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新能源电动汽车绝缘监测

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  • 发布时间:2017/12/27 17:26:36
  • 作者:ly_yinhe

  随着节能环保大肆提倡,由于其节能、无排放的优点,新能源电动汽车在生活中将会越来越常见。和传统内燃机汽车相比,电动汽车采用电驱动系统,内部有高压存在,而高压存在就会涉及整体的绝缘考核,特别是随着汽车使用年限增加,系统运行如振动、温湿度等环境变化的情况下,都有可能导致其整体绝缘性能的下降。这样的变化将会危及使用者安全,同时影响汽车的运行,因此,对电动汽车内部电气绝缘性能考核是非常重要的,确保汽车绝缘性能,保障使用安全及可靠运行也是具有重要意义的。

电动汽车绝缘监测考核标准

  目前电动汽车电气安全要求规范标准依据主要参照以下所示:

标准法规 备注
EN1987-1、1987-2、1987-3 电动道路车辆安全性特殊要求
FMVSS/CMVSSNo.305 美国汽车安全技术法规
GB18384.1、18384.2、18384.3 电动汽车安全要求
ISO6469-1、6469-2、6469-3、23273-3 电动道路车辆安全规范
SAEJ1766/2344 电动和混合电动车蓄电池系统的推荐实施规程 碰撞完整性试验
JISD5305-1、D5305-2、D5305-3 道路车辆 诊断系统的数据链路层和应用层

  如上表所示为现今电动汽车绝缘性能限定标准,标准中均对电动汽车的绝缘阻抗等测量方法介绍以及相关规范有详细说明,同时,标准中对于绝缘性能评估都有一个评判关键指标——绝缘强度(Ω/V),目前国外标准大都采用≥500Ω/V,国内其采用≥100Ω/V。

   GB/T 18488.1-2015 中 5.2.7.3 规定驱动电机控制器的冷态与热态绝缘阻抗均不小于 1MΩ(以 540V 电压平台为例,对应绝缘强度接近 2000Ω/V)。

   GB/T 24347-2009 中 5.6 规定 DC/DC 绝缘强度≥500Ω/V。

   GB/T 31467.3 中 5.1.5 规定动力电池包绝缘强度≥100Ω/V。

  从上述标准规定分析可知,各个电动汽车部件对绝缘强度的要求不同且相差较大,有的甚至接近整车的绝缘强度要求。而整车高压系统包括电机、电机驱动器、动力电池、PDU、电动压缩机、DC/DC、制动以及转向控制器等部件,如果各个零部件厂商按照国标对绝缘强度要求规定 100Ω/V,那么整车各零部件总的绝缘阻抗就会远远低于 100Ω/V,因此,整车绝缘阻抗就不能有效满足国标绝缘要求。从目前国内部件厂商产品的绝缘指标来说,在对整车绝缘强度指标考核时,整车绝缘强度应高于国标之要求,各零部件的绝缘强度则必须高于整车一个等级。这样,整车绝缘强度才能有效满足国标要求,才能有效保障车辆的安全;因此,国外标准将整车绝缘强度指标定为≥500Ω/V。

电动汽车绝缘监测精度

  目前常用的绝缘阻抗监测仪测试范围在 0-30 MΩ,监测范围较宽。但是要保障在这么宽的监测范围内要保证绝缘阻抗监测仪全量程精度是很难。绝缘阻抗监测仪是作为监测设备,而不是精准的测量仪器设备,因此只需保证在监测区的绝缘强度监测数据的准确性、满足测量精度之指标要求即可。在实际测试产品的绝缘设计时,就既要考虑宽范围量程,又要考虑如何在宽范围量程条件下保证产品的监测精度。

电动汽车绝缘监测原理

电动汽车绝缘监测原理

  目前,绝缘监测工作原理主要包括电流传感法、对称电压测量法、桥式电阻法、低频信号注入法等。其中低频信号注入法应用最为广泛,其系统原理构架图参见上图所示。进行低频信号注入法进行测试时,系统内部产生一个正负对称的方波信号,通过绝缘阻抗监测仪连接端子与直流高压系统和底盘之间的绝缘电阻RF构成测量回路,通过对采样电阻上分压的采集,计算得出 RF 大小。

  在实际车辆运行时,通过低频信号注入法测试的绝缘阻抗包含直流以及交流成分。其中交流成分与整车系统的分布电容、杂散电感等因素有关,同时不同零部件构成的系统等效的阻抗特性也会不同,随着测试工况、测试环境变化同样会产生变化。电动汽车系统中,电机在不同转速下对应的频率不同,因此系统的容抗、感抗会随着测试转速不同而产生变化。电机绕阻对电机壳体的分布电容也会随着转速以及环境温度的变化等因素而产生变化。因此,系统本身的阻抗特性是会随着系统的运行而时刻发生改变,所测出的绝缘阻抗值成动态特性。