電池管理系統的絕緣檢測功能探討

電池管理系統的絕緣檢測功能探討

電動汽車較傳統車多了一整套高壓部件（ESS、DCDC、電機等），較高的工作電壓對高電壓系統與車輛底盤之間的絕緣性能提出了更高的要求。所以從安全性上考量必須增加對絕緣狀態的檢測，特別是車輛在複雜的應用環境下一旦出現碰撞、部件老化都可能導致絕緣性能的下降使底盤電位上升,不僅影響車載設備和ECU的工作，還會導致漏電迴路的熱積累效應造成車輛起火燃燒。動力電池系統ESS是高壓的來源，因此絕緣檢測也成為了BMS關鍵的功能之一。

1.規範要求

GB/T 18384.3-2015人員觸電防護中定義最大工作電壓小於等於60V的電力組件為A級電壓等級，最大工作電壓大於60V的電力組件為B級電壓等級，對於B級電力組件必須滿足其有足夠的絕緣電阻（Ri ≥ （Vb * 500 Ω/V））。在GB/T 18384.1-2015車載可充電儲能系統中規定BMS需要對動力電池系統所有部件集成完畢的狀態下進行絕緣檢測，且採用絕緣電阻阻值來衡量絕緣狀態。絕緣電阻可分為總正對地Rp和總負對地Rn，衡量系統絕緣狀態Ri一般取兩者之間的最小值。（目前48V系統正是出於避免達到B級電壓等級的要求而來的）

在QCT 897-2011電池管理系統技術條件中並未明確對絕緣電阻採集精度提出要求（如下表）。所以在項目應用中需以OEM的SOR為準或參考企業標準。絕緣檢測的範圍較寬（一般在0~10M）因此保證全量程高精度難度較高且實際意義並不大，在測試中可根據在不同的量程範圍設置不同的精度要求。例如在低阻值區間（≤100kΩ）精度要求≤15%，在高阻值區間（100kΩ~10MΩ）精度要求≤10%

2.檢測方式

目前BMS主要採用國標推薦的測量方法：

step1：閉合S1，斷開S2，採集U1點電壓和總壓U；

step2：閉合S2，斷開S1，採集U2點電壓和總壓U；

可得方程Rx=(U*R2-(R1+R2)*(U1+U2))/U1；Ry=(U*R2-(R1+R2)*(U1+U2))/U2；

代入U1、U2、R1、R2、以及總壓U即可通過方程求解Rx、Ry。

在商用車的應用中絕緣檢測功能經常會從BMU中剝離出來，採用絕緣檢測儀實現對絕緣電阻的測量。絕緣檢測儀多數採用的是低頻信號注入法，通過產生一個正負對稱的方波信號，使ESS與GND構成測量迴路，通過迴路電流Im與Rm求得的電壓值計算出絕緣電阻Ri。

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