電動汽車電氣絕緣檢測方法探討

摘 要：電動汽車作為現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境下，當氣候冷熱交替、沖擊或振動等對電動汽車產生影響時，整個車體、強電部分二者間便會發生絕緣受損現狀。以其中電氣系統為典型代表，一旦因絕緣性能下降而導致電動汽車發生漏電問題，便可能影響電動汽車的穩定運行，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介紹、絕緣檢測的主要原理以及檢測系統設計思路進行探析。

關鍵詞：電動汽車；電氣系統；絕緣性能；檢測

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

0 前言

作為電動汽車的基本構成部分，電氣系統主要以高電壓、低電壓兩個系統為主。其中低電壓系統近年來在設計中已表現出較高的可靠性且相關技術也較為成熟，而高電壓系統涉及的電氣設備卻較多如電動機控制器、動力電池等，需保證電壓較高才可使電氣系統保持可靠運行。然而高壓電系統本身易受外界因素影響，絕緣性能很難保證，嚴重情況下將出現電氣火災問題。因此，如何做好電氣絕緣檢測工作，對提升電動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介紹

關于電氣絕緣性能，由于絕緣問題多集中在高電壓系統方面，因此在研究中可以車輛高壓電氣系統為例。假設系統在構成上為燃料電池組、鋰離子電池組，前者主要以下降特性作為輸出電源外特性，輸出電壓在系統輸出電流逐漸到達300A時，將會呈現下降趨勢，由360V降至270V。而后者在標準電壓上一般保持在350-420V之間，且以388V標稱電壓為主。為使兩個部分能夠可靠運行，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。事實上，電動汽車中如空調系統、制動系統等都需依托于高壓系統輸出相應的功率。然而因這些電氣設備在設計中往往與底盤接近，且不具備獨立電流回路，使底盤、高壓系統間完全以封閉電氣系統的形式存在。

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，介質絕緣能力一般需通過電阻大小進行描述，絕緣性能會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行表示。對于電動汽車電氣系統，用于系統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在電源引線方面。

實際進行絕緣電阻測試中，可在電源選擇方面以車載高壓電源為主，并將阻抗網絡設立在地盤與電源兩極間。假設連接底盤、電源正極與負極的點分別為0點、A點與B點，利用Rg1、Rg2與U0表示地盤受正極引線、負極引線的絕緣電阻與輸出電壓，且設定51KΩ的限流電阻，利用R進行表示。同時，在檢測中由于需考慮到電子控制開關，所以利用T1與T2進行表示，這樣在控制過程中便可使A與B輸出電流I被推測出來。最后結合等效電阻、電流I以及U0等，完成絕緣電阻的計算。從電動汽車實際運行狀況看，其中U0一般保持不變，而T1與T2所產生的導通電壓也較小，無需進行考慮。假設T1保持導通，此時R首先會并聯Rg1，在此基礎上Rg2與Rg2進行串聯，分別利用U01與I1對電源電壓與電流進行表示，則有U01=I1[Rg2+]，采用同樣方式在的T2導通后能夠得到相應的公式。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，絕緣性能極低，絕緣性能檢測后能夠進行報警信號的發送。

3 絕緣性能檢測的方式

以絕緣性能檢測原理為依據，在檢測中可進行相應檢測系統的構建，在阻抗網絡設置的同時將采集處理單元引入其中。其中阻抗網絡方面，主要需在開關管與電壓方面進行設計，對于電壓U0與電流I可選擇相應的電壓、電流傳感器進行測量，而T1與T2選擇一定型號的IGBT開關管，并保證在耐壓等級設置上滿足檢測要求。另外，在采集單元對設置方面，主要考慮將Intell6位的單片機引入其中，這樣可使T1與T2在脈沖信號輸出后，因高速光耦而得以驅動。同時，單片機能夠在開關管導通情況下對電流I與電壓U0進行推測，最終將Rg1與Rg2顯示出來。同時，絕緣電阻標準閥值可在該檢測系統中設定，若測量后發現未達到標準閥值，將有相應的預警信息由單片機發出。

該檢測系統的應用效果已得到實踐證明。假設以整流電源作為高壓電源，388V輸出電壓， 并通過數字萬用表對電阻進行標定，以0.001MΩ作為標準。此時進行絕緣電阻檢測。根據實驗發現，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，最終測量的結果與實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，許多電氣設備都可通過此種方式進行絕緣性能測試，符合電動汽車絕緣檢測需求，有利于提升電動汽車的整體性能。

4 結論

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理念。但需注意在檢測方式引入中應綜合考慮檢測方法的應用水平、檢測方式的經濟性等，通過研究發現，利用阻抗網絡構建的方式，既可保證電路結構整體較為簡單，而且其中單片機的引入能夠為編程帶來極大的便利。因此，做好絕緣檢測工作，對電動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，寧夏中衛人，工程師，研究方向：汽車電子控制。