相對于車(chē)載低壓系統和車(chē)體絕緣,電動(dòng)汽車(chē)的電驅動(dòng)系統具有高電壓和大電流的動(dòng)力電路。電驅動(dòng)系統與工業(yè)電機系統相比工作環(huán)境較為惡劣,高壓系統的絕緣狀態(tài)也會(huì )受到環(huán)境因素的影響。
例如,在電應力和熱應力的作用下高壓系統絕緣材料的性能會(huì )發(fā)生變化,從而導致電纜的絕緣強度下降;化學(xué)液體附著(zhù)在絕緣材料表面而產(chǎn)生的氧化和分解等化學(xué)反應會(huì )改變材料的化學(xué)結構進(jìn)而導致絕緣老化;汽車(chē)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 )使絕緣材料物理結構發(fā)生改變,導致發(fā)生絕緣失效故障。絕緣失效不僅會(huì )對電氣系統的運行產(chǎn)生影響,更嚴重的是會(huì )發(fā)生人體觸電的危險。
對于絕緣故障,目前的電動(dòng)汽車(chē)主要采用的是被動(dòng)式觸電防護措施,而對于絕緣狀態(tài)在線(xiàn)監測這類(lèi)主動(dòng)式防護措施尚處在研發(fā)及樣車(chē)實(shí)驗階段。目前已經(jīng)有幾種適用于電驅動(dòng)系統的絕緣在線(xiàn)檢測方法。
例如:平衡電橋法是在正負母線(xiàn)上構建一個(gè)由等效電阻組成的電橋,當絕緣電阻發(fā)生不對稱(chēng)時(shí),電橋失去平衡進(jìn)而產(chǎn)生絕緣警告。平衡電橋法電路設計簡(jiǎn)單便于實(shí)現,但在線(xiàn)檢測功能上只能實(shí)現直流系統接地故障檢測,不能確定對地絕緣電阻的大小,在發(fā)生正負極母線(xiàn)絕緣電阻同時(shí)下降的情況時(shí)無(wú)法檢測。切換電橋法通過(guò)開(kāi)關(guān)切換改變母線(xiàn)對地的絕緣電阻狀態(tài),計算出正負母線(xiàn)對地的絕緣電阻值,而電阻阻值的選取對檢測結果的準確度影響較大,而且可能會(huì )出現母線(xiàn)對地絕緣電阻降低的風(fēng)險。
上述兩種在線(xiàn)檢測方法在電驅動(dòng)系統運行過(guò)程中,受到高壓設備產(chǎn)生的電磁干擾會(huì )降低檢測精度,出現誤報絕緣故障的情況。
為了提高絕緣在線(xiàn)監測的抗干擾能力,有學(xué)者通過(guò)隔離變壓器分別給正負母線(xiàn)與地之間注入700V直流高壓,并通過(guò)測量分壓電阻壓降,對比分壓比來(lái)計算正負母線(xiàn)對地絕緣電阻,同時(shí)也解決了電橋法在電源開(kāi)路狀態(tài)下無(wú)法檢測絕緣電阻的問(wèn)題。
有學(xué)者考慮到直流注入信號發(fā)生電路對系統電路的干擾,采用切換橋式法和高壓信號注入法結合的方式,在開(kāi)路時(shí)采用高壓信號注入法,電驅動(dòng)系統工作時(shí)采用切換電橋法,雖然可以實(shí)現實(shí)時(shí)檢測,但仍然存在電磁干擾對測量的影響。
還有利用信號發(fā)生器向直流母線(xiàn)中注入2~10Hz信號的低頻信號檢測法,向直流母線(xiàn)中注入幅值相等的變頻信號,通過(guò)建立各頻率的方程,得出精度較高的母線(xiàn)對地絕緣電阻,而獲得這樣的結果需要對檢測信號進(jìn)行小波變換和信號提取等復雜的運算,對檢測系統的處理器性能要求較高。
直流漏電流檢測法可以不向直流母線(xiàn)中注入任何信號,直流量的測量結果不受母線(xiàn)對地寄生電容的影響,實(shí)現了母線(xiàn)漏電流的隔離檢測。但是漏電流傳感器在電動(dòng)汽車(chē)復雜的電磁環(huán)境下產(chǎn)生的溫漂和零漂問(wèn)題,也會(huì )降低絕緣電阻的測量準確度,在應用中還需進(jìn)一步改進(jìn)。