动力电池系统介绍(五) |
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动力电池系统介绍(五)
绝缘功能模块一、 绝缘基本原理介绍1.1. 为什么要做绝缘检测1.2 绝缘监测的基本原理1.3 绝缘检测阻值界定
二、 绝缘性能评价与测试方法2.1 绝缘性能评价2.2 绝缘性能测试
三、绝缘电阻检测的常用方法3.1 电桥法3.2 交流注入法
绝缘功能模块
一、 绝缘基本原理介绍
1.1. 为什么要做绝缘检测
简单来说,可以把车分成高压部分、低压部分、车身地(物理地)。 (一)高压主要是电池、充放电电路、高压监测等部分; (二)低压主要是低压供电、CPU电路和通信控制电路等; (三)车身地一般就是车身外壳了,同时模组的金属外壳、电池包的上下壳体也是连接车身地的,包括乘客也是跟车身直接接触的。 为了人员安全,就需要高压与车身地之间有一定的绝缘性能,预防高压回路对车身地形成漏电回路,危害人身安全。 1.2 绝缘监测的基本原理用以下电路图进行简要分析:高压电池两侧一般被称为高压正HV+和高压负HV-。 理想状态下,车身地与高压电池之间是绝缘的,即HV+到地的绝缘电阻Rp与HV-到地的绝缘电阻Rn阻值均为∞。但由于高压击穿、老化、使用环境恶劣等因素会造成Rp和Rn减少。 从原理上分析,Rn、Rp只要有一方阻值足够大,车身地与电池不形成导电回路,那么它们之间就是绝缘的。只有当Rn、Rp绝缘阻值同时降到一定值,高压电池回路对车身地形成漏电回路,才会造成短路的情况。 上面说了,只有当Rn、Rp绝缘阻值同时降到一定值才会形成漏电回路,那么这个值如何界定的呢? 在标准IEC/TS 60479-1 中,提到区间DC-10mA与AC-2mA是对人体无害的(具体见下图表)。经过单位换算后,直流电路绝缘电阻最小值要大于100Ω/V,交流电路要大于500Ω/V(GB/T 18384.1—2015)。 绝缘性能从两个方面进行评价:绝缘电阻和耐电压。 (一)绝缘电阻考察的是Rn/Rp的阻值。 (二)耐电压试验要求是不应发生介质击穿或电弧现象,考察系统漏电流是否突变。因为随着电压的升高,漏电流的变化并不是线性的,而是在到达某个临界值时,漏电流会突然增大,伴随出现击穿或闪络现象,这时的漏电流会比较大,所以可以用漏电流的大小去评估是否有击穿或闪络(实际在做耐压测试时,测试设备上都会设置一个漏电流值(如1mA))。 (1)击穿:指贯穿固体绝缘的电击穿,即在电场的作用下绝缘物内部产生破坏性的放电,绝缘电阻下降,电流增大,并产生破坏和穿孔,造成绝缘短路。 (2)闪络:在气体或液体介质中沿着固体绝缘表面的电击穿,也就是固体绝缘子周围的气体或液体电介质被击穿时,沿固体绝缘子表面放电,造成拉弧或跳火。闪络不会立即造成绝缘体的损坏,但长期以往也会造成绝缘损伤。 2.2 绝缘性能测试QC/T 897与GB/T 38661-2020中分别有规定BMS绝缘电阻和耐压的测试方法。 在QC/T 897中,对绝缘性能测试要求如下: (1)绝缘电阻:在电压采样端子与壳体之间用500V DC测试,但一般实际测试过程中是高于这个要求的。 目前,绝缘检测方法多为电桥法与交流注入法。 3.1 电桥法电桥法缺点:计算绝缘值偏低,由于系统正负极对地间寄生等效容抗,因此在K1/K2切换时,正负极对地电压变化缓慢。若采样速度过快,可能造成所采集的电压值未稳定而偏低,导致计算误差,计算绝缘值跳变,采样过程中,系统运动在动态变化的电流工况下,正负极对地的电压也会随工况变化,不稳定,导致计算误差。绝缘阻抗本身在系统运行过程中,交直流发生耦合,系统可能会发生结构性变化,导致计算误差。 所以在闭合开关后需要等电压稳定后再测量,一般等个几秒。 电桥法有时候也叫国标法,以下摘自GB/T 18384.1-2015,通过左右两个图各列出一个二元一次方程,联合求解;其中,R0并列在第一次检测时(即左图)电压较大的位置。 以下是一个电桥法的例子,结合例子可能会更容易理解些(图自微信公众号“知行知行”,侵删)
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