電動汽車是一個復(fù)雜的機(jī)電一體化產(chǎn)品，其中的許多部件包括動力電池、電機(jī)、充電機(jī)、能量回收裝置、輔助電池充電裝置等都會涉及高壓電器絕緣問題。這些部件的工作條件比較惡劣，振動、酸堿氣體的腐蝕、溫度及濕度的變化，都有可能造成動力電纜及其他絕緣材料迅速老化甚至絕緣破損，使設(shè)備絕緣強度大大降低，危及人身安全。

目前發(fā)電廠、變電站等場所直流高壓系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測技術(shù)有多種方式，但都存在一些缺點，如繼電器檢測方式靈敏度低，平衡電橋法在正負(fù)極絕緣同時降低時不能準(zhǔn)確及時報警，注入交流信號法不僅會使直流系統(tǒng)紋波增大，影響供電質(zhì)量，而且系統(tǒng)的分布電容會直接影響測量結(jié)果，分辨率低。與電力系統(tǒng)直流絕緣監(jiān)測不同的是，電動汽車直流系統(tǒng)電壓等級涵蓋90～500V的寬范圍，而且運行過程中電壓頻繁變化。文中提出的利用端電壓監(jiān)測系統(tǒng)絕緣狀況的方法可以較好地解決上述問題，具有較高的精度，完全適合在電動汽車上應(yīng)用。

絕緣電阻測量

原理電動汽車的絕緣狀況以直流正負(fù)母線對地的絕緣電阻來衡量。電動汽車的國際標(biāo)準(zhǔn)[1]規(guī)定:絕緣電阻值除以電動汽車直流系統(tǒng)標(biāo)稱電壓U，結(jié)果應(yīng)大于100Ω/V，才符合安全要求。標(biāo)準(zhǔn)中推薦的牽引蓄電池絕緣電阻測量方法適用于靜態(tài)測試，而不滿足實時監(jiān)測的要求。

文中通過測量電動汽車直流母線與電底盤之間的電壓，計算得到系統(tǒng)的絕緣電阻值。假設(shè)電動汽車的直流系統(tǒng)電壓（即電池總電壓）為U，待測的正、負(fù)母線與電底盤之間的絕緣電阻分別為RP、RN，正、負(fù)母線與電底盤之間的電壓分別為UP、UN，則待測直流系統(tǒng)的等效模型如圖1中的虛線框內(nèi)所示。

圖1為電動汽車絕緣電阻測量原理，圖中RC1、RC2為測量用的已知阻值的標(biāo)準(zhǔn)電阻。

工作原理如下:當(dāng)開關(guān)S1、S2全部斷開時，測量正、負(fù)母線與電底盤之間的電壓分別為UP0、UN0，由電路定律[2]可以得到

UP0/RP=UN0/RN（1）

當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2斷開時，則在正母線與電底盤之間加入標(biāo)準(zhǔn)偏置電阻RC1，測量正、負(fù)母線與電底盤之間的電壓分別為UPP、UNP，同樣可以得到

同樣，絕緣電阻在以下2種情況也可以得到:     S1、S2全部斷開和S1斷開、S2閉合；

（2）S1閉合、S2斷開和S1斷開、S2閉合。

測量結(jié)果誤差分析

由上述計算公式可知，絕緣電阻RP、RN的具體數(shù)值由4個測量電壓值和已知標(biāo)準(zhǔn)電阻計算得到，最終結(jié)果的精度與電壓測量和標(biāo)準(zhǔn)電阻的精度直接相關(guān)。另外，開關(guān)動作前后，電池電壓隨汽車加、減速的變化對結(jié)果的影響也應(yīng)分析。

（一） 測量參數(shù)對精度的影響

假設(shè)電池總電壓U保持不變，UP0、UN0、UPP、UNP的測量相對誤差分別為γp0、γN0、γpp、γNP，標(biāo)準(zhǔn)電阻RC1的相對誤差為γRC，待測的RP、RN的實際值為RP0、RN0，且在測量過程中保持不變，根據(jù)誤差理論的誤差絕對值合成法[3]可以得到RP、RN的相對誤差γRP、γRN分別為:

分析可知，系統(tǒng)的總誤差與標(biāo)準(zhǔn)電阻阻值和被測電阻之間的比例有直接的關(guān)系。當(dāng)RC1nRP0時，系統(tǒng)的測量誤差最小。此時假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)電阻的誤差可以忽略不計，電壓測量誤差γp0=γN0=γpp=γNP=γV，如果要求計算結(jié)果的總誤差γ≤5%，則電壓測量的誤差必須滿足γV≤1125%。