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絕緣檢測電橋法中的幾個重要概念

2020/05/12
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五一假期過得蠻快的哦,我也辦完了大事,過程是幾經波折,接下來繼續(xù)投入緊張的工作中了。

最近查找了國內許多絕緣檢測的相關專利,前文整理分享過給大家;總體來講,國內針對絕緣檢測的主流方案還是電橋法,在很多友商的產品上都會見到。

前面多多少少寫過兩篇關于電橋法的內容,今天就繼續(xù)介紹電橋法的幾個關鍵概念。

  • 平衡電橋與不平衡電橋

這兩個概念經常遇到,但又很難找到官方的出處,這里大概把它們澄清一下。平衡電橋是指人為并入上下橋臂的電阻阻值是相等的,在下圖中,即 R1=R2;它引入電路的改變是平衡的,當絕緣電阻出現上下不相等時,造成了上下分壓的不一致,通過檢測這個不一致性,來定性判斷絕緣電阻;當然這種方法有局限性,不能準確測量出絕緣電阻的阻值,還有就是電阻同比例變化、接地等情況也不能準確識別,但平衡電橋法可以用來做快速絕緣檢測。

不平衡電橋就是我們經常遇到方法了,它并入橋臂的電阻包含不相等的情況;例如國標中的方案就是典型的例子,關于這個方法就不展開了。

這里再補充一點,國標中第一次檢測出上下橋臂電壓后,判斷兩個電壓的大小,來決定第二次并入電阻的位置,即哪個位置電壓大,第二次就在這個位置處并入已知電阻 R0;原因可能是這樣做不會讓小的絕緣電阻繼續(xù)降低,另外在計算上面也有優(yōu)勢。

  • 橋臂電阻取值限制

電橋法中人為并入的電阻阻值是否有限制呢?答案當然是有的,沒有規(guī)矩不成方圓??;上圖中的 R0 取值,從抵抗 Y 電容影響的角度來講,R0 越小,電壓收斂的時間越短,檢測時間也就越短;但是 R0 取值是有下限的。在 ISO 6469-3 中,有如下規(guī)定:

在 GB/T 18384.1 里面是這樣規(guī)定的:

這兩個標準還是有些差別的,不過電阻取值的下限是統(tǒng)一的,實際中看到的方案普遍取值都在 500KΩ以上。從此處也可以理解之前講過的問題點,即當測試電池包的絕緣和耐壓時,需要把 BMS 的絕緣檢測電路關閉掉,否則會有誤判。

  • Y 電容與 X 電容

電池系統(tǒng)中,如下圖,C1 一般被稱作 X 電容,C2 和 C3 一般被稱為 Y 電容。Y 電容來源有幾點:電池與托盤等構成的等效電容、BMS 上面的濾波電容等;容值大概幾納法到幾微法,整車對 Y 電容的大小是有要求的,這里不展開討論。X 電容主要來源于電機控制器直流母線上面的濾波電容,容值幾百到上千微法,取決于整車需求。

絕緣檢測主要受到 Y 電容的影響,一般 X 電容不會產生影響。Y 電容影響的機理在于,例如電橋法中,它延遲了穩(wěn)態(tài)建立的時間,若使用未收斂的電壓值去計算,得出的結果也是不準確的;Y 電容是工程師們做絕緣檢測方案的頭號強敵。

  • 100Ω/V 與 500Ω/V

這兩個值是不是很眼熟,國標中要求直流電路絕緣電阻最小值要大于 100Ω/V,交流電路要大于 500Ω/V,那么這個需求來自于哪里呢?

在標準 IEC/TS 60479-1 電流對人類與家畜的影響中,有如下要求:在 DC-2 和 AC-2 區(qū)域內,對人體來講是安全的電流范圍;然后我們把 DC-100Ω/V 和 AC-500Ω/V 轉換成電流值就是 DC-10mA 和 AC-2mA,大家可以看到這兩個值是在安全區(qū)域內部的,也就是說保證絕緣電阻在 DC-100Ω/V 和 AC-500Ω/V 之上,對人就是無害的。

總結:針對特斯拉,我專門找過它們絕緣檢測的專利,都是好多年前申請的,方案也都是電橋法,而不是交流注入法等,不清楚是否我的檢索有遺漏,如果大家了解的話,希望可以私信我哦;以上所有,僅供參考。

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公眾號“新能源BMS”主筆,從事新能源汽車電池系統(tǒng)設計工作,具體為BMS硬件設計工作將近10年,在幾個大的主機廠都工作過;希望通過文字,把一些設計經驗和總結分享給大家,共同成長。