安科瑞 陳聰

摘要：純電動(dòng)商用車(chē)的工作環(huán)境存在路況復雜、工況惡劣等情況，導致整車(chē)電氣設備的磨損速率加快，造成電氣設備絕緣電阻持續下降，如不及時(shí)處理，可能存在安全隱患或引發(fā)重大安全事故。文章從絕緣故障檢測原理出發(fā)，分析和探討一種絕緣檢測定位技術(shù)的應用，將一套包括絕緣檢測儀、電流發(fā)射器、電流互感器和絕緣故障定位儀組成的低壓信號傳輸系統，連接并安裝在整車(chē)的各組高壓回路。通過(guò)該系統電流信號的實(shí)時(shí)傳輸，快速準確定位故障回路，鎖定故障位置。此技術(shù)為售后市場(chǎng)絕緣故障車(chē)輛的排查提供一種快速、精準的解決方案。

關(guān)鍵詞：純電動(dòng)汽車(chē)；商用車(chē)；絕緣檢測；定位技術(shù)

1.引言

整車(chē)安裝著(zhù)一套絕緣監測及報警系統，該系統是通過(guò)整車(chē)電池管理系統的絕緣監測模塊實(shí)時(shí)監控整車(chē)電器系統的絕緣阻值，當系統內的絕緣阻值低于預設閥值時(shí)，該模塊向整車(chē)控制器上報絕緣故障，并通過(guò)儀表顯示的方式發(fā)出聲光報警。該系統僅能判斷車(chē)輛存在絕緣故障，但無(wú)法鎖定故障回路，通常需要專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員使用萬(wàn)用表對整車(chē)所有電氣回路逐一排查，整個(gè)檢修過(guò)程需要花費大量時(shí)間，嚴重影響檢修效率。

2純電動(dòng)商用車(chē)絕緣檢測原理

純電動(dòng)商用車(chē)的高壓系統框架主要由動(dòng)力電池、電池管理系統、高壓配電、電機控制系統以及高壓輔助系統（電動(dòng)轉向油泵、電動(dòng)空氣壓縮機、電動(dòng)空調壓縮機、汽車(chē)加熱器）組成。這些核心部件通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)的方式構成一個(gè)且安全的系統。動(dòng)力電池系統主要是通過(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。電池管理系統主要是對Pack電池包進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，包括電壓、電流、溫度等參數的采集與處理，確保Pack電池包的安全運行，并在工作狀態(tài)下合理分配動(dòng)力電池系統內每組Pack電池包的電量消耗。高壓配電系統主要是將電池管理系統輸出的電能分配至電機控制系統及高壓輔助系統，并根據高壓設備的需要實(shí)現電壓升高或降低，直流、交流的轉換等功能。電機控制系統主要是對驅動(dòng)電機進(jìn)行控制，通過(guò)接收高壓配電系統輸出的高壓直流電，將其轉換為交流，驅動(dòng)電機轉動(dòng)為車(chē)輛提供動(dòng)力。高壓輔助系統是通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)的方式連接各種高壓設備，如電動(dòng)轉向油泵、電動(dòng)空氣壓縮機、電動(dòng)空調壓縮機、汽車(chē)加熱器等，實(shí)現整車(chē)轉向、制動(dòng)、空調、暖風(fēng)等系統功能的實(shí)現。

這種框架構成關(guān)系使得純電動(dòng)汽車(chē)高壓系統能夠、安全地運行，為車(chē)輛提供穩定且可靠的動(dòng)力支持。同時(shí)，電池管理系統對整個(gè)系統的監控和保護也確保了車(chē)輛在各種工況下的安全性和穩定性。

純電動(dòng)商用車(chē)的整車(chē)絕緣監測一般由BMS執行，通常的檢測方法為電橋平衡法。當整車(chē)電器系統內的設備、附件或線(xiàn)束發(fā)生絕緣、短路等故障時(shí)，BMS的絕緣監測模塊會(huì )通過(guò)對接觸器觸點(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上報絕緣故障，并通過(guò)儀表顯示的方式發(fā)出聲光報警以提示駕駛員，嚴重故障則通過(guò)整車(chē)控制器下發(fā)整車(chē)下電或停車(chē)的指令。

3絕緣檢測定位技術(shù)

絕緣檢測定位系統主要包括絕緣檢測儀、電流互感器和絕緣故障定位儀組成的信號傳輸系統，其工作原理是絕緣檢測儀與整車(chē)控制器連接，通過(guò)整車(chē)控制器實(shí)時(shí)讀取BMS內絕緣檢測模塊向整車(chē)控制器發(fā)送的絕緣阻值；當絕緣檢測儀讀取的整車(chē)絕緣阻值低于預設閥值時(shí)，絕緣監視儀報警，并通過(guò)其內部附帶的定位電流發(fā)射器向電流互感器發(fā)射測試電流信號；此測試電流信號再反饋給絕緣故障定位儀，故障定位儀實(shí)時(shí)顯示各支路電流互感器反饋的電流信號，通過(guò)電流信號顯示，可以快速鎖定絕緣故障支路即電流互感器電流信號異常所在的支路。電流互感器所反饋的異常電流信號，通常存在以下兩種情況：

1. 導通電流。由于車(chē)輛電氣系統中的絕緣材料老化、損壞或制造工藝問(wèn)題導致的絕緣性能下降，通常會(huì )導致車(chē)輛電氣系統出現漏電或短路等問(wèn)題。在這種情況下，電流可能會(huì )變大，因為漏電或短路會(huì )導致電流不經(jīng)過(guò)負載而直接流回電源，形成無(wú)效電流。

2. 導通電流減小。由于車(chē)輛電氣系統中的絕緣材料受到振動(dòng)、摩擦、高溫等因素的影響，導致絕緣性能下降。在這種情況下，電流可能會(huì )變小，因為絕緣性能下降可能導致電路中的電阻增加，從而限制電流的通過(guò)。

因此，絕緣故障的產(chǎn)生勢必會(huì )導致絕緣故障點(diǎn)位處的電流發(fā)生變化，使用絕緣定位檢測系統中的電流互感器可實(shí)時(shí)監測整車(chē)各高壓支路中的電流信號大小，通過(guò)比較回路電流與初始設定的電流大小，從而找出絕緣故障回路，鎖定故障位置。各部件的工作原理如下：

1. 絕緣監視儀。每個(gè)中性點(diǎn)不接地系統在線(xiàn)檢測被測系統的對地阻值，當阻值低于預設的閾值，絕緣監視儀報警并發(fā)射定位電流，觸發(fā)絕緣故障定位儀工作。

2. 絕緣故障定位儀。一個(gè)絕緣故障定位儀可以檢測多個(gè)測量通道，當絕緣監視儀報警后觸發(fā)工作，配合電流互感器找出絕緣故障回路。

3. 電流互感器。安裝到待檢測支路，與絕緣故障定位儀配合找出故障回路，主要根據被監測線(xiàn)纜的外徑選擇電流互感器規格。

4應用案例分析

國內某品牌純電動(dòng)載貨車(chē)是2022年生產(chǎn)，累計行駛里程超過(guò)2萬(wàn)公里。車(chē)主反饋，在車(chē)輛運行過(guò)程中多次偶發(fā)儀表盤(pán)絕緣故障報警和維修提示燈亮起，但未出現車(chē)輛限功率、限速以及強制下電停車(chē)的情況；經(jīng)車(chē)主嘗試鑰匙重復上電、斷電操作，故障報警燈和維修提示燈自行消失，車(chē)輛正常運行一段時(shí)間后該現象又偶然出現。

專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員到達現場(chǎng)后，啟動(dòng)車(chē)輛后，儀表的絕緣故障報警和維修提示燈亮，反應該車(chē)輛確實(shí)存在絕緣故障，且說(shuō)明整車(chē)BMS的絕緣檢測模塊正常工作。車(chē)輛原地怠速一段時(shí)間后，儀表的絕緣故障報警和維修提升燈自行消失，說(shuō)明此輛車(chē)存在的絕緣故障為動(dòng)態(tài)故障。

若采用常規的絕緣故障檢測和排查手段，需要售后維修人員逐一拆裝每個(gè)高壓回路，并數次啟斷電源，從而找出故障回路，且動(dòng)態(tài)故障可能因車(chē)輛靜止停放或斷電后重啟無(wú)法再現，造成整個(gè)售后維修時(shí)間長(cháng)、效率低。

針對此類(lèi)動(dòng)態(tài)故障，決定采用絕緣檢測定位技術(shù)進(jìn)行故障排查。整車(chē)熄火，關(guān)閉蓄電池電源，拔掉BMS的手動(dòng)維修開(kāi)關(guān)（ManualServiceDisconnect,MSD），等待5min后，測試母線(xiàn)電壓≤5V。將絕緣檢測儀與整車(chē)控制器連接，按照整車(chē)高壓回路數量，將電流互感器依次卡套并固定在每個(gè)回路上，連接絕緣檢測儀、電流互感器和絕緣故障定位儀構成電流信號傳輸回路。

在BMS中裝配MSD后，車(chē)輛啟動(dòng)并上高壓，開(kāi)始路試測試。車(chē)輛運行20min時(shí)，儀表絕緣故障燈亮起，同時(shí)與整車(chē)控制器連接的絕緣監視儀報警，觀(guān)察絕緣故障定位儀上顯示各支路的電流信號，發(fā)現裝配在電機控制器回路的電流互感器反饋電流信號異常，即鎖定絕緣故障點(diǎn)位于電機控制器回路。

鎖定絕緣故障點(diǎn)后，將車(chē)輛開(kāi)至安全位置停車(chē)系統，關(guān)閉蓄電池電源，拔掉BMS的MSD后，等待5min，測試母線(xiàn)電壓≤5V。翻起駕駛室，觀(guān)察電機控制器回路的高低壓線(xiàn)束，發(fā)現低壓線(xiàn)束絕緣皮磨損破裂，內部線(xiàn)束部分裸露，呈現發(fā)黑現象，故判斷電機控制器低壓線(xiàn)束絕緣失效。車(chē)輛在運行過(guò)程中經(jīng)過(guò)不平整路面或石子等造成車(chē)輛運動(dòng)時(shí)發(fā)生輕微的晃動(dòng)、振動(dòng)或跳動(dòng)，導致線(xiàn)束發(fā)生相對位移，從而使得線(xiàn)束破損處與金屬支架短時(shí)間的觸碰短接而引發(fā)絕緣故障，因此也造成此絕緣故障時(shí)有時(shí)無(wú)。

5安科瑞充電樁收費運營(yíng)云平臺解決方案

5.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營(yíng)云平臺系統通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統的電動(dòng)電動(dòng)自行車(chē)充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地數據采集和監控，實(shí)時(shí)監控充電樁運行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結算，資要管理、電能管理，明細查詢(xún)等。同時(shí)對充電機過(guò)溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過(guò)壓，欠壓，絕緣低各類(lèi)故障進(jìn)行預警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶(hù)通過(guò)微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

5.2應用場(chǎng)所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區等充電樁模式的充電基礎設施設計。

5.3系統結構

系統分為四層：

1）即數據采集層、網(wǎng)絡(luò )傳輸層、數據層和客戶(hù)端層。

2）數據采集層：包括電瓶車(chē)智能充電樁通訊協(xié)議為標準modbus-rtu。電瓶車(chē)智能充電樁用于采集充電回路的電力參數，并進(jìn)行電能計量和保護。

3）網(wǎng)絡(luò )傳輸層：通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò )將數據上傳至搭建好的數據庫服務(wù)器。

4）數據層：包含應用服務(wù)器和數據服務(wù)器，應用服務(wù)器部署數據采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數據服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

5）應客戶(hù)端層：系統管理員可在瀏覽器中訪(fǎng)問(wèn)電瓶車(chē)充電樁收費平臺。終端充電用戶(hù)通過(guò)刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

小區充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實(shí)時(shí)監控、交易管理、故障管理、統計分析、基礎數據管理等功能，同時(shí)為運維人員提供運維APP，充電用戶(hù)提供充電小程序。

5.4安科瑞充電樁云平臺系統功能

5.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況，對設備狀態(tài)、設備使用率、充電次數、充電時(shí)長(cháng)、充電金額、充電度數、充電樁故障等進(jìn)行統計顯示，同時(shí)可查看每個(gè)站點(diǎn)的站點(diǎn)信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統一管理小區充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

5.4.2實(shí)時(shí)監控

實(shí)時(shí)監視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過(guò)程中的充電電量、充電電壓電流，充電樁告警信息等。

5.4.3交易管理

平臺管理人員可管理充電用戶(hù)賬戶(hù)，對其進(jìn)行賬戶(hù)進(jìn)行充值、退款、凍結、注銷(xiāo)等操作，可查看小區用戶(hù)每日的充電交易詳細信息。

5.4.4故障管理

設備自動(dòng)上報故障信息，平臺管理人員可通過(guò)平臺查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運維人員可通過(guò)運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結果上報。充電用戶(hù)也可通過(guò)充電小程序反饋現場(chǎng)問(wèn)題。

5.4.5統計分析

通過(guò)系統平臺，從充電站點(diǎn)、充電設施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度，查詢(xún)充電交易統計信息、能耗統計信息等。

5.4.6基礎數據管理

在系統平臺建立運營(yíng)商戶(hù)，運營(yíng)商可建立和管理其運營(yíng)所需站點(diǎn)和充電設施，維護充電設施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng)，同時(shí)可管理在線(xiàn)卡用戶(hù)充值、凍結和解綁。

5.4.7運維APP

面向運維人員使用，可以對站點(diǎn)和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢(xún)流量卡使用情況、查詢(xún)充電\充值情況，進(jìn)行遠程參數設置，同時(shí)可接收故障推送

5.4.8充電小程序

面向充電用戶(hù)使用，可查看附近空閑設備，主要包含掃碼充電、賬戶(hù)充值，充電卡綁定、交易查詢(xún)、故障申訴等功能。

5.5系統硬件配置

6結論

絕緣性能要求是純電動(dòng)商用車(chē)電氣安全技術(shù)的關(guān)鍵，與車(chē)輛安全運行、駕乘人員生命安全息息相關(guān)。根據絕緣故障分類(lèi)，分析絕緣檢測原理，研究一種更為、準確判斷整車(chē)動(dòng)態(tài)絕緣故障的方法，即通過(guò)應用絕緣定位檢測技術(shù)來(lái)檢測和定位故障位置，取代常規的通過(guò)售后維修人員逐一閉斷每個(gè)高壓回路、檢測每根高壓線(xiàn)纜的繁瑣工作，節約售后維修成本，縮短售后維修時(shí)間。

當整車(chē)動(dòng)態(tài)絕緣故障出現且絕緣阻值低于絕緣檢測儀的預設閥值時(shí)，觸發(fā)絕緣檢測儀報警并發(fā)射電流向各高壓回路中的電流互感器，電流互感器實(shí)時(shí)反饋電流大小至絕緣故障定位儀，通過(guò)絕緣故障定位儀上顯示出現問(wèn)題的電流互感器支路，快速鎖定絕緣問(wèn)題所在。

通過(guò)實(shí)際案例的分析及應用，進(jìn)一步論述絕緣定位檢測技術(shù)在純電動(dòng)汽車(chē)絕緣檢測方法所具備的優(yōu)勢。

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