動力鋰電池系統(tǒng)是一個車載高壓電氣系統(tǒng)，為電動汽車供應(yīng)電能的吸收、存儲和供應(yīng)，在電動汽車的啟動、運(yùn)行及停止的過程中都有可能發(fā)生安全問題，為保證動力鋰電池系統(tǒng)的安全運(yùn)行，要對電池系統(tǒng)進(jìn)行主動的監(jiān)控與防護(hù)。

(一)絕緣監(jiān)控功能原理

正常運(yùn)行情況下，電動汽車動力系統(tǒng)是一個獨(dú)立的系統(tǒng)，對車輛殼體是完全絕緣的，但是不排除由于長時間車輛運(yùn)行后高壓線老化或受潮導(dǎo)致的絕緣降低而使得車身帶電，而且車輛工況復(fù)雜，振動、溫度和濕度的急劇變化，酸堿氣體的腐蝕等都會引起絕緣層的損壞，使得絕緣性能下降。實(shí)時地監(jiān)測絕緣性能對保證人員人身安全和車輛安全運(yùn)行具有重要意義。

GB/T18384.3-2015人員觸電防護(hù)中含義最大工作電壓小于等于60V的電力組件為A級電壓等級，最大工作電壓大于60V的電力組件為B級電壓等級，關(guān)于B級電力組件必須滿足其有足夠的絕緣電阻(Ri≥(Vb*500Ω/V))。在GB/T18384.1-2015車載可充電儲能系統(tǒng)中規(guī)定BMS要對動力鋰電池系統(tǒng)所有部件集成完畢的狀態(tài)下進(jìn)行絕緣檢測，且采用絕緣電阻阻值來衡量絕緣狀態(tài)。絕緣電阻可分為總正對地和總負(fù)對地，衡量系統(tǒng)絕緣狀態(tài)Ri一般取兩者之間的最小值。

圖1.絕緣電阻測量原理

目前BMS重要采用國標(biāo)推薦的測量方法，如圖1所示。Rx是HV+對地電阻，Ry是HV-對地電阻，R1，R2是測量用的已知阻值的標(biāo)準(zhǔn)電阻，測量方法如下：

步驟1：閉合S1，斷開S2，采集U1點(diǎn)電壓和總壓U;

步驟2：閉合S2，斷開S1，采集U2點(diǎn)電壓和總壓U;

可得方程Rx=(U*R2-(R1+R2)*(U1+U2))/U1;Ry=(U*R2-(R1+R2)*(U1+U2))/U2，代入U1、U2、R1、R2、以及總壓U即可通過方程求解Rx、Ry。動力鋰電池系統(tǒng)的絕緣電阻取Rx、Ry兩者之間的小值。

(二)檢測因素

通過串接電阻的形式改變絕緣電阻的大小，當(dāng)絕緣電阻小于標(biāo)準(zhǔn)值時，檢測BMS能否測量到絕緣故障，當(dāng)絕緣電阻大于標(biāo)準(zhǔn)值時，檢測BMS是否發(fā)生絕緣故障的誤報警。

(三)檢測方法

絕緣監(jiān)控的檢測原理如圖2所示，檢測方法如下：

1.在HV+與地之間連接420kΩ的電阻，電池系統(tǒng)切換到運(yùn)行狀態(tài)，BMS不會識別到絕緣故障，HV+與地之間的絕緣電阻值=420kΩ5%，HV-與地之間的絕緣電阻值2500KΩ。電池系統(tǒng)切換到standby狀態(tài)。

2.在HV-與地之間連接第二個電阻，阻值380kΩ，電池系統(tǒng)切換到運(yùn)行狀態(tài)，BMS識別到絕緣故障，HV+與地之間的絕緣電阻值=420kΩ5%，HV-與地之間的絕緣電阻值=380kΩ5%。

圖2.絕緣監(jiān)控檢測原理