新能源汽車電氣絕緣檢測和檢測方法分析

張勇旺 呂海達(dá)

【摘 要】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(shù)理念。但需注意在檢測方式引入中應(yīng)綜合考慮檢測方法的應(yīng)用水平、檢測方式的經(jīng)濟(jì)性等，通過研究發(fā)現(xiàn)，利用阻抗網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的方式，既可保證電路結(jié)構(gòu)整體較為簡單，而且其中單片機(jī)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。

【關(guān)鍵詞】新能源汽車；電氣絕緣檢測；

隨著時間的進(jìn)步和發(fā)展，綠色消費的觀念深入人心，在國家政策的積極推動下，眾多領(lǐng)域開始進(jìn)行發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變，由高污染、高能耗轉(zhuǎn)向綠色、低能方面發(fā)展。汽車行業(yè)便是一個典型的例子，隨著生活水平的提高，汽車成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢扇鄙俚拇焦ぞ撸欢嚨陌l(fā)展加劇了環(huán)境的污染，以北京市為例，機(jī)動車排放了全市58%的氮氧化物、40%的揮發(fā)性有機(jī)物和22%的細(xì)顆粒物，因此，汽車行業(yè)的發(fā)展與環(huán)境污染、能源消耗密切相關(guān)。新能源汽車的發(fā)展，成為汽車領(lǐng)域的新興動力，是未來汽車行業(yè)發(fā)展的主要趨勢。對于電動汽車來說，以其低能、減排的優(yōu)勢很快獲得眾多人們的青睞，對于我國來說，購買電動汽車實行政策補貼，使得低收入人群也可購買電動汽車。然而電動汽車的發(fā)展受到眾多因素的影響，其中關(guān)于電氣絕緣檢測便是一個重要的方面，本文在對于絕緣性檢測介紹的基礎(chǔ)上，對其檢測方法進(jìn)行相應(yīng)的闡述，為電動汽車電器檢測提供一定的理論依據(jù)。

1 電氣絕緣性能的相關(guān)介紹

關(guān)于電氣絕緣性能，由于絕緣問題多集中在高電壓系統(tǒng)方面，因此在研究中可以車輛高壓電氣系統(tǒng)為例。假設(shè)系統(tǒng)在構(gòu)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(tǒng)輸出電流逐漸到達(dá)300A時，將會呈現(xiàn)下降趨勢，由360V降至270V。而后者在標(biāo)準(zhǔn)電壓上一般保持在350-420V之間，且以388V標(biāo)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(diào)系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等都需依托于高壓系統(tǒng)輸出相應(yīng)的功率。然而因這些電氣設(shè)備在設(shè)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(tǒng)間完全以封閉電氣系統(tǒng)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(zhì)絕緣能力一般需通過電阻大小進(jìn)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(jìn)行表示。對于電動汽車電氣系統(tǒng)，用于系統(tǒng)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(xiàn)在電源引線方面。

實際進(jìn)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(wǎng)絡(luò)設(shè)立在地盤與電源兩極間。假設(shè)連接底盤、電源正極與負(fù)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(fù)極引線的絕緣電阻與輸出電壓，且設(shè)定51KΩ的限流電阻，利用R進(jìn)行表示。同時，在檢測中由于需考慮到電子控制開關(guān)，所以利用T1與T2進(jìn)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(jié)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(chǎn)生的導(dǎo)通電壓也較小，無需進(jìn)行考慮。假設(shè)T1保持導(dǎo)通，此時R首先會并聯(lián)Rg1，在此基礎(chǔ)上Rg2與Rg2進(jìn)行串聯(lián)，分別利用U01與I1對電源電壓與電流進(jìn)行表示，則有U01=I1[Rg2+]，采用同樣方式在的T2導(dǎo)通后能夠得到相應(yīng)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(nèi)，絕緣性能極低，絕緣性能檢測后能夠進(jìn)行報警信號的發(fā)送。

3電動汽車絕緣性檢測分析

3.1 絕緣性能

基于電動汽車電機(jī)功率的特性，線路連接所持有的強(qiáng)電流在導(dǎo)線流通過程中，容易擊穿表皮的絕緣物質(zhì)，使其失去絕緣性能。此外，由于空氣溫度、濕度及絕緣表皮工作環(huán)境的影響，均可能導(dǎo)致絕緣物質(zhì)絕緣性的降低甚至破壞，隨著長時間的使用，絕緣表皮容易出現(xiàn)老化，也將損失其絕緣性能。

3.2檢測條件

電壓系統(tǒng)一般分為A級電壓和B級電壓系統(tǒng)，其檢測條件也全然不同。

3.2.1 B級電壓系統(tǒng)

（1）對于新能源汽車的高壓部件應(yīng)設(shè)警示標(biāo)志，當(dāng)高壓接口處絕緣性失去絕緣性，暴露產(chǎn)生潛在危險時，B級電壓系統(tǒng)應(yīng)自動不帶電。

（2）新能源電動汽車的任何部件都可方便地進(jìn)行絕緣性測試。

（3）進(jìn)行絕緣性測試的過程中，應(yīng)保證負(fù)載與電源處于斷開的狀態(tài)。

（4）絕緣性檢測過程中，檢測所加電壓應(yīng)不小于B級電壓系統(tǒng)的電壓，且持續(xù)一定時間以保證檢測的有效性。

3.2.2 A級電壓系統(tǒng)

A級電壓系統(tǒng)即電動汽車的電力輔助系統(tǒng)，與B級電壓系統(tǒng)相比，其電壓較小，其檢測方法可按照絕緣電阻的檢測方法進(jìn)行。

（1）輔助電力負(fù)載從輔助電路中斷開，將其帶電部分與電平臺進(jìn)行連接。

（2）將測試電壓加載在負(fù)載與電平臺之間，通過兆歐表進(jìn)行絕緣性的檢測。

4電氣絕緣的測試方法

耐電壓與泄漏電流的測試方法對于耐電壓的測試，我們必須注意以下幾點。

4.1如果供給被測電器的電源在工作溫度的時候測試是交流電源，那么就要用交流電源來實驗供電電源；如果供給被測電器的電源是直流電源，那就要用直流電源實驗供電電源，而且，這里需要注意的是：一定要使用和供電電源相同的試驗電源，這樣才不會引起被測電器損壞或不必要的測量誤差。

4.2對被測電器所施加的絕緣試驗電壓實驗?zāi)蛪旱臅r候，不管是否是在工作溫度下進(jìn)行耐壓試驗，也不管被測電器使用的是直流電源還是交流電源，進(jìn)行耐電壓實驗室用的都是基本正弦波。

4.3被測電器的按照工作方式分類有電熱電器和電動電器兩種類型，所以不同類型的耐電壓和泄露電流的測試情況也各不相同。

4.4對于耐電壓測試的試驗方法來說，在確保耐壓測試回路連接完成且準(zhǔn)確無誤的情況下，將測試電壓值升高，升高到不高于一半標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電壓值，在被測試樣加上試驗電壓以后，將試驗電壓快速增加到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。在試驗期間一定不能發(fā)生閃絡(luò)或者擊穿的現(xiàn)象。

5注意電氣絕緣檢測中的幾個方面

5.1在檢測帶電體和被測電器的時候，需要將帶電回路內(nèi)的開關(guān)全部置于接通的位置。但是，此時卻不能接通電流，因為在這樣的條件下，測試出來的絕緣值才是真正的絕緣電阻值。因為，如果帶電回路內(nèi)的某個開關(guān)置于斷開的位置，那么，測出的電阻值就存在誤差，是不可信值。

5.2在電氣絕緣測試的時候，需要注意測試的外在環(huán)境條件，因為，在氣候干燥和氣候潮濕這兩種外在環(huán)境條件下，電氣絕緣測試都會存在一些系統(tǒng)誤差。所以，在電氣絕緣測試的過程中需要按照相應(yīng)的規(guī)定進(jìn)行測試。

5.3電氣絕緣測試，是在被測部位上施加大約50 V的直流電壓后，再進(jìn)行測量的。

5.4電氣絕緣測試，還可以用搖表進(jìn)行測試，但是需要注意的是不能用一般的兆歐表來代替。

6總結(jié)

通過以上的分析可以得知，電氣絕緣的檢測方法雖然有很多種，但是都或多或少存在缺陷。隨著人們生活水平的不斷提高，對汽車性能要求越來越高，汽車上電氣設(shè)備越來越復(fù)雜。電動汽車電池組可以產(chǎn)生300伏或更高的電壓，它以電氣方式安裝在車輛上，與車輛底盤和乘客車廂隔離。電氣絕緣監(jiān)測的根本目的是為了保證人們的生命安全，一旦電氣絕緣裝置除了問題，不僅對車輛造成了損害，還將直接影響的人們的生命安全。隨著汽車的快速發(fā)展，人們對絕緣裝置的要求越來越嚴(yán)格，但是目前的檢測方法都存在一定的缺陷，因此，設(shè)計快速有效地對新能源汽車電氣絕緣檢測和檢測方法是人們急需解決的難題之一。

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（作者單位：長城汽車股份有限公司）