電動(dòng)汽車(chē)絕緣電阻測(cè)量方法探討

文/劉一鳴 尚志誠(chéng)

隨著電動(dòng)汽車(chē)使用的日益普及，電動(dòng)汽車(chē)安全問(wèn)題逐漸成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，尤其是電動(dòng)汽車(chē)的絕緣問(wèn)題，是安全行車(chē)重要的指標(biāo)之一。整車(chē)絕緣問(wèn)題如果做得不好，輕則會(huì)引起行車(chē)故障，車(chē)輛無(wú)法正常行走，重則可能會(huì)導(dǎo)致觸電事故的發(fā)生。

車(chē)輛的行駛工況比較復(fù)雜，在正常使用過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)擦碰或者被雨水浸淋等情況，這些情況都會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)汽車(chē)的絕緣電阻發(fā)生變化，從而產(chǎn)生安全隱患。因此，對(duì)電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)絕緣電阻的有效測(cè)量和監(jiān)控具有重要的意義。

一、整車(chē)絕緣電阻測(cè)試方法

《電動(dòng)汽車(chē)安全要求》（GB 18384–2020）對(duì)電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)絕緣電阻的測(cè)試方法有明確的規(guī)定。具體的測(cè)試方法及流程如下。

用兩個(gè)相同的萬(wàn)用表分別連接可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)（REESS）總正與電平臺(tái)、REESS 總負(fù)與電平臺(tái)，待接線完成之后，測(cè)量REESS 兩個(gè)端子對(duì)電平臺(tái)之間的電壓，待讀數(shù)穩(wěn)定，取電壓絕對(duì)值較高的為U1，較低的為

在斷開(kāi)整車(chē)高壓和高壓維修斷開(kāi)裝置的情況下，將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻（R0）并聯(lián)至U1側(cè)端子與電平臺(tái)之間，恢復(fù)高壓維修斷開(kāi)裝置，測(cè)量REESS兩個(gè)端子對(duì)電平臺(tái)之間的電壓，待讀數(shù)穩(wěn)定，測(cè)量值分別為U2和

絕緣電阻（Ri）的計(jì)算公式為：

在公式1 中，r為萬(wàn)用表的內(nèi)阻。

每隔10 min 重復(fù)以上步驟測(cè)量1 次Ri，至少進(jìn)行3 次，取幾次測(cè)量的最小值作為REESS的Ri。

二、分析與驗(yàn)證

整車(chē)Ri是車(chē)輛的固有屬性，原則上不會(huì)隨著接入的已知電阻阻值的大小而發(fā)生變化。而GB 18384–2020 提出了在R0的選取上宜采用1 MΩ，沒(méi)有說(shuō)明如果采用其它R0的阻值對(duì)于測(cè)量結(jié)果的影響程度。因此，筆者通過(guò)接入不同阻值的R0來(lái)分析其阻值的大小對(duì)整車(chē)Ri的影響。

要確定電路中任意節(jié)點(diǎn)處各支路電流之間關(guān)系的定律，可利用基爾霍夫電流定律。本文的整車(chē)Ri的測(cè)量方法是：把動(dòng)力電池和整車(chē)高壓系統(tǒng)作為電流源，將整車(chē)和電底盤(pán)（地線）的Ri看成負(fù)載的理論模型。本研究對(duì)某款客車(chē)進(jìn)行Ri的測(cè)試，對(duì)接入的電阻使用可變電阻箱進(jìn)行替代，按照上述Ri的測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)試；使用2 個(gè)內(nèi)阻均為10.9 MΩ 的萬(wàn)用表對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，為了最大限度地反映實(shí)際情況，同時(shí)也兼顧測(cè)試的安全性，選擇可變電阻箱的量程為0.01 MΩ～900 MΩ。

本研究對(duì)R0進(jìn)行對(duì)數(shù)處理，主要是因?yàn)镽0數(shù)量級(jí)差異過(guò)大，用對(duì)數(shù)的數(shù)學(xué)處理方式處理后，結(jié)果更為直觀，圖像表達(dá)也更為簡(jiǎn)單（見(jiàn)表1 和圖1）。

圖1 整車(chē)Ri 和R0 關(guān)系圖

表1 整車(chē)Ri 測(cè)試結(jié)果

從圖1 可看出，整車(chē)Ri是隨著接入測(cè)試的R0變化而發(fā)生變化的，而且變化趨勢(shì)也很明顯：在R0取對(duì)數(shù)值在-1 MΩ～1 MΩ 之間時(shí)，數(shù)據(jù)是比較穩(wěn)定的，換言之，R0在0.1 MΩ～10 MΩ 之間進(jìn)行測(cè)量時(shí)，整車(chē)的Ri較為準(zhǔn)確，而且在此區(qū)間內(nèi)偏差率也相對(duì)較小，若超出該區(qū)域，Ri就有可能出現(xiàn)很大的偏差，導(dǎo)致測(cè)量有較大誤差。

所以，整車(chē)Ri的測(cè)量準(zhǔn)確性與R0的取值息息相關(guān)，如果選擇不合適的R0，就很可能導(dǎo)致測(cè)量的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。故本研究建議，在測(cè)量整車(chē)Ri時(shí)，盡量選擇R0在0.1 MΩ～10 MΩ 之間。

雖然整車(chē)Ri測(cè)量原理比較簡(jiǎn)單，但是根據(jù)基爾霍夫定律進(jìn)行計(jì)算，整車(chē)的B 級(jí)部件和零件會(huì)很多，這會(huì)影響整車(chē)的Ri（按照理論關(guān)系，R0的選取不會(huì)影響結(jié)果）。出現(xiàn)偏差的根本原因還是現(xiàn)有的測(cè)試設(shè)備的精度難以達(dá)到測(cè)量的要求。本研究的目的是基于現(xiàn)有的情況，將測(cè)量精度提升至最高，使測(cè)試設(shè)備達(dá)到正常的可使用狀態(tài)。

三、結(jié)語(yǔ)

整車(chē)Ri的準(zhǔn)確測(cè)量對(duì)保證整車(chē)電安全具有很重要的意義。為保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，本研究通過(guò)大范圍的測(cè)量取值得到可信的數(shù)據(jù)，同時(shí)結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)分析，給出了R0的合理取值范圍，為電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)電安全設(shè)計(jì)提供重要參考。