摘要：隨著純電動(dòng)商用車(chē)的廣泛應(yīng)用，其電氣系統(tǒng)的安全性愈發(fā)關(guān)鍵。直流絕緣監(jiān)測(cè)作為保障純電動(dòng)商用車(chē)電氣安全的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于車(chē)輛的穩(wěn)定運(yùn)行、人員安全以及設(shè)備保護(hù)等方面有著不可替代的作用。本文深入探討純電動(dòng)商用車(chē)直流絕緣監(jiān)測(cè)的作用，詳細(xì)闡述其在預(yù)防漏電事故、維持系統(tǒng)穩(wěn)定、延長(zhǎng)設(shè)備壽命以及符合安全法規(guī)等多方面的重要意義，旨在為純電動(dòng)商用車(chē)的研發(fā)、生產(chǎn)、維護(hù)及相關(guān)技術(shù)研究提供全面的理論依據(jù)與實(shí)踐參考。

關(guān)鍵詞：純電動(dòng)汽車(chē)；商用車(chē)；絕緣監(jiān)測(cè)； 程瑜 187 0211 2087

1 純電動(dòng)商用車(chē)絕緣監(jiān)測(cè)原理

純電動(dòng)商用車(chē)的高壓系統(tǒng)框架主要由動(dòng)力電池、電池管理系統(tǒng)、高壓配電、電機(jī)控制系統(tǒng)以及高壓輔助系統(tǒng)（電動(dòng)轉(zhuǎn)向油泵、電動(dòng)空氣壓縮機(jī)、電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)、汽車(chē)加熱器）組成。這些核心部件通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)的方式構(gòu)成一個(gè)高效且安全的系統(tǒng)。

動(dòng)力電池系統(tǒng)主要是通過(guò) Pack 電池包串、并聯(lián)的方式組成，以提供滿(mǎn)足整車(chē)所需的電壓和電量。

電池管理系統(tǒng)主要是對(duì) Pack 電池包進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，包括電壓、電流、溫度等參數(shù)的采集與處理，確保 Pack 電池包的安全運(yùn)行，并在工作狀態(tài)下合理分配動(dòng)力電池系統(tǒng)內(nèi)每組 Pack 電池包的電量消耗。高壓配電系統(tǒng)主要是將電池管理系統(tǒng)輸出的電能分配至電機(jī)控制系統(tǒng)及高壓輔助系統(tǒng)，并根據(jù)高壓設(shè)備的需要實(shí)現(xiàn)電壓升高或降低，直流、交流的轉(zhuǎn)換等功能。電機(jī)控制系統(tǒng)主要是對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行精確控制，通過(guò)接收高壓配電系統(tǒng)輸出的高壓直流電，將其轉(zhuǎn)換為交流，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)為車(chē)輛提供動(dòng)力。高壓輔助系統(tǒng)是通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)的方式連接各種高壓設(shè)備，如電動(dòng)轉(zhuǎn)向油泵、電動(dòng)空氣壓縮機(jī)、電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)、汽車(chē)加熱器等，實(shí)現(xiàn)整車(chē)轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、空調(diào)、暖風(fēng)等系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。

這種框架構(gòu)成關(guān)系使得純電動(dòng)汽車(chē)高壓系統(tǒng)能夠高效、安全地運(yùn)行，為車(chē)輛提供穩(wěn)定且可靠的動(dòng)力支持。同時(shí)，電池管理系統(tǒng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控和保護(hù)也確保了車(chē)輛在各種工況下的安全性和穩(wěn)定性。高壓系統(tǒng)原理如圖 1 所示。

純電動(dòng)商用車(chē)的整車(chē)絕緣監(jiān)測(cè)一般由 BMS執(zhí)行，通常的檢測(cè)方法為電橋平衡法。當(dāng)整車(chē)電器系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備、附件或線(xiàn)束發(fā)生絕緣、短路等故障時(shí)，BMS 的絕緣監(jiān)測(cè)模塊會(huì)通過(guò)對(duì)接觸器觸點(diǎn)和相關(guān)控制接觸器閉合的有效指令進(jìn)行綜合判定，向 VCU 上報(bào)絕緣故障，并通過(guò)儀表顯示的方式發(fā)出聲光報(bào)警以提示駕駛員，嚴(yán)重故障則通過(guò)整車(chē)控制器下發(fā)整車(chē)下電或停車(chē)的指令。

2 純電動(dòng)商用車(chē)絕緣故障分類(lèi)

純電動(dòng)汽車(chē)的絕緣故障根據(jù)失效影響程度通常分為三個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)對(duì)應(yīng)不同的處理邏輯，如表 1 所示

純電動(dòng)商用車(chē)的高壓系統(tǒng)通常運(yùn)行在幾百伏特甚至更高的電壓水平。當(dāng)電氣絕緣性能降低，高壓電可能會(huì)泄漏到車(chē)輛的金屬外殼或其他低壓部件上，使車(chē)輛的可接觸部分帶有危險(xiǎn)電壓。如果駕乘人員在不知情的情況下接觸到這些漏電部位，就會(huì)發(fā)生觸電事故，導(dǎo)致人員傷亡。直流絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電氣系統(tǒng)的絕緣電阻值，一旦檢測(cè)到絕緣電阻低于設(shè)定的安全閾值，便會(huì)立即發(fā)出警報(bào)信號(hào)，提醒駕乘人員車(chē)輛存在漏電風(fēng)險(xiǎn)，并采取相應(yīng)的安全措施，如切斷高壓電源等。通過(guò)這種方式，有效地預(yù)防了漏電事故的發(fā)生，保障了車(chē)內(nèi)人員以及車(chē)輛維修保養(yǎng)人員的人身安全。

例如，在城市公交純電動(dòng)商用車(chē)的運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景中，車(chē)內(nèi)乘客眾多且人員流動(dòng)性大。如果車(chē)輛發(fā)生漏電而未被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，乘客在上下車(chē)或車(chē)內(nèi)走動(dòng)時(shí)，很容易觸碰到漏電部位，引發(fā)群死群傷的重大安全事故。而直流絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的存在，可以在漏電隱患初現(xiàn)端倪時(shí)就及時(shí)察覺(jué)并預(yù)警，避免此類(lèi)悲劇的發(fā)生。

3 絕緣監(jiān)測(cè)技術(shù)

純電動(dòng)商用車(chē)的電氣系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的整體，各個(gè)電氣部件之間相互關(guān)聯(lián)、相互影響。當(dāng)電氣絕緣出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，漏電電流會(huì)在系統(tǒng)中形成額外的回路，干擾正常的電氣信號(hào)傳輸與能量分配。這可能導(dǎo)致電機(jī)控制器工作異常，使驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出功率不穩(wěn)定，進(jìn)而影響車(chē)輛的行駛性能，如加速無(wú)力、速度波動(dòng)、甚至無(wú)法正常行駛等。同時(shí)，漏電還可能對(duì)車(chē)輛的電子控制單元（ECU）、傳感器等其他電氣設(shè)備造成電磁干擾，使其誤動(dòng)作或損壞，進(jìn)一步破壞整個(gè)電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。

直流絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)絕緣電阻的精確監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣性能下降的電氣支路或部件，并定位故障點(diǎn)。維修人員根據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供的信息，能夠快速準(zhǔn)確地對(duì)故障進(jìn)行排查與修復(fù)，從而恢復(fù)電氣系統(tǒng)的正常絕緣狀態(tài)，確保各個(gè)電氣部件之間的協(xié)調(diào)工作，維持車(chē)輛電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，保障車(chē)輛的正常行駛性能與可靠性。

以純電動(dòng)物流商用車(chē)為例，在貨物運(yùn)輸過(guò)程中，如果車(chē)輛因絕緣故障導(dǎo)致電氣系統(tǒng)不穩(wěn)定，可能會(huì)在行駛途中突然出現(xiàn)動(dòng)力中斷或行駛異常，這不僅會(huì)影響貨物的按時(shí)交付，還可能引發(fā)交通擁堵甚至交通事故。而直流絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠有效避免此類(lèi)情況的發(fā)生，保障物流運(yùn)輸?shù)母咝c安全。

4 安科瑞直流絕緣監(jiān)測(cè)儀AIM-D100：筑牢儲(chǔ)能充電樁安全防線(xiàn)

4.1產(chǎn)品概述

隨著工業(yè)的發(fā)展，很多用電設(shè)備和工廠設(shè)備采用直流系統(tǒng)供電，直流系統(tǒng)的正極和負(fù)極不接地。對(duì)于不接地(IT)配電系統(tǒng)，應(yīng)該進(jìn)行絕緣電阻的監(jiān)控以保證供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

AIM-D100-CA 系列直流絕緣監(jiān)測(cè)儀可以應(yīng)用在100~1000V的直流系統(tǒng)中，用于在線(xiàn)監(jiān)測(cè)直流不接地系統(tǒng)正負(fù)極對(duì)地絕緣電阻，當(dāng)絕緣電阻低于設(shè)定值時(shí)，發(fā)出預(yù)警或報(bào)警信號(hào)。

產(chǎn)品主要針對(duì) DC 100-~1000V范圍的電動(dòng)汽車(chē)充電裝置的絕緣監(jiān)測(cè)而設(shè)計(jì)，也可以應(yīng)用在儲(chǔ)能直流、變電站的直流屏、UPS 供電系統(tǒng)、光伏直流系統(tǒng)及其它直流電網(wǎng)等直流系統(tǒng)。

安科瑞AIM-D100系列直流絕緣監(jiān)測(cè)儀可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)直流系統(tǒng)電壓、直流正負(fù)極對(duì)地電壓，并具有過(guò)欠壓報(bào)警功能。

應(yīng)用場(chǎng)所：①發(fā)電廠、變電站直流屏；②電動(dòng)汽車(chē)充電裝置；③UPS供電系統(tǒng)；④光伏直流系統(tǒng)；⑤儲(chǔ)能系統(tǒng)；⑥其他直流電網(wǎng)等直流系統(tǒng)

4.2 型號(hào)說(shuō)明

安科瑞AIM-D100系列直流絕緣監(jiān)測(cè)儀專(zhuān)門(mén)為了直流絕緣監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)，可以應(yīng)用在10~1500V的直流系統(tǒng)中，用于在線(xiàn)監(jiān)測(cè)直流不接地系統(tǒng)正負(fù)極對(duì)地絕緣電阻，當(dāng)絕緣電阻低于設(shè)定值時(shí)，發(fā)出預(yù)警或報(bào)警信號(hào)。

4.3功能特點(diǎn)

1.電阻監(jiān)測(cè)功能。產(chǎn)品可以監(jiān)測(cè)直流系統(tǒng)正負(fù)極對(duì)地的絕緣電阻，當(dāng)絕緣電阻低于設(shè)定的預(yù)警和報(bào)警值時(shí),能發(fā)出預(yù)警和報(bào)警信號(hào)。

2.電壓監(jiān)測(cè)功能。產(chǎn)品可以監(jiān)測(cè)直流系統(tǒng)正負(fù)極之間的電壓，正負(fù)極對(duì)地電壓，測(cè)量范圍為 100~1000V。

3.電流監(jiān)測(cè)功能。產(chǎn)品可以監(jiān)測(cè)直流系統(tǒng)電流，僅 AIM-D100-CAI型有此功能。

4.LED 指示功能。產(chǎn)品面板具有運(yùn)行、通訊和故障 LED 指示燈，可以顯示產(chǎn)品狀態(tài)。

5.通訊組網(wǎng)功能。產(chǎn)品具有1路 RS485 接口，采用 Modbus-RTU 協(xié)議，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

6.金屬外殼。產(chǎn)品采用金屬外殼，壁掛式安裝，也可以使用配件導(dǎo)軌安裝。

7.插拔端子。產(chǎn)品采用插拔端子接線(xiàn)，方便接線(xiàn)和安裝。

4.4 產(chǎn)品證書(shū)——CE證書(shū)

5 應(yīng)用場(chǎng)景——充電樁安全

隨著純電動(dòng)商用車(chē)、新能源汽車(chē)的快速發(fā)展和普及，充電樁的大量建設(shè)使得直流絕緣監(jiān)測(cè)儀的需求急劇增加。充電樁的直流輸出電壓較高，對(duì)絕緣性能的要求嚴(yán)格，必須配備可靠的絕緣監(jiān)測(cè)儀來(lái)保障充電安全。因此，直流絕緣監(jiān)測(cè)儀在新能源汽車(chē)充電樁領(lǐng)域中不可或缺的。

該示例為一個(gè)雙槍120kW直流充電樁。智能切換單元控制充電模塊，直流電表測(cè)量電流，絕緣監(jiān)測(cè)儀測(cè)量絕緣電壓，絕緣電阻，絕緣監(jiān)測(cè)由控制器進(jìn)行控制。當(dāng)充電樁使用時(shí)，單獨(dú)使用充電槍A或B時(shí)，控制器發(fā)出命令控制對(duì)應(yīng)IMD1或者IMD2絕緣監(jiān)測(cè)儀先進(jìn)行絕緣監(jiān)測(cè)；充電槍A和B同時(shí)使用時(shí)，控制器發(fā)出命令控制IMD1絕緣監(jiān)測(cè)儀先進(jìn)行絕緣監(jiān)測(cè)。通過(guò)控制器與絕緣監(jiān)測(cè)儀的協(xié)調(diào)工作，保障直流充電系統(tǒng)的安全性，穩(wěn)定性和可靠性。

6 結(jié)論

綜上所述，純電動(dòng)商用車(chē)直流絕緣監(jiān)測(cè)在保障車(chē)輛電氣安全、維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命以及滿(mǎn)足法規(guī)要求等方面具有極為重要的作用。它是純電動(dòng)商用車(chē)電氣系統(tǒng)不可或缺的一部分，對(duì)于推動(dòng)純電動(dòng)商用車(chē)行業(yè)的安全、可靠、可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，直流絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也將不斷完善與優(yōu)化，為純電動(dòng)商用車(chē)的未來(lái)發(fā)展提供更加堅(jiān)實(shí)的安全保障。在純電動(dòng)商用車(chē)的設(shè)計(jì)、制造、使用與維護(hù)過(guò)程中，應(yīng)高度重視直流絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作用，確保其性能的可靠性與有效性，以保障車(chē)輛的安全運(yùn)行與人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。

審核編輯 黃宇