相對(duì)于車載低壓系統(tǒng)和車體絕緣,電動(dòng)汽車的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有高電壓和大電流的動(dòng)力電路。電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與工業(yè)電機(jī)系統(tǒng)相比工作環(huán)境較為惡劣,高壓系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)也會(huì)受到環(huán)境因素的影響。
例如,在電應(yīng)力和熱應(yīng)力的作用下高壓系統(tǒng)絕緣材料的性能會(huì)發(fā)生變化,從而導(dǎo)致電纜的絕緣強(qiáng)度下降;化學(xué)液體附著在絕緣材料表面而產(chǎn)生的氧化和分解等化學(xué)反應(yīng)會(huì)改變材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)而導(dǎo)致絕緣老化;汽車的振動(dòng)造成電纜的磨損以及低溫環(huán)境下絕緣材料變硬變脆,會(huì)使絕緣材料物理結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,導(dǎo)致發(fā)生絕緣失效故障。絕緣失效不僅會(huì)對(duì)電氣系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生影響,更嚴(yán)重的是會(huì)發(fā)生人體觸電的危險(xiǎn)。
對(duì)于絕緣故障,目前的電動(dòng)汽車主要采用的是被動(dòng)式觸電防護(hù)措施,而對(duì)于絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)這類主動(dòng)式防護(hù)措施尚處在研發(fā)及樣車實(shí)驗(yàn)階段。目前已經(jīng)有幾種適用于電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的絕緣在線檢測(cè)方法。
例如:平衡電橋法是在正負(fù)母線上構(gòu)建一個(gè)由等效電阻組成的電橋,當(dāng)絕緣電阻發(fā)生不對(duì)稱時(shí),電橋失去平衡進(jìn)而產(chǎn)生絕緣警告。平衡電橋法電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單便于實(shí)現(xiàn),但在線檢測(cè)功能上只能實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)接地故障檢測(cè),不能確定對(duì)地絕緣電阻的大小,在發(fā)生正負(fù)極母線絕緣電阻同時(shí)下降的情況時(shí)無(wú)法檢測(cè)。切換電橋法通過(guò)開(kāi)關(guān)切換改變母線對(duì)地的絕緣電阻狀態(tài),計(jì)算出正負(fù)母線對(duì)地的絕緣電阻值,而電阻阻值的選取對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度影響較大,而且可能會(huì)出現(xiàn)母線對(duì)地絕緣電阻降低的風(fēng)險(xiǎn)。
上述兩種在線檢測(cè)方法在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中,受到高壓設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾會(huì)降低檢測(cè)精度,出現(xiàn)誤報(bào)絕緣故障的情況。
為了提高絕緣在線監(jiān)測(cè)的抗干擾能力,有學(xué)者通過(guò)隔離變壓器分別給正負(fù)母線與地之間注入700V直流高壓,并通過(guò)測(cè)量分壓電阻壓降,對(duì)比分壓比來(lái)計(jì)算正負(fù)母線對(duì)地絕緣電阻,同時(shí)也解決了電橋法在電源開(kāi)路狀態(tài)下無(wú)法檢測(cè)絕緣電阻的問(wèn)題。
有學(xué)者考慮到直流注入信號(hào)發(fā)生電路對(duì)系統(tǒng)電路的干擾,采用切換橋式法和高壓信號(hào)注入法結(jié)合的方式,在開(kāi)路時(shí)采用高壓信號(hào)注入法,電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí)采用切換電橋法,雖然可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè),但仍然存在電磁干擾對(duì)測(cè)量的影響。
還有利用信號(hào)發(fā)生器向直流母線中注入2~10Hz信號(hào)的低頻信號(hào)檢測(cè)法,向直流母線中注入幅值相等的變頻信號(hào),通過(guò)建立各頻率的方程,得出精度較高的母線對(duì)地絕緣電阻,而獲得這樣的結(jié)果需要對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行小波變換和信號(hào)提取等復(fù)雜的運(yùn)算,對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的處理器性能要求較高。
直流漏電流檢測(cè)法可以不向直流母線中注入任何信號(hào),直流量的測(cè)量結(jié)果不受母線對(duì)地寄生電容的影響,實(shí)現(xiàn)了母線漏電流的隔離檢測(cè)。但是漏電流傳感器在電動(dòng)汽車復(fù)雜的電磁環(huán)境下產(chǎn)生的溫漂和零漂問(wèn)題,也會(huì)降低絕緣電阻的測(cè)量準(zhǔn)確度,在應(yīng)用中還需進(jìn)一步改進(jìn)。