高压绝缘电阻监测应用技术分析

冯志强 王旭文 纪辉 马嘉 李君

摘 要：在高压直流系统的绝缘状态，就需要应用高压绝缘监测系统进行诊断。虽然在当前，我国对高压绝缘的监测还不是强制性要求的体制，但是交流高压绝缘、直流高压电阻的同时在线监测应用技术会成为一种必然的发展趋势。本文就从高压回路以及混合动力控制原理的角度，探讨分析高压绝缘电阻的监测应用技术。

关键词：高压绝缘电阻；监测；技术

电动汽车和油电混合动力汽车的主要部件（电动机、直流电母、发电机、动力电池以及辅助电池充电装置等），長期在较为恶劣的条件下工作运行，这些部件不仅与高压电气绝缘问题有关，在气候温湿度变化以及振动变化的情况下，均有可能出现动力电缆，和其他绝缘材料的快速老化，大大削弱了绝缘功能强度。这样的情况对驾驶员和乘车人员的人身安全均有危及，且对车辆控制器和低压电器的正常工作也有影响。所以本文以一款混合动力车来探讨分析高压绝缘电阻监测的应用技术。

一、高压绝缘电阻

电动汽车和油电混合动力汽车的高压电气系统，是利用负极引线电缆、正极引线电缆来对地盘绝缘电阻进行监测的（电动车和混合动力车的高压系统是与地盘封闭且绝缘的电力系统），并以此来反应电气系统的绝缘性强弱。绝缘电阻的在线监测中，混合动力系统控制高压与车辆底盘间的绝缘电阻。在高压通过特定电阻量和车辆底盘绝缘的情况下，能避免潜在构成危险的电流通道，混合动力系统将会对高压泄露到车底盘监测到的情况进行故障诊断码的设置。另外，电池能量控制模块和电机控制模块将会对高压直流与底盘之间的绝缘状态进行监测。

二、混合动力控制系统和主要功能部件简介

（一）位于混合动力电池总成内的电池能量控制模块，也叫作驱动电机电池控制模块。在电池能量控制模块中有几个系统需要进行监控，以保持适当的充电水平。这几个系统主要有电流测量、混合动力电池电压测量以及高压互锁环路系统等；

（二）包含在驱动电机发电机电源逆变器模块内的混合动力系统控制模块，是混合动力操作的主要控制器。这一模块的主要作用是对混合动力操作模式的执行进行确定。比如对发动机的自动停止以及再生制动。将蓄电池能量控制模块与动力总成控制模块联合，能对禁用和启用高压直流高压电路进行确定；

（三）由电池能量控制模板、混合动力电池组、通风风扇以及高压接触器、电流限制接触器等部件组成蓄电池组；

（四）由两个电机控制模块、混合动力控制模块以及辅助设备电源模块组成的驱动电机发电机电源逆变器模块总成。将高压直流电源转换为三相交流电源则是需要驱动电机发电机电源逆变器执行。其中各个电机控制模块分别对各自的电机发电机进行控制；

（五）根据混合动力系统控制模块，电机控制指令驱动相应的电机发电机，是电机控制模块A、B的功能。电机控制模块按照顺序对高电流晶体管进行切换，是电机控制模块控制电机方向、速度以及扭矩输出的方法，也叫绝缘门双极晶体管。

三、高压绝缘电阻监测应用技术讨论

（一）混合动力高压控制基本原理

在混合动力电池中，包括一定数量单独的电池模块，也叫驱动电机发电机电池。各个电池模块的额定电压（7伏）直流电串联在一起，输出的电压大概在300伏左右。当负极电线和正极电线的总成颜色呈现橙色时，表示高压电池有高压。通过高压直流电线从车底对驱动电机发电机电源逆变模块的也是直流电压。

正高压、负高压以及电流限制接触器构成三个接触器。接触器让车辆和高压直流电池相连接，或者将直流高压安全地限制在混合动力电池总成内；另外将继电器和继电器壳接地连接是采用电线来进行电路控制的。放掉电容器内存储的电能是采用的包含电阻电路和电容器的驱动电机大电机电源逆变器模块进行的。当高压接触器处于开路状态时，内部电阻电路的高压正极、负极电路就会由混合动力系统控制模块连接。

（二）驱动电机发电机蓄电池的每个杆上与由高压直流电缆驱动电机发电机控制模块总成连接。正极和负极高压直流电蓄电池杆与车辆底盘之间通过一定的电阻量进行绝缘，驱动电机发电机蓄电池总成内的高电流、高压接触器打开、关闭中包含高压直流电缆。高压负极电路和高压正极电路底盘接地间的电阻，由使用交流电监测方法的电池能量控制模块进行比较。由电池能量控制模块来对300伏高压直流绝缘状态进行确定。监测电池能量控制模板是否处于绝缘状态，是在高压负极接触器打开和点火关闭后进行的。

（三）通过三条电缆将电机发电机与驱动电机发电机电源逆变器模块总成相连接，成为三相交流电流。由混合动力系统控制模块来确定300伏三相交流电流的绝缘状态。对高压负极电路、高压正极电路和底盘接地间的电阻比较，则是通过使用直流电监测方法的混合动力系统控制模板来进行。

（四）混合动力控制模板在没有办法确认底盘与高压总线之间是否完全绝缘的时候，该系统模板就会将高压交流状态设定为未定。（1）在执行初始监测的时候，高压接触器处于断开状态；（2）混合动力系统控制模板在执行绝缘测试之后，会确定高压绝缘状态的失败或者成功。混合动力系统控制模块决定高压绝缘的状态，主要是根据被动监测、主动监测的结果进行。

四、总结语

油电混合动力汽车或者电动汽车的主要部件中包含了电动机、发电机以及动力电池等装置，而这些部件的工作条件较为恶劣，会出现高压电气的绝缘问题，有很大可能会造成动力电缆或者其他绝缘材料的迅速老化，从而降低绝缘强度，危及驾驶员的安全。本文对高压绝缘电阻监测应用技术的分析，主要是从混合动力控制原理、高压回路等方面进行的。明确分析了在混合动力控制系统中，被动监测、主动监测两种方法能在高压绝缘在线监测中同时应用，并能对高压绝缘有没有减弱或流失进行及时准确的判断。

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