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高压电池系统绝缘电阻检测方法简介

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  • 发布时间:2017/12/6 19:13:40
  • 作者:ly_yinhe

  根据GB/T 18384.1 电动汽车 安全要求第1部分:车载储能装置中的定义中高压电池系统属于B级电压,最大工作电压>30VAC(RMS)、≤1000VAC(RMS)或>60VDC、≤1500VDC。高压电池系统的电气安全直接关系到系统应用人员生命安全,绝缘失效会造成高压对人体的直接伤害,因此绝缘电阻的检测测试是即为重要的环节。

  高压电池本身为带电系统,其绝缘检测测试属于是对带电设备的检测,一般通过检测电池正对地、负对地的绝缘电阻来判定绝缘性能。高压电池系统的绝缘检测一般有两种检测方式:一种是信号注入法,另一种是电阻测量法。信号注入是对电池系统注入一定频率的直流电压信号,测量反馈的直流信号,从而计算绝缘电阻,注入的信号对电池系统会产生纹波干扰,影响系统正常工作。而电阻测量法采用外接电阻,测量精度相对较低,需要考虑检测精度,而且长时间接入测量电阻,降低了系统绝缘性,增加了电池损耗。下面本文主要介绍三种外接的电阻测量法:

直流电源测量法

直流电源测量法

  通过电子开关改变电路通断,从而改变电池正负极对地绝缘电阻Rp、Rn上的电压U1、U2(闭合K得到的电压用U1’、U2’表示),联立两次不同开关状态下的电路方程可以求解正负极的对地GND绝缘电阻。其中R1~R4为已知大电阻,R、R’为已知的分压电阻,其阻值远小于R1~R4。开关K断开时,通过AD转换得到Rp、Rn两端电压,得到下列方程:

  开关K闭合时,同理得到另一个方程:

  通过两个方程可以求解得到Rp、Rn。

电桥测量法

电桥测量法

  属于无源测量法,在直流电源与接地外壳之间接入一系列电阻,通过控制开关、或继电器切换切入已知电阻,测量已知电阻上的电压U1、U2(K闭合时为U1’、U2’),得到方程求解绝缘电阻Rp、Rn。

  K断开时,得到:

  K闭合时,得到:

  两个方程可以求解得到Rp、Rn。

新原理图法

新原理图法

  采用下图的测量原理,其中R1、R2为已知电阻,K1、K2断开,测量电池正、负端与GND之间的电压为U1、U2,可得:

  K1闭合、K2断开,电池正端与GND之间接入R1,此时电池正、负端与GND之间的电压为U1’、U2’,可得:

  两个方程可得Rp、Rn。

  上述的三种方法都是通过采集对应电阻上的电压、求解方程得到电池正负端对地的绝缘电阻。GB/T18384.1的5.1.3节提供了另一种测量方法,是目前比较常用的(具体原理图可以直接参考该标准)。该方法测量电阻上的电压时,由于万用表内部有内阻,内阻对电路有分流作用,电压测量存在误差,因此要求万用表的内阻必须很高,这样才能减小误差,在实际测量中,一般要求万用表内阻至少为10MΩ。另外,该方法属间接测量,会产生间接误差,误差的计算在实际应用中是需要考虑进去。