一种纯电动汽车电池绝缘检测系统的设计
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AUTO AFTERMARKET | 汽车后市场纯电动汽车绝缘检测方法及维修案例分析王昕灿1 李京鑫2 翟羽1 王震1 王贺11.江苏航运职业技术学院 江苏省南通市 2260102.马鞍山职业技术学院 安徽省马鞍山市 243031摘 要: 绝缘性是纯电动汽车高压安全性能中的主要指标之一,在进行纯电动汽车检测与维修过程中,对高压电气系统的绝缘性能检测需要使用专用的绝缘测试仪器,测量高压电缆及高压部件对车身绝缘电阻是否位于规定值范围内。
分析绝缘检测原理和绝缘电阻检测方法,并以奇瑞eQ1纯电动汽车绝缘故障为例,进一步剖析绝缘检测方法和注意事项,为新能源汽车的检测和维护提供安全保障。
关键词:纯电动汽车 绝缘检测 维修 安全1 引言纯电动汽车动力系统一般具有直流300V以上的工作电压,其主要包括驱动电机及控制器、高压动力电池及电池管理系统、高压控制盒、逆变器总成及其他电力电子设备[1]。
因此相对较高的车辆运行电压对纯电动汽车高压动力系统和整车底盘间的绝缘性能提出了更为严格的要求。
车辆动力传输系统中高压动力电缆的绝缘层往往会因受环境潮湿影响绝缘性,或者绝缘层老化干裂导致绝缘性能下降,从而易导致动力系统电源高压导线透过绝缘层介质与整车底盘结构形成电路回路,造成高压电路短路、底盘电位整体上升,危害性极大。
这些危害会造成驾驶人员、乘坐人员以及维修人员的人身安全,同时也将在一定程度上影响车辆控制线路、信号线路以及其他低压电路的正常工作。
当车辆高压系统与底盘间多处连接点间的绝缘性能严重下降,更会造成漏电短路,产生热积效应,最重要的情况下甚至会造成整车电气火灾。
因此,保障纯电动汽车的绝缘性能是保证车辆安全性的重要工作之一,通过准确实时监测高压系统对底盘的绝缘性,包括驱动电机系统绝缘性、动力电池系统绝缘性等,可以及时排查并解决车辆的绝缘故障,保证车辆设备正常运作和汽车安全运行。
在新能源汽车检测与维修过程中,对于绝缘性能的好坏一般通过被测物绝缘电阻的大小来判定。
摘要:介绍了燃料电池系统的绝缘电阻保护原理,分析了绝缘电阻的设计要点,对于提高燃料电池系统的绝缘电阻设计水平具有良好的借鉴意义,可以有效提升燃料电池汽车的高压电安全性能。
关键词:高压电;燃料电池系统;绝缘电阻0 引言我国新能源汽车发展迅猛,确立了以燃料电池汽车、混合动力汽车和纯电动汽车三种车型为三纵,以多能源电力总成、电动汽车驱动电机、电动汽车动力电池三种共性技术为三横的研发布局。
燃料电池汽车作为终极能源解决方案,在发展过程中遇到了诸多问题,尤其高压电安全设计一直是难点,绝缘电阻是考量高压电安全性的重要指标。
因此,燃料电池系统的绝缘电阻设计显得尤为重要。
1 绝缘电阻保护原理对于高压电而言,其触电防护直接关系到人身安全,主要的防护措施包括基本防护和单点失效防护。
基本防护主要是零部件的防护设计,通过绝缘、遮拦或外壳设计,防止人员与带电部分直接接触。
单点失效防护主要是电位均衡和绝缘电阻防护。
对于绝缘电阻防护,标准规定在高压系统最大工作电压下,直流电路的绝缘电阻最小值为100 Ω/V,交流电路的绝缘电阻应大于500 Ω/V。
为满足整车对绝缘电阻的要求,根据高压部件的数量,每个组件应有更高的绝缘电阻。
对于燃料电池汽车,标准规定组合电路的绝缘电阻至少达到500 Ω/V,如果交流电路中应用了附加防护方法来避免单点失效后的触电事故,则绝缘电阻值可以降低至100 Ω/V。
2 绝缘电阻分析电堆绝缘电阻模型如图1所示,其中R1表示正极端板对地的绝缘电阻、R2与R3表示冷却液对地的绝缘电阻、R4表示负极端板对地的绝缘电阻。
R1和R4由高压母排与框体的爬电距离、绝缘材料决定。
导电的双极板与冷却液直接导通,冷却液又经过管路、散热器直接与车身相连,冷却液的电导率决定了R p2(R1与R2并联后的等效电阻)、R n2(R3与R4并联后的等效电阻)的大小。
在冷却系统设计时,要考虑将零部件与车身进行隔离,并使用非金属材料,采用去离子水,增加去离子树脂来降低冷却水的电导率,从而提高绝缘电阻值。
10.16638/ki.1671-7988.2021.08.004纯电动商用车绝缘故障分析张佳佳,郭凡,何田,同晓光(陕汽集团商用车有限公司研发中心,陕西宝鸡721013)摘要:电动汽车通过高压电能进行整车驱动及附件控制,为保证整车安全性,高压系统均设置有绝缘检测及断电保护功能。
文章针对纯电动车辆最受关注的绝缘故障进行原理及故障分析,在设计、装配、使用等环节进行详细原因及排查方案介绍,用于指导市场故障车辆的排查及后期设计方案的优化。
关键词:纯电动车;高压系统;绝缘故障;解决方案;优化建议中图分类号:U469.72;U472.42 文献标识码:A 文章编号:1671-7988(2021)08-10-03Insulation Fault Analysis of Pure Electric Commercial VehicleZhang Jiajia, Guo Fan, He Tian, Tong Xiaoguang(R&D Center of Shaanxi Automobile Group Commercial Vehicle Co., Ltd., Shaanxi Baoji 721013)Abstract:In this paper, the principle and fault analysis of the most concerned insulation fault of pure electric vehicles are carried out. Electric vehicles drive the whole vehicle and control its accessories through high-voltage electric energy. In order to ensure the safety of the whole vehicle, the high-voltage system is equipped with insulation detection and power-off protection functions. For the insulation fault of pure electric vehicles in the market, the design, assembly, use and other aspects are discussed Detailed reasons and troubleshooting scheme are introduced to guide the troubleshooting of market failure vehicles and the optimization of later design scheme.Keywords: Pure electric vehicle; High voltage system; Insulation fault; Solution; Optimization suggestionCLC NO.: U469.72; U472.42 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)08-10-031 引言纯电动汽车动力源为高压动力电池,由动力电池输出高压电,经电机控制器转换后驱动主电机带动车辆运行,同时为制动、转向、PTC、空调等辅件系统提供动力源。
电动汽车动力电池节能检测系统的硬件设计张剑锋;叶文杰;胡正群;刘蒙;梁昊;朱小杰【期刊名称】《检验检疫学刊》【年(卷),期】2012(022)001【摘要】介绍了一种电动汽车动力电池节能检测系统的硬件设计。
系统采用有源功率因数校正的方法,提高了功率因数。
在电池放电检测过程中,设计的逆变电路可以将直流逆变成三相交流电反馈到电网,实现电能的回馈,为电池检测机构节省大量电能。
该方法能达到节能目的,为能量回馈型动力电池检测设备的研制提供新的思路。
%This paper proposes a design of an energy-saving testing system for power battery of electric vehicles.By using active power-factor correction,the power-factor is increased.During discharging,the designed inverting circuit can produce sine wave back to grid.This solution achieves energy recycling and save lots of electricity cost for battery testing center.【总页数】2页(P24-25)【作者】张剑锋;叶文杰;胡正群;刘蒙;梁昊;朱小杰【作者单位】湖北出入境检验检疫局,湖北武汉430050;武汉蓝电电子有限公司;湖北出入境检验检疫局,湖北武汉430050;湖北出入境检验检疫局,湖北武汉430050;湖北出入境检验检疫局,湖北武汉430050;湖北出入境检验检疫局,湖北武汉430050【正文语种】中文【中图分类】TM910【相关文献】1.电动汽车蓄电池组电流检测系统硬件设计 [J], 代琪琪;杜明星;魏克新2.电动汽车动力电池检测系统设计 [J], 王龙;孙谨哲;周军;司星望3.电动汽车动力电池节能检测系统的硬件设计 [J], 张剑锋;叶文杰;胡正群;刘蒙;梁昊;朱小杰4.纯电动汽车动力电池绝缘检测系统设计 [J], 杨胜兵;范文涛5.RF无线通信的LiFePO4动力电池检测系统硬件设计 [J], 沈勇玲; 朱可; 蒋彪; 刘和平因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
新能源纯电动汽车高压绝缘故障的诊断流程1.首先,检查车辆是否有电池漏电现象。
First, check if the vehicle has any battery leakage.2.如果有电池漏电现象,需要及时更换损坏的电池。
If there is any battery leakage, the damaged battery needs to be replaced in a timely manner.3.紧接着,检查高压电缆是否存在损坏或老化的情况。
Next, check if there is any damage or aging of the high voltage cables.4.若发现高压电缆损坏,需要立即更换。
If any damage is found on the high voltage cables, immediate replacement is required.5.然后,检查电动汽车的电机是否存在绝缘失效。
Then, check if there is any insulation failure in the electric vehicle motor.6.如果发现电机绝缘失效,需要对电机进行绝缘测试。
If insulation failure is found in the motor, insulation testing needs to be conducted on the motor.7.接着,检查电池包的绝缘情况。
Next, check the insulation of the battery pack.8.如发现电池包绝缘不良,需及时替换。
If insulation failure is found in the battery pack, it needs to be replaced promptly.9.另外,检查充电系统是否存在绝缘故障。
基于STM32的电动汽车动力电池管理系统设计随着对环境保护和汽车技术的不断追求,电动汽车逐渐取代传统燃油汽车成为人们的首选。
作为电动汽车的核心组成部分之一,动力电池的管理系统在保证车辆性能和安全的同时起着至关重要的作用。
本文将基于STM32单片机介绍电动汽车动力电池管理系统的设计。
一、电动汽车动力电池管理系统的概述动力电池管理系统是电动汽车控制系统中的一个重要模块,主要用于监测、控制和保护动力电池组。
其主要功能包括电池组的电压、电流、温度的监测与采集,对电池组进行均衡和充放电控制,以及电池过充、过放和过温等异常条件的检测和保护。
二、STM32单片机的选择STM32单片机具有功耗低、性能强大、集成度高等特点,是嵌入式系统设计的理想选择。
在电动汽车动力电池管理系统设计中,STM32单片机可以实现对电池组各种参数的高精度采集与控制,具备良好的可靠性和稳定性。
三、电池组参数的采集与控制1. 电池组电压采集:通过电压分压电路和模数转换器实现对电池组电压的采集,并通过STM32单片机进行精确测量和数据处理。
2. 电池组电流采集:采用电流传感器和模数转换器对电池组电流进行实时监测,实现对电池组的充放电控制。
3. 电池组温度采集:通过温度传感器实时测量电池组温度,并结合STM32单片机的温度补偿功能,对电池组的温度进行精确控制。
4. 电池组均衡控制:根据对电池组电压的监测和比较,通过控制均衡电路,实现对电池组各个单体电池的均衡充放电,从而提高电池组的使用寿命和性能。
四、电池异常状态的监测与保护1. 过充保护:当电池组电压超过设定阈值时,系统会自动切断充电电路,避免电池过度充电造成安全隐患。
2. 过放保护:当电池组电压低于设定阈值时,系统会自动切断负载电路,保护电池组避免过度放电。
3. 过温保护:通过温度传感器实时监测电池组温度,当温度超过设定阈值时,系统会自动采取保护措施,如切断充电和放电电路,保证电池组的安全运行。
新能源汽车电气绝缘检测和监测方法的应用伍昆;虞成涛;张远鹏【摘要】介绍电动汽车绝缘电阻测试的基本要求,探讨和分析电动汽车绝缘电阻问题.【期刊名称】《汽车电器》【年(卷),期】2017(000)012【总页数】3页(P9-11)【关键词】新能源汽车;绝缘电阻;检测方法【作者】伍昆;虞成涛;张远鹏【作者单位】奇瑞商用汽车(安徽)有限公司,安徽芜湖 241001;江苏合智同创有限公司,江苏常熟 215500;江苏合智同创有限公司,江苏常熟 215500【正文语种】中文【中图分类】U469.72当前,能源危机和环境污染与日俱增,发展高效、节能、零排放的环保型纯电动汽车已成为国内外汽车工业发展的必然趋势。
相比传统燃油车,电动汽车内含有高压部件,包括大三电(电机、电机控制器、动力电池)和小三电(电动压缩机和高压加热PTC、DC/DC、高压配电盒等附件)等。
汽车新能源系统示意图如图1所示。
高压系统和部件涉及绝缘问题,电动汽车(特别是混动车型)工作环境复杂,振动、温度、湿度以及部件老化等,都会使整车绝缘性能下降。
一般在动力电池系统内装有一个绝缘监控系统模块,某些车型会把这个绝缘监测模块的功能集成到BMS上,也有的车型会直接使用一个绝缘监控模块。
绝缘监控模块主要的工作原理如下:动力电池正负极通过绝缘层与底盘构成电流回路,当整车绝缘下降时,整车漏电电流就会增大,漏电电流达到一定值时,将危及乘客安全以及整车电气系统的正常运行。
因此,实时监测电动车辆高压系统对车辆的电气绝缘性能,确保车辆在绝缘状态下运行,对保证乘客人身安全、电气设备正常工作以及车辆安全运行具有重要意义。
在目前的电动汽车产品研发中,采用母线电压在“直流正极母线-底盘”和“直流负极母线-底盘”之间分压来表征直流母线相对于车辆底盘的绝缘程度。
但是,这种电压分压法只能表征直流正、负母线对底盘的相对绝缘程度,无法判断直流正、负母线对底盘绝缘性能同步降低的情况。
国内外的电动汽车电气安全防范相关标准法规有很多,对于安全要求大致相近,主要以高压动力电池防护为核心,衍生出相关防护条款。
基于STM32的电动汽车绝缘电阻检测系统设计董海洋; 杨玉新; 罗羽; 李立伟【期刊名称】《《电子设计工程》》【年(卷),期】2019(027)019【总页数】5页(P180-183,188)【关键词】电动汽车; STM32; 绝缘电阻检测; 绝缘故障定位【作者】董海洋; 杨玉新; 罗羽; 李立伟【作者单位】青岛大学电气工程学院山东青岛266071; 青岛大学图书馆山东青岛266071; 潍坊市产品质量检验所山东潍坊261000【正文语种】中文【中图分类】TN710目前绝缘电阻检测的方法主要有平衡电桥法、低频信号注入法[1]、非平衡电桥法、有源式绝缘电阻检测法等。
虽然平衡电桥法结构并不复杂,但其在正负母线绝缘电阻同时下降的情况下电桥仍保持平衡状态,此时平衡电桥法在进行绝缘电阻的检测时容易出现误差[2];低频信号注入法的缺点在于其会增大系统的直流电压波纹;非平衡电桥法的局限性在于其只能在母线带电情况下使用[3];有源式绝缘电阻检测法虽然能够在正负母线不带电时检测绝缘电阻,但检测时的瞬间高压会对车辆电路本身有很大冲击[4]。
以上绝缘电阻检测方法都存在一定不足,且不能确定绝缘故障点位置。
本文意在设计一种绝缘电阻检测系统,结合以上检测方法的优点,能够准确检测绝缘电阻值,并在此基础上加入绝缘故障定位系统,完善了绝缘检测系统的功能。
1 绝缘电阻检测原理绝缘检测原理如图1所示,实线框内为绝缘电阻值检测电路,虚线框内为电池组内部故障点检测电路。
Rp、Rn为需要检测的绝缘电阻。
Rms、Rns为电池组正负极采样电阻、Rk为偏置电阻,这3个电阻用来确定电池组内部的绝缘故障点。
负载支路的故障位置通过Rk为偏置电阻,这3个电阻用来确定电池组内部的绝缘故障点。
负载支路的故障位置通过霍尔传感器对各支路漏电流进行检测的方式来确定[5]。
其余电阻为阻值已知的外接测量电阻。
值得注意的是:虽然外接测量电阻越小,测量精度越高,但外接电阻过小时,会影响系统本身的绝缘性,因此外接测量电阻不宜过小。