Isolationsövervakningsmetod för högspänningssystem
av nya energifordon
I fordonsmonterade system utförs isoleringsövervakning vanligtvis med metoder som elektrisk övervakning, fysisk övervakning och lågfrekvent signalinjektion. Det vill säga genom sensorer och övervakningsmoduler installerade vid nyckelnoder, detekteras isolationsresistans och läckström i realtid eller periodiskt. När de relevanta parametrarna upptäcks vara lägre än tröskeln kommer systemet omedelbart att utlösa en varning eller till och med stänga av högspänningsströmförsörjningen för att skydda fordonets och passagerarnas säkerhet. Flera konventionella övervakningsmetoder introduceras enligt följande:
1. Läckströmsövervakning
Principen är att övervaka strömmen mellan högspänningssystemet och marken (fordonskarossen). Varje oväntat strömflöde (dvs. läckström) indikerar att det kan vara dålig isolering. Under normala omständigheter bör högspänningssystemets läckström till marken vara mycket liten. När läckströmmen överstiger det inställda tröskelvärdet anses det vara ett problem med isoleringen.
I själva implementeringsprocessen integreras en strömsensor i BMS eller annan högspänningsstyrenhet. Genom realtidsövervakning av strömmen i högspänningskretsen, särskilt strömmen som flyter till marken, analyserar programvaran dessa data genom en algoritm och jämför dem med de förinställda säkerhetsstandarderna för att avgöra om det finns en avvikelse.
2. Övervakning av isolationsmotstånd
Isolationsresistansvärdet för nyckeldelarna i högspänningssystemet mäts regelbundet eller under specifika förhållanden för att utvärdera isoleringsprestandan.
3. Lågfrekvent signalinsprutningsmetodövervakning
Denna detekteringsmetod är en effektiv teknik för övervakning av högspänningsisolering. Dess arbetsprincip är att injicera en lågfrekvent AC-signal på tiotals till hundratals hertz i ena änden av högspänningskretsen (som den positiva eller negativa elektroden på högspänningsbatteriet) och ställa in en övervakningspunkt i andra änden (som chassit eller marken). När den injicerade lågfrekventa signalen passerar genom högspänningskretsen, om isoleringsprestandan för denna krets är bra, är dämpningen av denna signal mycket liten, men om det finns en isolationsdefekt eller läckageväg i kretsen, är signalen kommer att läcka till marken längs denna väg, vilket resulterar i att en försvagad signalstyrka når övervakningspunkten. Under processen kan storleken på isolationsimpedansen beräknas genom att mäta amplituden, fasändringen eller frekvenssvaret för signalen i slingan, och genom att jämföra systemets förinställda säkerhetströskel när den detekterade signaldämpningen eller den beräknade isoleringen impedansen är lägre än denna tröskel, kommer systemet att utlösa ett larm för att indikera förekomsten av ett isolationsfel.
Baserat på ovanstående princip kan den specifika implementeringsprocessen vara att använda en dedikerad signalgenerator tillgenerera en lågfrekvent AC-signal och injicera den i högspänningssystemet genom en isoleringskopplare och ställ in en högprecisionsström- eller spänningssensor i andra änden av slingan för att samla in signalen och optimera signalkvaliteten genom signalkonditioneringskretsen för efterföljande analys, och sedan omvandla den analoga signalen till en digital signal genom en A/D-omvandlare, och digitalt bearbeta den av en MCU eller en applikationsspecifik integrerad krets (ASIC), för att beräkna parametrar som signaldämpning och fasförskjutning, och uppskattar sedan isolationsimpedansen. Slutligen bedöms isoleringstillståndet genom att jämföra analysresultaten med de förinställda standarderna. Om ett problem upptäcks implementeras motsvarande säkerhetsstrategi.
Utöver de konventionella isolationsövervakningsmetoderna som nämns ovan, drivna av intelligens, för att bättre övervaka isoleringssäkerheten, används i vissa mer avancerade system även temperatursensorer och fuktsensorer för att övervaka högspänningssystemets omgivande miljö (eftersom miljöfaktorer kan påverka isoleringsprestandan, såsom miljöer med hög temperatur eller hög luftfuktighet. Prestandan hos isoleringsmaterial kommer att minska). Genom att kombinera denna parameter kan en mer detaljerad bedömning av högspänningssystemets isoleringsvillkor göras ytterligare.
