不平衡橋法檢測新能源電動汽車絕緣以及絕緣電阻推導計算

絕緣電阻值是判斷電氣系統絕緣性能好壞的標準，而對於電動汽車而言，檢測電動汽車動力電池組的正/負極母線分別對地（汽車車架）的絕緣電阻值是很重要的。

電動汽車安全要求**GB/T 18384.1-2015 **中要求：

對於沒有嵌入在一個完整的電路里REESS（可充電儲能系統 Rechargeable Energy Storage System），如果在整個壽命期內沒有交流電路，或交流電路有附加防護，其絕緣電阻Ri除以它的最大工作電壓，應不小於100Ω/V；如果包括交流電路且沒有附加防護，則此值應不小於500Ω/V。如果REESS集成在一個完整的電路里，可能需要一個更高的REESS阻值。

 

新能源電動汽車中常見的不平衡橋檢測絕緣電阻：

不平衡橋法的檢測原理：在兩條偏置電阻（,和,）的線路上分別加入電子開關 Kp 和 Kn，系統通過調節電子開關 Kp和Kn 的開合順序來控制偏置電阻,和,是否接入，計算出“電池正極對地（汽車車架）的絕緣電阻”和“電池負極對地（汽車車架）的絕緣電阻”。

下圖是“不平衡橋的檢測原理圖”，其中“橋臂採樣電阻”一般是高精度MELF電阻或者厚膜電阻：,的阻值一般在2MΩ左右，,阻值一般在10KΩ左右；“橋臂開關Kp和Kn”一般是光控MOS繼電器（例如AQV258）。通過AD裝換電路將R12和R22電壓輸入給單片機，計算出和的對應分壓和。

 

一、測量上橋臂（電池正極對地）採樣點的電壓信號

光控MOS繼電器Kp閉合，Kn斷開，選取地（汽車車架）爲參考點，動力電池正負極流出和流入的電流，分別用和表示，流過的電流用表示，流過的電流用表示。動力電池正極對地的電壓用表示，動力電池負極對地的用，此時測得動力電池的總電壓用;

通過相關的電路知識可以知曉：
 

                                                             （1）     

     （2）    

                                                             （3）  

則動力電池正極流出的電流爲：

    

 

又因 + = 0  和 + = ，故可得

                （4）

                                                               （5）

由（4）和（5）聯立可以得到以下等式：

                              （6）

 

二、測量下橋臂（電池負極對地）採樣點的電壓信號

光控MOS繼電器Kp斷開，Kn閉合，選取地（汽車車架）爲參考點，，此時測得動力電池的總電壓用。與“一、測量上橋臂（電池正極對地）採樣點的電壓信號”同理可得

                            （7）

 

三、絕緣電阻計算

聯立公式（6）和（7）可以得到兩個關於和的等式，從而求解出“電池正極對地（汽車車架）的絕緣電阻”和“電池負極對地（汽車車架）的絕緣電阻”

 

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