前面一篇文章主要整理了非工作狀態下，測量電動汽車絕緣電阻的方法。本文主要整理系統運行中，絕緣電阻檢測，監測相關技術方法。

在線監測，與離線檢測相比，主要需要解決兩個方面的問題，一個是系統正常工作狀態下，迴路內的工作電流、電壓不能對測量結果產生影響；另一個，最好需要明了清晰的確定絕緣故障的位置，為駕駛員和維修人員的後續工作打好基礎。

1 在線檢測方法

作者周啟晟，在它的文章《電動汽車高壓電連接與絕緣狀態參數在線監測》中，詳細介紹了如何實現在線監測動力電池系統絕緣薄弱點的方法。

1.1 前提條件

實現該方法，需要實現一個技術上的前提要求，管理系統必須實現同步採樣，這樣才能避免順序採樣帶來的因為電流變化造成的誤差。

1.2 理論基礎

電池包正負極端子對地絕緣電阻可以體現整個電池包的絕緣水平

SAE J2344和ISO 6469都提及，人體的安全電流，準確說是一般人類不會覺察到的電流等級是直流不大於10mA，交流不大於2mA。摺合成絕緣電阻，就是100Ω/V和500Ω/V。具體到動力電池系統，作為直流系統，要求其正負極輸出端對地絕緣電阻大於100Ω/V。

動力電池包對地絕緣電阻模型如上圖所示。圖中的R0、R1、……Rn表示電池包內檢測點對地絕緣電阻；V1、V2……Vn表示各個檢測點之間的電壓；絕緣電阻上流過的電流代表該點對地的漏電流。

運用上面模型，經推導可以得出，如果中間任意一個絕緣電阻的數值遠遠小於正常值，則電池包總正總負的對地絕緣電阻小於正常值。這個結論，可以作為監測電池包總正總負端子兩個點的絕緣情況，代表整個電池包的絕緣情況的理論基礎。

電池包正負極對地絕緣電阻的計算方式

這部分在昨天的文章《電動汽車，絕緣檢測方法》中有詳細介紹，此處不再贅述。

1.3 漏電位置定位方法

上面理論基礎中描述的方法，只能判斷出整個電池包有絕緣問題，卻無法指出具體出現問題的位置。作者在上述結論的基礎上進一步推導，得出了一個監測電池包內部絕緣詳細情形的方法。

依然是前面的模型，計算圖中A點位置左側的全部電阻組成的並聯電路的總電阻，推導得出，只要有1個電阻的阻值嚴重小於正常值，則整個左側並聯電路的總體阻值小於正常值。如果在系統運行過程中，同步採樣每個點的對地絕緣電阻，並實時推算每個點左側的迴路總電阻，從左向右，第一次測量到絕緣電阻數值過小的點就是絕緣薄弱點。

基於這種查找絕薄弱點的可能性，可以設定下面的絕緣監測策略。一般狀態下，按照普通方式，只實時監測電池包正負端子的絕緣電阻值。一旦發現阻值小於系統設定的下限，報警；並同時開始電池包內每個檢測點的同步檢測和計算，尋找絕緣薄弱點。直到完成定位，並把具體位置編號上傳給控制器。

2 絕緣電阻測量準確性

2.1誤差分析

上面圖中所示，是常用的一種電池包正負極端子對地絕緣電阻測試模型，以此為例分析絕緣電阻測量的誤差來源。

圖中RC1和RC2是已知阻值的標準電阻，Rp和Rn表示正極和負極對地絕緣電阻。開關S1和S2有閉合和斷開兩個狀態，由此電路可以出現4種不同的連接方式。從中選取2種出來，按照基爾霍夫電流定律列方程組，求解二元一次方程組，得到電池包正極和負極的對地絕緣電阻Rp和Rn。下面表達式，是選擇S1和S2全部斷開作為狀態1，S1閉合、S2斷開作為狀態2推導出來的表達式：

這個過程中，誤差可能的來源主要有三種，一種是標準電阻RC1和RC2的阻值誤差，另一種是Up和Un的測量誤差；第三種是選取的兩種狀態下，汽車迴路中電流的變化是否會對測量結果產生影響需要作出分析確認。第1、3兩項後面詳細說明，第2項，關於電壓測量，主要考慮電壓測量儀器在全量程內的等精度和每個狀態全部參數採樣的同步性。

2.2標準電阻的影響

根據誤差推導結果得出結論，標準電阻的自身精度直接等值帶入到絕緣電阻測量誤差中，並且，誤差的另外一項隨著標準電阻與絕緣電阻之間比值的增大而增加。進而得得知，標準電阻自身阻值越小，製造精度越高則絕緣電阻的測量精度越高。由於高壓系統的絕緣電阻精度是兆歐級別，標準電阻可以選幾百歐姆的電阻，實際上，標準電阻阻值足夠小，是影響測量精度的決定性因素。

但從系統絕緣性角度考慮，測量電阻又不能太小，否則，相當於把電源輸出端跟殼體短接在了一起。

2.3 電流波動對測量誤差的影響——為什麼必須同步採樣

電池包自身可以看做一個純電阻串聯一個電壓源的組合模型，其輸出的端電壓，是電壓源電勢減去內阻佔壓後的差值。當迴路內電流發生變化時，內阻佔壓會有所不同，這樣就使得，即使電量相同的電池包，電流增大的瞬間，其端電壓也會明顯下降。

觀察絕緣電阻的表達式可以發現，同一個開關狀態下測得的電壓值，都會同時出現在分子和分母兩個位置，如果是迴路中相同時刻得到的測量值，則電流波動造成的電壓測量變化可以被抵消。這就是為什麼要求必須同步採樣的原因。

3 一種在線絕緣監測系統概述

張向文，在他的文章《電動汽車動力電池絕緣電阻實時在線監測系統》中介紹了一個在線絕緣監測系統的框架。

與絕緣監測相關的硬體模塊

絕緣監測系統作為高壓安全管理系統的一個組成部分存在。如下圖所示，整個系統由絕緣電阻測量電路，主控制器，報警系統，系統觸摸屏和手機APP共同組成。

絕緣電阻監測硬體電路示意圖如下圖所示，用於組成測試迴路的標準電阻是R1、R2、R3、R4。K1、K2、K3、K4是繼電器，其中K3、K4是雙向繼電器。通過同時閉合K3、K4，獲得一次電池總正總負絕緣電阻的測量值，然後繼電器向另一側閉合，又獲得一次測量值，兩次測量後，比較總正和總負的絕緣電阻值的大小，檢查大小對比關係是否保持一致。如果一致，則選擇絕緣測量值小的一側作為系統對地的絕緣電阻值。

控制器接收電壓採樣系統上報信息、採集到的電壓測量數據，計算系統絕緣電阻，並與預設閾值比較。

與絕緣監測相關的軟體模塊

軟體系統包括主程序、電壓檢測程序模塊、數據處理程序模塊、觸摸屏觸控和顯示程序模塊、等級報警程序模塊、CAN通訊程序模塊、安卓手機APP模塊。

主程序對各個程序模塊初始化和寄存器配置；電壓檢測模塊，採樣並收集數據，取幾次採樣的平均值作為採樣結果，在初步比較正負極對地絕緣電阻後，確定為哪一側配置測量電阻；數據處理模塊，處理檢測模塊傳遞的數據，以符合向外傳遞數據的格式要求；報警程序和報警裝置，在主控制器對絕緣電阻進行判斷以後，如果超過限值，則報警裝置執行報警動作；手機APP，駕駛員通過APP可以在上車前看到絕緣監測的結果。

參考資料

1 周啟晟，電動汽車高壓電連接與絕緣狀態參數在線監測；

2 葉方標，電動汽車絕緣電阻測量及其誤差分析；

3 張向文，電動汽車動力電池絕緣電阻實時在線監測系統；

4 黃勇，電動汽車電氣絕緣檢測方法的研究；

5 趙春明，電動汽車高壓電系統狀態參數在線監測；

6 劉寧，純電動汽車絕緣故障的診斷及排查；

7 劉廣敏，電動汽車動力鋰電池在線絕緣電阻檢測方法研究；

（圖片來自互聯網公開資料）

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