(tǒng)；絕緣性能；檢測

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.157

0 前言

作為電動(dòng)汽車的基本構(gòu)成部分，電氣系統(tǒng)主要以高電壓、低電壓兩個(gè)系統(tǒng)為主。其中低電壓系統(tǒng)近年來在設(shè)計(jì)中已表現(xiàn)出較高的可靠性且相關(guān)技術(shù)也較為成熟，而高電壓系統(tǒng)涉及的電氣設(shè)備卻較多如電動(dòng)機(jī)控制器、動(dòng)力電池等，需保證電壓較高才可使電氣系統(tǒng)保持可靠運(yùn)行。然而高壓電系統(tǒng)本身易受外界因素影響，絕緣性能很難保證，嚴(yán)重情況下將出現(xiàn)電氣火災(zāi)問題。因此，如何做好電氣絕緣檢測工作，對提升電動(dòng)汽車整體性能具有十分重要的意義。

1 電氣絕緣性能的相關(guān)介紹

關(guān)于電氣絕緣性能，由于絕緣問題多集中在高電壓系統(tǒng)方面，因此在研究中可以車輛高壓電氣系統(tǒng)為例。假設(shè)系統(tǒng)在構(gòu)成上為燃料電池組、鋰離子電池組，前者主要以下降特性作為輸出電源外特性，輸出電壓在系統(tǒng)輸出電流逐漸到達(dá)300A時(shí)，將會(huì)呈現(xiàn)下降趨勢，由360V降至270V。而后者在標(biāo)準(zhǔn)電壓上一般保持在350-420V之間，且以388V標(biāo)稱電壓為主。為使兩個(gè)部分能夠可靠運(yùn)行，需引入DC/DC變換器，使電池組在電流與功率方面都得到控制。事實(shí)上，電動(dòng)汽車中如空調(diào)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)等都需依托于高壓系統(tǒng)輸出相應(yīng)的功率。然而因這些電氣設(shè)備在設(shè)計(jì)中往往與底盤接近，且不具備獨(dú)立電流回路，使底盤、高壓系統(tǒng)間完全以封閉電氣系統(tǒng)的形式存在。

2 電氣絕緣性能檢測的主要原理分析

對電氣絕緣性能在描述中往往以電阻為主，介質(zhì)絕緣能力一般需通過電阻大小進(jìn)行描述，絕緣性能會(huì)在電阻增大的情況下提升，但在電阻較小的情況下便使絕緣性能降低，可利用絕緣電阻對該電阻進(jìn)行表示。對于電動(dòng)汽車電氣系統(tǒng)，用于系統(tǒng)絕緣性能表示也可利用絕緣電阻，但此處的絕緣電阻將表現(xiàn)在電源引線方面。

實(shí)際進(jìn)行絕緣電阻測試中，可在電源選擇方面以車載高壓電源為主，并將阻抗網(wǎng)絡(luò)設(shè)立在地盤與電源兩極間。假設(shè)連接底盤、電源正極與負(fù)極的點(diǎn)分別為0點(diǎn)、A點(diǎn)與B點(diǎn)，利用Rg1、Rg2與U0表示地盤受正極引線、負(fù)極引線的絕緣電阻與輸出電壓，且設(shè)定51KΩ的限流電阻，利用R進(jìn)行表示。同時(shí)，在檢測中由于需考慮到電子控制開關(guān)，所以利用T1與T2進(jìn)行表示，這樣在控制過程中便可使A與B輸出電流I被推測出來。最后結(jié)合等效電阻、電流I以及U0等，完成絕緣電阻的計(jì)算。從電動(dòng)汽車實(shí)際運(yùn)行狀況看，其中U0一般保持不變，而T1與T2所產(chǎn)生的導(dǎo)通電壓也較小，無需進(jìn)行考慮。假設(shè)T1保持導(dǎo)通，此時(shí)R首先會(huì)并聯(lián)Rg1，在此基礎(chǔ)上Rg2與Rg2進(jìn)行串聯(lián)，分別利用U01與I1對電源電壓與電流進(jìn)行表示，則有U01=I1[Rg2+]，采用同樣方式在的T2導(dǎo)通后能夠得到相應(yīng)的公式。需注意的是，存在一種可能為T1與T2都保持閉合，此時(shí)超出2mA電流的情況下，能夠判斷Rg1與Rg2二者之和將在250kΩ之內(nèi)，絕緣性能極低，絕緣性能檢測后能夠進(jìn)行報(bào)警信號(hào)的發(fā)送。

3 絕緣性能檢測的方式

以絕緣性能檢測原理為依據(jù)，在檢測中可進(jìn)行相應(yīng)檢測系統(tǒng)的構(gòu)建，在阻抗網(wǎng)絡(luò)設(shè)置的同時(shí)將采集處理單元引入其中。其中阻抗網(wǎng)絡(luò)方面，主要需在開關(guān)管與電壓方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，對于電壓U0與電流I可選擇相應(yīng)的電壓、電流傳感器進(jìn)行測量，而T1與T2選擇一定型號(hào)的IGBT開關(guān)管，并保證在耐壓等級(jí)設(shè)置上滿足檢測要求。另外，在采集單元對設(shè)置方面，主要考慮將Intell6位的單片機(jī)引入其中，這樣可使T1與T2在脈沖信號(hào)輸出后，因高速光耦而得以驅(qū)動(dòng)。同時(shí)，單片機(jī)能夠在開關(guān)管導(dǎo)通情況下對電流I與電壓U0進(jìn)行推測，最終將Rg1與Rg2顯示出來。同時(shí)，絕緣電阻標(biāo)準(zhǔn)閥值可在該檢測系統(tǒng)中設(shè)定，若測量后發(fā)現(xiàn)未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)閥值，將有相應(yīng)的預(yù)警信息由單片機(jī)發(fā)出。

該檢測系統(tǒng)的應(yīng)用效果已得到實(shí)踐證明。假設(shè)以整流電源作為高壓電源，388V輸出電壓， 并通過數(shù)字萬用表對電阻進(jìn)行標(biāo)定，以0.001MΩ作為標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí)進(jìn)行絕緣電阻檢測。根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，假定U01、U02、I1、I2分別為388.2kV、388.2kV、0.38mA、0.20mA，可測定的Rg1與Rg2分別為1.890MΩ與0.970MΩ，這與實(shí)際的Rg1值2.001MΩ、Rg2值0.9998MΩ極為相近，即使在電壓、電流不同的情況下，最終測量的結(jié)果與實(shí)際檢測值都較為接近。綜合來看，電氣絕緣檢測中利用該種檢測方式，能夠有效判斷絕緣電阻，而且在精度上也較高，許多電氣設(shè)備都可通過此種方式進(jìn)行絕緣性能測試，符合電動(dòng)汽車絕緣檢測需求，有利于提升電動(dòng)汽車的整體性能。

4 結(jié)論

近年來在電氣絕緣檢測過程中引入的方式較多，很大程度為絕緣檢測帶來較多新的技術(shù)理念。但需注意在檢測方式引入中應(yīng)綜合考慮檢測方法的應(yīng)用水平、檢測方式的經(jīng)濟(jì)性等，通過研究發(fā)現(xiàn)，利用阻抗網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的方式，既可保證電路結(jié)構(gòu)整體較為簡單，而且其中單片機(jī)的引入能夠?yàn)榫幊處順O大的便利。因此，做好絕緣檢測工作，對電動(dòng)汽車性能的提高具有極其重要的意義。

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作者簡介：魏幫頂（1978-），男，寧夏中衛(wèi)人，工程師，研究方向：汽車電子控制。