文章目录
- 简介
- 绝缘检测功能
- 绝缘检测原理
- 绝缘电阻检测的常用方法
- 不平衡电桥法
- 绝缘电阻
- 绝缘电阻的计算
- 绝缘检测开启或关闭
- 为什么根据 V1 ＜ V2 或 V1 ≥ V2 判断是上桥臂并入电阻还是下桥臂并入电阻
简介
绝缘检测是判断动力（正、负）总线与外壳“地”是否存在连接
一些意外情况会发生绝缘故障，比如高压插件老化、积灰、进水、动力走线不合理因（车辆运行）震动摩擦发生破皮
绝缘故障其实就是“电阻”从动力线回路异常“搭”到了不该“搭”到的地方（比如PACK包、车架）
绝缘检测功能
简单来说，绝缘检测就是检测电池包是否漏电
绝缘检测原理
理想状态下，电池包的高压+ 和 高压- 对 车身地的绝缘阻值应该 ∞
Rn、Rp只要有一方阻值足够大，车身地与电池不形成导电回路，那么它们之间就是绝缘的。只有当Rn、Rp绝缘阻值同时降到一定值，高压电池回路对车身地形成漏电回路，才会造成短路的情况。
绝缘电阻检测的常用方法
不平衡电桥法
在每一侧增加了一路开关和一个电阻，通过交替切换两侧的开关改变两极对地的等效电阻，得到正、负极检测电阻上不平衡的检测电压，从而计算出正负极的绝缘电阻，正负极检测电阻上的电压随着开关切换周期变化，当某一极绝缘电阻变低时该侧检测电阻电压变小，对应另一侧检测电阻的电压变大。
优点是能准确的检测正负极的绝缘电阻，缺点是切换开关后电路需要等待一段时间达到稳态，相对来说检测时间长。
绝缘电阻
绝缘检测的目的就是计算绝缘电阻，当绝缘电阻低于某个阈值，则很可能会造成电池短路、漏电，威胁人员安全
Rp 和 Rn 在数学上就是两个未知数
求绝缘电阻就是去求解这两个未知数
因此问题就变成了用电路知识去构建包含Rp 和Rn 的二元一次方程
绝缘电阻的计算
以下面绝缘检测方案为例：
绝缘检测前：K1 K2 K3 全部断开
步骤一：闭合 K1，开始绝缘检测，整体电路如下所示
V
p
+
：代表电池总压
V
1
：代表上桥臂电压，即
R
5
或
R
p
两端电压
V
2
：代表下桥臂电压，即（
R
6
+
R
7
）两端电压或
R
n
两端电压
V
A
I
N
0
：代表
R
2
两端电压，从而推导出
V
p
+
V
A
I
N
1
：代表
R
7
两端电压，从而推导出
V
2
\begin{aligned} & V_{p+} ：代表电池总压 \\ & V_{1} ：代表上桥臂电压，即 R_{5} 或 R_{p} 两端电压 \\ & V_{2} ：代表下桥臂电压，即 （R_{6} + R_{7} ）两端电压 或 R_{n} 两端电压 \\ & V_{AIN0} ：代表R_{2} 两端电压，从而推导出 V_{p+} \\ & V_{AIN1} ：代表R_{7} 两端电压，从而推导出 V_{2} \\ \end{aligned}
Vp+：代表电池总压V1：代表上桥臂电压，即R5或Rp两端电压V2：代表下桥臂电压，即（R6+R7）两端电压或Rn两端电压VAIN0：代表R2两端电压，从而推导出Vp+VAIN1：代表R7两端电压，从而推导出V2
根据已知条件列出公式：
V
p
+
=
V
A
I
N
0
∗
R
1
+
R
2
R
2
⟸
V
p
+
=
V
A
I
N
0
+
V
A
I
N
0
R
2
∗
R
1
V
2
=
V
A
I
N
1
∗
R
6
+
R
7
R
7
⟸
V
p
+
=
V
A
I
N
1
+
V
A
I
N
1
R
7
∗
R
6
V
1
=
V
p
+
−
V
2
由基尔霍夫电流定理（
K
C
L
）得
V
1
R
5
+
V
1
R
p
=
V
A
I
N
1
R
7
+
V
2
R
n
\begin{aligned} & V_{p+} = V_{AIN0} * \frac{ R_{1} + R_{2} }{R_{2}} \Longleftarrow V_{p+} = V_{AIN0} + \frac{ V_{AIN0}}{R_{2}}*R_{1} \\ & V_{2} = V_{AIN1} * \frac{ R_{6} + R_{7} }{R_{7}} \Longleftarrow V_{p+} = V_{AIN1} + \frac{ V_{AIN1}}{R_{7}}*R_{6} \\ & V_{1} = V_{p+} - V_{2} \\ & 由基尔霍夫电流定理（KCL）得 \\ \\ & \frac{ V_{1} }{R_{5}} + \frac{ V_{1} }{R_{p}} = \frac{ V_{AIN1} }{R_{7}} + \frac{ V_{2} }{R_{n}} \end{aligned}
Vp+=VAIN0∗R2R1+R2⟸Vp+=VAIN0+R2VAIN0∗R1V2=VAIN1∗R7R6+R7⟸Vp+=VAIN1+R7VAIN1∗R6V1=Vp+−V2由基尔霍夫电流定理（KCL）得R5V1+RpV1=R7VAIN1+RnV2
第二步：V1' 和 V2' 的采集与 Rn Rp 电阻的计算
国标中第一次检测出上下桥臂电压后,判断两个电压的大小,来决定第二次并入电阻的位置,即哪个位置电压大,第二次就在这个位置处并入已知电阻
-
若
V1 ≥ V2，闭合K2，接入PACK+侧辅助电阻R3，重新测得高压地到低压地为V2'，PACK+到高压地电压Vp+'
根据已知条件列出公式：
V p + ′ = V A I N 0 ′ ∗ R 1 + R 2 R 2 ⟸ V p + ′ = V A I N 0 ′ + V A I N 0 ′ R 2 ∗ R 1 V 2 ′ = V A I N 1 ′ ∗ R 6 + R 7 R 7 ⟸ V p + ′ = V A I N 1 ′ + V A I N 1 ′ R 7 ∗ R 6 V 1 ′ = V p + ′ − V 2 ′ 由基尔霍夫电流定理（ K C L ）得 V 1 ′ R 3 + V 1 ′ R 5 + V 1 ′ R p = V A I N 1 ′ R 7 + V 2 ′ R n \begin{aligned} & V_{p+}' = V'_{AIN0} * \frac{ R_{1} + R_{2} }{R_{2}} \Longleftarrow V_{p+}' = V_{AIN0}' + \frac{ V_{AIN0}'}{R_{2}}*R_{1} \\ & V_{2}' = V_{AIN1}' * \frac{ R_{6} + R_{7} }{R_{7}} \Longleftarrow V_{p+}' = V_{AIN1}' + \frac{ V_{AIN1}'}{R_{7}}*R_{6} \\ & V_{1}' = V_{p+}' - V_{2}' \\ & 由基尔霍夫电流定理（KCL）得 \\ \\ & \frac{ V_{1}' }{R_{3}} + \frac{ V_{1}' }{R_{5}} + \frac{ V_{1}' }{R_{p}} = \frac{ V_{AIN1}' }{R_{7}} + \frac{ V_{2}' }{R_{n}} \end{aligned} Vp+′=VAIN0′∗R2R1+R2⟸Vp+′=VAIN0′+R2VAIN0′∗R1V2′=VAIN1′∗R7R6+R7⟸Vp+′=VAIN1′+R7VAIN1′∗R6V1′=Vp+′−V2′由基尔霍夫电流定理（KCL）得R3V1′+R5V1′+RpV1′=R7VAIN1′+RnV2′
联立方程：
{ V 1 R 5 + V 1 R p = V A I N 1 R 7 + V 2 R n V 1 ′ R 3 + V 1 ′ R 5 + V 1 ′ R p = V A I N 1 ′ R 7 + V 2 ′ R n \begin{aligned} \begin{cases} \frac{ V_{1} }{R_{5}} + \frac{ V_{1} }{R_{p}} = \frac{ V_{AIN1} }{R_{7}} + \frac{ V_{2} }{R_{n}}\\ \frac{ V_{1}' }{R_{3}} + \frac{ V_{1}' }{R_{5}} + \frac{ V_{1}' }{R_{p}} = \frac{ V_{AIN1}' }{R_{7}} + \frac{ V_{2}' }{R_{n}}\\ \end{cases} \end{aligned} {R5V1+RpV1=R7VAIN1+RnV2R3V1′+R5V1′+RpV1′=R7VAIN1′+RnV2′
两个未知数，两个方程，求出Rp Rn -
若
V1 ＜ V2，闭合K3，接入PACK+侧辅助电阻R4，重新测得高压地到低压地为V2'，PACK+到高压地电压Vp+'
根据已知条件列出公式：
V p + ′ = V A I N 0 ′ ∗ R 1 + R 2 R 2 ⟸ V p + ′ = V A I N 0 ′ + V A I N 0 ′ R 2 ∗ R 1 V 2 ′ = V A I N 1 ′ ∗ R 6 + R 7 R 7 ⟸ V p + ′ = V A I N 1 ′ + V A I N 1 ′ R 7 ∗ R 6 V 1 ′ = V p + ′ − V 2 ′ 由基尔霍夫电流定理（ K C L ）得 V 1 ′ R 5 + V 1 ′ R p = V A I N 1 ′ R 7 + V 2 ′ R n + V 2 ′ R 4 \begin{aligned} & V_{p+}' = V'_{AIN0} * \frac{ R_{1} + R_{2} }{R_{2}} \Longleftarrow V_{p+}' = V_{AIN0}' + \frac{ V_{AIN0}'}{R_{2}}*R_{1} \\ & V_{2}' = V_{AIN1}' * \frac{ R_{6} + R_{7} }{R_{7}} \Longleftarrow V_{p+}' = V_{AIN1}' + \frac{ V_{AIN1}'}{R_{7}}*R_{6} \\ & V_{1}' = V_{p+}' - V_{2}' \\ & 由基尔霍夫电流定理（KCL）得 \\ \\ & \frac{ V_{1}' }{R_{5}} + \frac{ V_{1}' }{R_{p}} = \frac{ V_{AIN1}' }{R_{7}} + \frac{ V_{2}' }{R_{n}} + \frac{ V_{2}' }{R_{4}} \end{aligned} Vp+′=VAIN0′∗R2R1+R2⟸Vp+′=VAIN0′+R2VAIN0′∗R1V2′=VAIN1′∗R7R6+R7⟸Vp+′=VAIN1′+R7VAIN1′∗R6V1′=Vp+′−V2′由基尔霍夫电流定理（KCL）得R5V1′+RpV1′=R7VAIN1′+RnV2′+R4V2′
联立方程：
{ V 1 R 5 + V 1 R p = V A I N 1 R 7 + V 2 R n V 1 ′ R 5 + V 1 ′ R p = V A I N 1 ′ R 7 + V 2 ′ R n + V 2 ′ R 4 \begin{aligned} \begin{cases} \frac{ V_{1} }{R_{5}} + \frac{ V_{1} }{R_{p}} = \frac{ V_{AIN1} }{R_{7}} + \frac{ V_{2} }{R_{n}}\\ \frac{ V_{1}' }{R_{5}} + \frac{ V_{1}' }{R_{p}} = \frac{ V_{AIN1}' }{R_{7}} + \frac{ V_{2}' }{R_{n}} + \frac{ V_{2}' }{R_{4}}\\ \end{cases} \end{aligned} {R5V1+RpV1=R7VAIN1+RnV2R5V1′+RpV1′=R7VAIN1′+RnV2′+R4V2′
两个未知数，两个方程，求出Rp Rn
绝缘检测开启或关闭
-
发生热失控和碰撞故障时，关闭绝缘
发生热失控时，一般代表电池包要燃烧起来，此时检测无效，甚至导致进一步恶化
-
开始充电时，关闭绝缘检测
充电时，充电桩会检测绝缘
为什么根据 V1 ＜ V2 或 V1 ≥ V2 判断是上桥臂并入电阻还是下桥臂并入电阻
这样做不会让小的绝缘电阻继续降低
桥臂分担的电压越小，表示其并联阻值越小，如果继续在这边并联电阻，会导致并联后的阻值更小，计算出来的 绝缘阻值精度就越差
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