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高壓系統(tǒng)絕緣檢測方法的研究
2021-05-28 15:23:13· 來源：海馬汽車有限公司 作者：王明林等
1 前言新能源汽車電驅(qū)動系統(tǒng)是一個(gè)高電壓、大電流的系統(tǒng)，相對獨(dú)立且完全絕緣，與整車低壓電氣系統(tǒng)相隔離。但是，在異常情況下（如，線纜老化、接插件進(jìn)水等），
1 前言
新能源汽車電驅(qū)動系統(tǒng)是一個(gè)高電壓、大電流的系統(tǒng)，相對獨(dú)立且完全絕緣，與整車低壓電氣系統(tǒng)相隔離。但是，在異常情況下（如，線纜老化、接插件進(jìn)水等），會出現(xiàn)絕緣降低、車身帶電情況，從而危害人身安全。
當(dāng)高壓系統(tǒng)正極對地和負(fù)極對地（該處的地是指車身）絕緣同時(shí)降低時(shí)（如，高壓接插件進(jìn)水），高壓系統(tǒng)會通過車身形成導(dǎo)電回路，造成接觸點(diǎn)熱量累積，嚴(yán)重時(shí)會引發(fā)火災(zāi)。因此，實(shí)時(shí)監(jiān)測高壓系統(tǒng)的絕緣性能，對車輛及人身安全都具有重要意義。
根據(jù)國標(biāo)GB/T18384.1的相關(guān)要求，可以使用兩表法進(jìn)行絕緣電阻的測量，如圖1和圖2所示，具體計(jì)算方法如下：
但是，該檢測方法檢測周期較，長在進(jìn)行RO接入或斷開時(shí)，正負(fù)極對地電壓變化緩慢，若采樣速度較快，易造成計(jì)算誤差。另外，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中由于逆變器工作，導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性變化，也會導(dǎo)致計(jì)算誤差的發(fā)生。因此，在實(shí)際應(yīng)用中在信號的處理及算法方面需要進(jìn)一步的優(yōu)化。
2 交流側(cè)絕緣檢測算法
2.1 靜態(tài)交流側(cè)絕緣檢測
靜態(tài)是指電機(jī)處在非運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)可以控制相應(yīng)的開關(guān)管通斷，并結(jié)合上文中標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法進(jìn)行。
以圖3為例（箭頭表示電流方向），其中，開關(guān)ABC的狀態(tài)為100(1為導(dǎo)通，0為斷開），A'B'C'的狀態(tài)為000,由公式1得到，Rp'為直流側(cè)主正對地電阻Rp與交流側(cè)各相對地電阻并聯(lián)后的等效電阻，即，Rp'=RP//RA//RC。
同理，只導(dǎo)通負(fù)極某一個(gè)開，關(guān)如開關(guān)ABC的狀態(tài)為000,A'B'C'為100，由公式1得到，Rn＇為直流側(cè)主負(fù)對地電阻Rp與交流側(cè)各相對地電阻并聯(lián)后的等效電，阻即，Rnz=RN1/RA//RB//RC.
一般化后可以等效為如下公式：
主正對地并聯(lián)電阻RO（電導(dǎo)為GO)后，得到，
由公式7計(jì)算得到的值并非為高壓系統(tǒng)主正對地的絕緣電，阻而值是Rp//2RAc的等效的電導(dǎo)值，該值的倒數(shù)可以作為衡量主正對地絕緣狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)。
3 結(jié)束語
上述計(jì)算方法為絕緣檢測提供理論依據(jù)，具體實(shí)踐過程中有關(guān)信號處理和算法優(yōu)化還需要結(jié)合實(shí)際場景采取相關(guān)措施，如濾波、限值等手段。該方法可以在車輛實(shí)際運(yùn)行過程中監(jiān)測高壓系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)，有效防止觸電事故的發(fā)生。
新能源汽車電驅(qū)動系統(tǒng)是一個(gè)高電壓、大電流的系統(tǒng)，相對獨(dú)立且完全絕緣，與整車低壓電氣系統(tǒng)相隔離。但是，在異常情況下（如，線纜老化、接插件進(jìn)水等），會出現(xiàn)絕緣降低、車身帶電情況，從而危害人身安全。
當(dāng)高壓系統(tǒng)正極對地和負(fù)極對地（該處的地是指車身）絕緣同時(shí)降低時(shí)（如，高壓接插件進(jìn)水），高壓系統(tǒng)會通過車身形成導(dǎo)電回路，造成接觸點(diǎn)熱量累積，嚴(yán)重時(shí)會引發(fā)火災(zāi)。因此，實(shí)時(shí)監(jiān)測高壓系統(tǒng)的絕緣性能，對車輛及人身安全都具有重要意義。
根據(jù)國標(biāo)GB/T18384.1的相關(guān)要求，可以使用兩表法進(jìn)行絕緣電阻的測量，如圖1和圖2所示，具體計(jì)算方法如下：
但是，該檢測方法檢測周期較，長在進(jìn)行RO接入或斷開時(shí)，正負(fù)極對地電壓變化緩慢，若采樣速度較快，易造成計(jì)算誤差。另外，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中由于逆變器工作，導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性變化，也會導(dǎo)致計(jì)算誤差的發(fā)生。因此，在實(shí)際應(yīng)用中在信號的處理及算法方面需要進(jìn)一步的優(yōu)化。
2 交流側(cè)絕緣檢測算法
2.1 靜態(tài)交流側(cè)絕緣檢測
靜態(tài)是指電機(jī)處在非運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)可以控制相應(yīng)的開關(guān)管通斷，并結(jié)合上文中標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法進(jìn)行。
以圖3為例（箭頭表示電流方向），其中，開關(guān)ABC的狀態(tài)為100(1為導(dǎo)通，0為斷開），A'B'C'的狀態(tài)為000,由公式1得到，Rp'為直流側(cè)主正對地電阻Rp與交流側(cè)各相對地電阻并聯(lián)后的等效電阻，即，Rp'=RP//RA//RC。
同理，只導(dǎo)通負(fù)極某一個(gè)開，關(guān)如開關(guān)ABC的狀態(tài)為000,A'B'C'為100，由公式1得到，Rn＇為直流側(cè)主負(fù)對地電阻Rp與交流側(cè)各相對地電阻并聯(lián)后的等效電，阻即，Rnz=RN1/RA//RB//RC.
一般化后可以等效為如下公式：
主正對地并聯(lián)電阻RO（電導(dǎo)為GO)后，得到，
由公式7計(jì)算得到的值并非為高壓系統(tǒng)主正對地的絕緣電，阻而值是Rp//2RAc的等效的電導(dǎo)值，該值的倒數(shù)可以作為衡量主正對地絕緣狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)。
3 結(jié)束語
上述計(jì)算方法為絕緣檢測提供理論依據(jù)，具體實(shí)踐過程中有關(guān)信號處理和算法優(yōu)化還需要結(jié)合實(shí)際場景采取相關(guān)措施，如濾波、限值等手段。該方法可以在車輛實(shí)際運(yùn)行過程中監(jiān)測高壓系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)，有效防止觸電事故的發(fā)生。
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