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怎样在电动汽车整车上设计绝缘监测系统?

作者:华体汇app下载 时间:2021-05-14 01:19
本文摘要:在电动汽车新一轮的革命热潮中,电动化、智能化、网联化仍然作为各厂商推陈出新的卖点。每个人对好车的定义不一样,但不可否认的基础是——好车首先得充足安全性。比如汽车撞击,如何取得涉及机构仅有五星安全性评级仍然是各厂商希望的聚焦点之一,取得撞击安全性的车一般都能取得顾客的信赖,也不会对汽车的销量产生大力正面的影响,如TeslaModelS取得了NHTSA史上最高分5.4分,也建构了一个全新的记录,对ModelS后来获得用户的接纳和赞誉功不可没。

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在电动汽车新一轮的革命热潮中,电动化、智能化、网联化仍然作为各厂商推陈出新的卖点。每个人对好车的定义不一样,但不可否认的基础是——好车首先得充足安全性。比如汽车撞击,如何取得涉及机构仅有五星安全性评级仍然是各厂商希望的聚焦点之一,取得撞击安全性的车一般都能取得顾客的信赖,也不会对汽车的销量产生大力正面的影响,如TeslaModelS取得了NHTSA史上最高分5.4分,也建构了一个全新的记录,对ModelS后来获得用户的接纳和赞誉功不可没。

图1各NCAP机构示意图电动汽车的问世就仍然预示着消费者的疑惑,电动汽车过河安全性吗?、电动汽车撞击后不会电线吗?等等,诸如此类问题思维的背后折射出人们对于安全性上下班的反感意愿。针对EV/HEV安全性,中国新车评价规程C-NCAP(China-NewCarAssessmentProgram)2018年新规首度将电安全性划入了评分方案。在2018版C-NCAP中,关于EV/HEV防触电维护评测,其中,REESS(车载可充电储能系统)末端高压母线与电底盘间绝缘电阻≥100Ω/V作为基本评测条款,而电力系统阻抗末端绝缘电阻符合涉及拒绝作为撞击后车辆电安全性评测选项条款之一。

EV/HEV绝缘故障监测国内外电动汽车安全性拒绝,是以高压电池系统防水为中心,按系统架构,进而到电机电控等,派生出有涉及标准条款。整车安全性规范则主要涵盖了还包括电气、机械、化学和功能安全性。图2EV/HEV涉及安全性标准绝缘性能作为EV/HEV电气安全性设计的其中一项拒绝,在GB/T18384-2015中B级电压(>60VDC或>30VAC)系统绝缘电阻解释拒绝的基础上,在2018年1月GB《电动汽车安全性拒绝》强迫标准征询稿中对于绝缘警告不作了更进一步解释,参考GB7258-2017涉及条例措施,强迫拒绝具备绝缘电阻监测,在整车绝缘电阻高于规定拒绝时,不应通过一个显著的信号(例如:声或光信号)装置警告驾驶员人。

另外,GB/T32960.3-2016《电动汽车远程服务与管理系统技术规范》第3部分整车数据,拒绝请示整车的绝缘电阻值数据到远程监测平台,以便监控管理及救援。图3绝缘监测装置接线示意图绝缘监测装置设计/自由选择虽然电动汽车安全性拒绝强标中已具体整车高压系统须要可选绝缘监测装置(IMD,Insulationmonitoringdevice),但是未规定何种绝缘监测装置设计才是符合要求的。总体而言,绝缘监测装置须要曝露在电噪声的环境中平稳可信的运营。目前,国内外绝缘监测装置工作模型一般使用电桥均衡法、信号流经法、电压法及其他派生电路方案。

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IDM设计与选型时基于“筛选而以定”原则,从整车系统市场需求抵达分解成各方案对系统的适用性,以此评估供应商或方案优势。图4IDM设计选型因素占到比示意图评价IDM设计选型方案,基于上图右图,可不作要点评估,以期线性规划自由选择。对于整车系统而言,IDM对高压平台的兼容性、测试响应时间、工作可靠性以及临床时效性尤为重要。

关于设计选型因素评估解释举例:1)在EV/HEV电气平台化架构前进下,有所不同系统/部件总配备变化,IDM硬件无法具备兼容性,则产品就相当严重缺少模块化的条件;2)临床电路对现实故障条件的响应时间是设计IDM时必须考虑到的关键参数之一,如某些信号流经方案,脉冲信号不会受到Y电容的RC电池特性影响,必须设置充足的相同时间,以此来防止Y电容对绝缘检测的影响,而过长的检测时间对及时号召故障处置有利。3)IDM可临床任何线路,包括AC线路(车载DCAC并不隔绝设计),和底盘短路之间的泄漏故障,但若IDM无法测量AC末端短路故障,则整车系统可额外可选用作AC线路的绝缘监测功能,比如MCU控制器加设短路故障诊断。另外,创建测试用例,检测IDM实际情况,这也是系统验证的一种有效途径。绝缘电阻阈值原作绝缘电阻,即绝缘介质所具备的电阻值,是取决于介质绝缘性能优劣的物理量。

针对B级电压系统的绝缘性能拒绝,电动汽车安全性涉及标准(如ISO6469、GB/T18384等)皆不作了涉及定义。由于人体的交/直流电力安全性阈值有所不同,非传导相连的高压电路在工作电压下绝缘电阻最小值拒绝也有所不同。根据《IEC60147-1电流对人和家畜的效应指南第1部分:标准化部分》解释,人体有害过流能力电流拒绝<10mA(DC)或<2mA(AC),对应绝缘电阻须要>100Ω/V或>500Ω/V。图5绝缘电阻阻值拒绝含义(数据来源:IEC60479-1Effectsofcurrentonhumanbeingsandlivestock)值得注意的是,当高压系统电路同时不具备交直流电荷部分,在对AC电路展开双重或强化绝缘后,绝缘电阻可按>100Ω/V拒绝继续执行,此点GB/T18384.3-2015(ISO6469)、SAEJ2344-2010等安全性拒绝标准皆有解释。

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◆DC电路:>100Ω/V◆AC电路:>500Ω/V◆DC&AC电路:>500或者100Ω/V图6DC&AC混合电路绝缘电阻拒绝针对燃料电池电动汽车的类似考虑到,此次在GB《电动汽车安全性标准》印发稿中,对于交流电路减少有可选防水的情况,绝缘电阻以100Ω/V设计不予了尤其解释。有关电动汽车高压零部件电气安全性涉及标准还包括GB/T31467-2015、GB/T18488-2015及GB/T24347-2009、GBT/20234-2015等。

实质上,整车“三电”高压系统包括多个部件,为防止系统绝缘总电阻高于100Ω/V(或500Ω/V)拒绝,整车绝缘强度指标原作须要低于国标拒绝,而各系统部件的绝缘强度不应低于整车一个等级。另外,由于绝缘监测电路不存在对高压系统的可选影响,必须系统评估该监测电路工作或非工作状态下对于整车绝缘性能的影响。IDM在其绝缘电阻监测宽度范围内不存在误差(IDM,非精准的测量仪器),因此绝缘电阻安全性阈值的设置也须要必要考虑到绝缘检测精度。IDM系统应用于1)正确理解IDM功能EV/HEV所含危险性的电压或电流等级,在某些远超过长时间操作者范围之外的条件或事件下,电隔绝维护起到不会被弱化,此时,通过IDM对电隔绝的弱化或隔绝损失展开观测,进而可采取措施减轻这种弱化或增加(&防止)因弱化带给的危害。

整车电气安全性作为一项最重要的系统工程,IDM仅有作为绝缘过热警告装置,即无法制止故障的再次发生。如设计时总是理想化将电池视作一个整体,但实际中,如商用车电池系统,较更容易经常出现电池内局部短路情况,此时,IDM绝缘报警,但无法防止因电池短路引发的热失控(如火灾)。

2)仅有生命周期的绝缘设计关于安全性,不不存在无缘由的风险。如材料在长时间用于下老化,绝缘降级,虽并未反映在法规拒绝下,但整车厂须要跨越整个寿命周期和用于场景对各个环节展开考虑到。更进一步而言,在做到整车电安全性检验测试时,建议在最严苛的条件下进行。图7绝缘过热分类3)IDM整车系统布置融合涉及整车厂家及供应商的专利解释,在IDM设计过程中,主要解决问题如何定位故障点、如何辨别绝缘故障正负极性、如何解决问题杂散电容对监测带给的影响、如何校核IDM否过热问题等等。

目前国内,广泛通过构建方式(如BMS)将IDM布局于高压网络,并更进一步将涉及电路(如电压检测)功能适配。不论是基于成本,亦或是出于功能安全性考虑到,IDM作为最重要的电气安全性设计措施之一,独立国家模块布置或构建设计,皆必须考虑到IDM过热时的系统措施以及作为B级电压部件的安全性考虑到。

另外,GB/T18487.1-2015规定直流电池时,充电机须要不具备绝缘监测,则拒绝车辆IDM和充电机的绝缘监测系统须要互相协商因应,天内掌控,防止电池时相互影响,造成误将报警。总结整车绝缘电阻某种程度是一个动态量值,同时也是一种取决于高压系统不受毁坏程度的维度,配备IDM对于电气安全性设计至关重要,作为整车层面无法绕过的系统关注点,必须谨慎设计与自由选择,以期超过线性规划方案。


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