動(dòng)力電池系統(tǒng)是一個(gè)車載高壓電氣系統(tǒng)，為電動(dòng)車提供電能的吸收、存儲(chǔ)和供應(yīng)，在電動(dòng)車的啟動(dòng)、運(yùn)行及停止的過(guò)程中都有可能發(fā)生安全問(wèn)題，為保證動(dòng)力電池系統(tǒng)的安全運(yùn)行，需要對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行主動(dòng)的監(jiān)控與防護(hù)。

(一)絕緣監(jiān)控功能原理

正常運(yùn)行情況下，電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，對(duì)車輛殼體是完全絕緣的，但是不排除由于長(zhǎng)時(shí)間車輛運(yùn)行后高壓線老化或受潮導(dǎo)致的絕緣降低而使得車身帶電，而且車輛工況復(fù)雜，振動(dòng)、溫度和濕度的急劇變化，酸堿氣體的腐蝕等都會(huì)引起絕緣層的損壞，使得絕緣性能下降。實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)絕緣性能對(duì)保證人員人身安全和車輛安全運(yùn)行具有重要意義。

GB/T 18384.3-2015人員觸電防護(hù)中定義最大工作電壓小于等于60V的電力組件為A級(jí)電壓等級(jí)，最大工作電壓大于60V的電力組件為B級(jí)電壓等級(jí)，對(duì)于B級(jí)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(chǔ)能系統(tǒng)中規(guī)定BMS需要對(duì)動(dòng)力電池系統(tǒng)所有部件集成完畢的狀態(tài)下進(jìn)行絕緣檢測(cè)，且采用絕緣電阻阻值來(lái)衡量絕緣狀態(tài)。絕緣電阻可分為總正對(duì)地和總負(fù)對(duì)地，衡量系統(tǒng)絕緣狀態(tài)Ri一般取兩者之間的最小值。

圖1. 絕緣電阻測(cè)量原理

目前BMS主要采用國(guó)標(biāo)推薦的測(cè)量方法，如圖1所示。Rx是HV+對(duì)地電阻，Ry是HV-對(duì)地電阻，R1，R2是測(cè)量用的已知阻值的標(biāo)準(zhǔn)電阻，測(cè)量方法如下：

步驟1：閉合S1，斷開S2，采集U1點(diǎn)電壓和總壓U;

步驟2：閉合S2，斷開S1，采集U2點(diǎn)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U(xiǎn)1、U2、R1、R2、以及總壓U即可通過(guò)方程求解Rx、Ry。動(dòng)力電池系統(tǒng)的絕緣電阻取Rx、Ry兩者之間的小值。

(二)檢測(cè)因素

通過(guò)串接電阻的形式改變絕緣電阻的大小，當(dāng)絕緣電阻小于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，檢測(cè)BMS能否測(cè)量到絕緣故障，當(dāng)絕緣電阻大于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，檢測(cè)BMS是否發(fā)生絕緣故障的誤報(bào)警。

(三)檢測(cè)方法

絕緣監(jiān)控的檢測(cè)原理如圖2所示，檢測(cè)方法如下：

1. 在HV+與地之間連接420kΩ的電阻，電池系統(tǒng)切換到運(yùn)行狀態(tài)，BMS不會(huì)識(shí)別到絕緣故障，HV+與地之間的絕緣電阻值=420kΩ 5%，HV-與地之間的絕緣電阻值2500KΩ。電池系統(tǒng)切換到standby狀態(tài)。

2. 在HV-與地之間連接第二個(gè)電阻，阻值380 kΩ，電池系統(tǒng)切換到運(yùn)行狀態(tài)， BMS識(shí)別到絕緣故障，HV+與地之間的絕緣電阻值=420kΩ5%，HV-與地之間的絕緣電阻值=380kΩ5%。

圖2. 絕緣監(jiān)控檢測(cè)原理