若要进行实际的电动汽车高压测量,还需选用一款合适的测量工具,通过它去完成一项或者多项的测试项目。下文以一款专为测量电动汽车高压而设计的专业工具AVL HV Safety2000为例(图6-42)来完成上述测量项目。
如图6-43所示,实际上动力电池两端到车身底盘的绝缘电阻是不相等的,为了保证安全性,我们一般取较小的动力电池绝缘电阻,其测量方法可参见图6-30。
图6-42 高压安全测量仪AVL HV Safety 2000
图6-43 动力电池绝缘电阻简图
测量过程:在动力电池绝缘电阻测试前,断开电动汽车高压电,并断开动力电池与驱动电路的连接。如果手动地去完成图6-30所示的整个测试过程,显然较为耗时,且需要反复地记录数据以及计算。AVL HV Safety 2000内置有SAE J1766动力电池绝缘电阻测试标准流程(同GB/T18384)。选择SAE J1766模式,完成自检后,根据仪器提示测量动力电池电压、动力电池正极对电气地、动力电池负极对电气地。如图6-44所示,仪器将自动计算最终结果并显示于屏幕。
2.动力系统回路绝缘电阻测试
动力系统回路的绝缘电阻需要采用系统标称电压的1.5倍或500V(两者取大者)来完成测量,一般情况下选用绝缘电阻测量仪来进行测量。其实原理是在实测物体上加上一定的高压,然后测试流过它的漏电流,再换算成绝缘电阻值,由测量工具显示出结果。绝缘电阻测试仪一般由直流高压发生器(测试电压)和漏电流测试器(精密电流表)组成,如图6-45所示。
图6-44 测量仪界面图
图6-45 绝缘电阻测量仪原理
测量过程:断开被测电动汽车高压电,并断开动力电池与驱动电路的连接。在高压动力回路上选择合适的测量点(图6-46),测量测试点对车身底盘的绝缘电阻。选择绝缘电阻测量模式,输入标称电压值,测量选定的测量点与车身底盘的绝缘电阻值,结果显示如图6-47所示。
3.等电势
如图6-48所示,当汽车发生碰撞等意外时,可能导致高压回路上的组件漏电,在这种情况下,两个不同的组件表面可能存在不相等的电位。如果没有进行等电位连接(汽车的等电势线如图6-49所示),当人同时触碰到两个组件时,会因为电势差UAB的存在,形成电流I,对人体造成伤害。根据标准要求,等电势电阻不得大于0.1Ω。
图6-46 绝缘电阻测量选择示意图
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图6-47 绝缘电阻测量结果
图6-48 等电势故障触电示意图
图6-49 电动汽车等电势线
测量过程:使用AVL HV Safety 2000,选择等电势测量模式,自检完成后,在车身上选择合适测量点(如组件外壳等电势连接点与车身之间),根据提示进行测量,结果如图6-50所示。
在等电势电阻测量中,由于所测量的电阻阻值较小(不得大于0.1Ω),为了得到较为精确的值,AVL HV Safety 2000采用开尔文四线测量技术。如图6-51所示,在实测电阻的每个测试点引出两条测试线,二者严格分开,各自构成独立回路;在电压回路上,要求要有极高输入阻抗的测试回路上,使流过的电流极小,近似为零。r表示引线电阻和探针与测试点的接触电阻之和。由于流过测试回路的电流为零,在r3、r4上的压降也为零,而激励电流I在r1、r2上的压降不影响I在被测电阻上的压降,所以电压表可以准确测出Rt两端的电压值,从而准确测量出Rt的阻值。测试结果与r无关,有效地减小了测量误差。
图6-50 等电势电阻测量结果
图6-51 开尔文四线测试方法
4.绝缘电阻监控
电动汽车直流高压系统的电缆绝缘介质老化或受潮湿环境等因素影响,都会导致高压电气系统和车辆底盘之间的绝缘性能下降,电源正极或负极引线将在绝缘层和底盘之间构成漏电回路,使车辆底盘电位上升,危及驾乘人员的人身安全。
绝缘监测器能实时监测电动汽车高压系统对地的绝缘电阻,当高压系统对底盘的绝缘电阻低于设定的报警判定值时,绝缘监测器发出报警信号,并切断汽车高压电源。绝缘监测器的安装位置如图6-52所示,目前,电动汽车上的绝缘监测器报警判定值一般为500Ω/V(ISO 6469)。
为了检查绝缘监测器的状况,可以模拟绝缘电阻的临界状态,来观察绝缘监测器是否出现报警提示。AVL HV Safety 2000功能项中有一项是用于做绝缘监测器检测的。在通电的情况下,将AVL HV Safety 2000两探针分别与高压正极(或负极)及底盘相连,激活测试,通过仪器内部的可变负载电阻阻值不断下降,模拟出临界报警值,如图6-53所示,当仪器内部负载电阻为200kΩ,车载绝缘监测器报警,此时,高压系统供电切断,AVL HV Safety2000测得的电压值小于1V。
图6-52 绝缘监测器的安装示意图
图6-53 HV2000检测绝缘监测器
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