安科瑞 劉邁

　　摘要：純電動商用車的工作環(huán)境存在路況復(fù)雜,、工況惡劣等情況，導(dǎo)致整車電氣設(shè)備的磨損速率加快,，造成電氣設(shè)備絕緣電阻持續(xù)下降,，如不及時處理，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(yīng)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(tǒng)，連接并安裝在整車的各組高壓回路,。通過該系統(tǒng)電流信號的實(shí)時傳輸,，快速準(zhǔn)確定位故障回路，鎖定故障位置,。此技術(shù)為售后市場絕緣故障車輛的排查提供一種快速,、準(zhǔn)確的解決方案。

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

　　1.引言

　　整車安裝著一套絕緣監(jiān)測及報(bào)警系統(tǒng),，該系統(tǒng)是通過整車電池管理系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測模塊實(shí)時監(jiān)控整車電器系統(tǒng)的絕緣阻值,，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的絕緣阻值低于預(yù)設(shè)閥值時，該模塊向整車控制器上報(bào)絕緣故障,，并通過儀表顯示的方式發(fā)出聲光報(bào)警,。該系統(tǒng)僅能判斷車輛存在絕緣故障,，但無法鎖定故障回路，通常需要專業(yè)技術(shù)人員使用萬用表對整車所有電氣回路逐一排查,，整個檢修過程需要花費(fèi)大量時間,，嚴(yán)重影響檢修效率。

　　2純電動商用車絕緣檢測原理

　　純電動商用車的高壓系統(tǒng)框架主要由動力電池,、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)（電動轉(zhuǎn)向油泵,、電動空氣壓縮機(jī),、電動空調(diào)壓縮機(jī)、汽車加熱器）組成,。這些核心部件通過串聯(lián)或并聯(lián)的方式構(gòu)成一個且安全的系統(tǒng),。動力電池系統(tǒng)主要是通過Pack電池包串、并聯(lián)的方式組成,，以提供滿足整車所需的電壓和電量。電池管理系統(tǒng)主要是對Pack電池包進(jìn)行實(shí)時監(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)主要是對驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行控制,，通過接收高壓配電系統(tǒng)輸出的高壓直流電，將其轉(zhuǎn)換為交流,，驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動為車輛提供動力,。高壓輔助系統(tǒng)是通過串聯(lián)或并聯(lián)的方式連接各種高壓設(shè)備，如電動轉(zhuǎn)向油泵,、電動空氣壓縮機(jī),、電動空調(diào)壓縮機(jī)、汽車加熱器等,，實(shí)現(xiàn)整車轉(zhuǎn)向,、制動、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)系使得純電動汽車高壓系統(tǒng)能夠,、安全地運(yùn)行，為車輛提供穩(wěn)定且可靠的動力支持,。同時,，電池管理系統(tǒng)對整個系統(tǒng)的監(jiān)控和保護(hù)也確保了車輛在各種工況下的安全性和穩(wěn)定性。

　　純電動商用車的整車絕緣監(jiān)測一般由BMS執(zhí)行,，通常的檢測方法為電橋平衡法,。當(dāng)整車電器系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備、附件或線束發(fā)生絕緣,、短路等故障時,，BMS的絕緣監(jiān)測模塊會通過對接觸器觸點(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(bào)絕緣故障,，并通過儀表顯示的方式發(fā)出聲光報(bào)警以提示駕駛員,，嚴(yán)重故障則通過整車控制器下發(fā)整車下電或停車的指令。

　　3絕緣檢測定位技術(shù)

　　絕緣檢測定位系統(tǒng)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(tǒng),，其工作原理是絕緣檢測儀與整車控制器連接，通過整車控制器實(shí)時讀取BMS內(nèi)絕緣檢測模塊向整車控制器發(fā)送的絕緣阻值,；當(dāng)絕緣檢測儀讀取的整車絕緣阻值低于預(yù)設(shè)閥值時,，絕緣監(jiān)視儀報(bào)警，并通過其內(nèi)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)時顯示各支路電流互感器反饋的電流信號，通過電流信號顯示,，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：

　　導(dǎo)通電流,。由于車輛電氣系統(tǒng)中的絕緣材料老化,、損壞或制造工藝問題導(dǎo)致的絕緣性能下降，通常會導(dǎo)致車輛電氣系統(tǒng)出現(xiàn)漏電或短路等問題,。在這種情況下,，電流可能會變大，因?yàn)槁╇娀蚨搪窌?dǎo)致電流不經(jīng)過負(fù)載而直接流回電源,，形成無效電流,。

　　導(dǎo)通電流減小。由于車輛電氣系統(tǒng)中的絕緣材料受到振動,、摩擦,、高溫等因素的影響，導(dǎo)致絕緣性能下降,。在這種情況下,，電流可能會變小,，因?yàn)榻^緣性能下降可能導(dǎo)致電路中的電阻增加，從而限制電流的通過,。

　　因此,，絕緣故障的產(chǎn)生勢必會導(dǎo)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(tǒng)中的電流互感器可實(shí)時監(jiān)測整車各高壓支路中的電流信號大小,，通過比較回路電流與初始設(shè)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：

　　絕緣監(jiān)視儀,。每個中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)在線檢測被測系統(tǒng)的對地阻值，當(dāng)阻值低于預(yù)設(shè)的閾值,，絕緣監(jiān)視儀報(bào)警并發(fā)射定位電流,，觸發(fā)絕緣故障定位儀工作。

　　絕緣故障定位儀,。一個絕緣故障定位儀可以檢測多個測量通道,，當(dāng)絕緣監(jiān)視儀報(bào)警后觸發(fā)工作，配合電流互感器找出絕緣故障回路,。

　　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(jù)被監(jiān)測線纜的外徑選擇電流互感器規(guī)格。

　　4應(yīng)用案例分析

　　國內(nèi)某品牌純電動載貨車是2022年生產(chǎn),，累計(jì)行駛里程超過2萬公里,。車主反饋，在車輛運(yùn)行過程中多次偶發(fā)儀表盤絕緣故障報(bào)警和維修提示燈亮起,，但未出現(xiàn)車輛限功率,、限速以及強(qiáng)制下電停車的情況；經(jīng)車主嘗試鑰匙重復(fù)上電,、斷電操作,，故障報(bào)警燈和維修提示燈自行消失，車輛正常運(yùn)行一段時間后該現(xiàn)象又偶然出現(xiàn),。

　　專業(yè)技術(shù)人員到達(dá)現(xiàn)場后,，啟動車輛后，儀表的絕緣故障報(bào)警和維修提示燈亮,，反應(yīng)該車輛確實(shí)存在絕緣故障,，且說明整車BMS的絕緣檢測模塊正常工作。車輛原地怠速一段時間后,，儀表的絕緣故障報(bào)警和維修提升燈自行消失,，說明此輛車存在的絕緣故障為動態(tài)故障,。

　　若采用常規(guī)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高壓回路,，并數(shù)次啟斷電源,，從而找出故障回路，且動態(tài)故障可能因車輛靜止停放或斷電后重啟無法再現(xiàn),，造成整個售后維修時間長,、效率低。

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

　　在BMS中裝配MSD后,，車輛啟動并上高壓,，開始路試測試。車輛運(yùn)行20min時,，儀表絕緣故障燈亮起,，同時與整車控制器連接的絕緣監(jiān)視儀報(bào)警，觀察絕緣故障定位儀上顯示各支路的電流信號,，發(fā)現(xiàn)裝配在電機(jī)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(jī)控制器回路。

　　鎖定絕緣故障點(diǎn)后,，將車輛開至安全位置停車系統(tǒng),，關(guān)閉蓄電池電源，拔掉BMS的MSD后,，等待5min,，測試母線電壓≤5V。翻起駕駛室,，觀察電機(jī)控制器回路的高低壓線束,，發(fā)現(xiàn)低壓線束絕緣皮磨損破裂，內(nèi)部線束部分裸露,，呈現(xiàn)發(fā)黑現(xiàn)象,，故判斷電機(jī)控制器低壓線束絕緣失效,。車輛在運(yùn)行過程中經(jīng)過不平整路面或石子等造成車輛運(yùn)動時發(fā)生輕微的晃動、振動或跳動,，導(dǎo)致線束發(fā)生相對位移,，從而使得線束破損處與金屬支架短時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有時無,。

　　5安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺解決方案

　　5.1概述

　　AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的電動電動自行車充電站以及各個充電整法行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控,，實(shí)時監(jiān)控充電樁運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù),、支付管理,，交易結(jié)算，資要管理,、電能管理,，明細(xì)查詢等。同時對充電機(jī)過溫保護(hù),、漏電,、充電機(jī)輸入/輸出過壓，欠壓,，絕緣低各類故障進(jìn)行預(yù)警,；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng),，用戶通過微信,、支付寶，云閃付掃碼充電,。

　　5.2應(yīng)用場所

　　適用于民用建筑,、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū),、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體,、學(xué)校,、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)。

　　5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)分為四層：

　　1）即數(shù)據(jù)采集層,、網(wǎng)絡(luò)傳輸層,、數(shù)據(jù)層和客戶端層。

　　2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu,。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù),，并進(jìn)行電能計(jì)量和保護(hù)。

　　3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,。

　　4）數(shù)據(jù)層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器,，應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù),、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實(shí)時數(shù)據(jù)庫,、歷史數(shù)據(jù)庫,、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

　　5）應(yīng)客戶端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費(fèi)平臺,。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動充電,。

　　小區(qū)充電平臺功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實(shí)時監(jiān)控,、交易管理,、故障管理、統(tǒng)計(jì)分析,、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能,，同時為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP，充電用戶提供充電小程序,。

　　5.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)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(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率,、充電次數(shù),、充電時長、充電金額,、充電度數(shù),、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示，同時可查看每個站點(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(tǒng)一管理小區(qū)充電樁,，查看設(shè)備使用率,，合理分配資源。

　　5.4.2實(shí)時監(jiān)控

　　實(shí)時監(jiān)視充電設(shè)施運(yùn)行狀況,，主要包括充電樁運(yùn)行狀態(tài),、回路狀態(tài)、充電過程中的充電電量,、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賬戶，對其進(jìn)行賬戶進(jìn)行充值,、退款,、凍結(jié)、注銷等操作,，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細(xì)信息,。

5.4.4故障管理

　　設(shè)備自動上報(bào)故障信息，平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理,，同時運(yùn)維人員可通過運(yùn)維APP收取故障推送,，運(yùn)維人員在運(yùn)維工作完成后將結(jié)果上報(bào)。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題,。

5.4.5統(tǒng)計(jì)分析

　　通過系統(tǒng)平臺,，從充電站點(diǎn)、充電設(shè)施,、,、充電時間、充電方式等不同角度,，查詢充電交易統(tǒng)計(jì)信息,、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。

5.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

　　在系統(tǒng)平臺建立運(yùn)營商戶,，運(yùn)營商可建立和管理其運(yùn)營所需站點(diǎn)和充電設(shè)施,，維護(hù)充電設(shè)施信息、價格策略,、折扣,、優(yōu)惠活動，同時可管理在線卡用戶充值,、凍結(jié)和解綁,。

5.4.7運(yùn)維APP

　　面向運(yùn)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,、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況,，進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置,，同時可接收故障推送

5.4.8充電小程序

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

5.5系統(tǒng)硬件配置

　　6結(jié)論

　　絕緣性能要求是純電動商用車電氣安全技術(shù)的關(guān)鍵,，與車輛安全運(yùn)行,、駕乘人員生命安全息息相關(guān)。根據(jù)絕緣故障分類,，分析絕緣檢測原理,，研究一種更為、準(zhǔn)確判斷整車動態(tài)絕緣故障的方法,，即通過應(yīng)用絕緣定位檢測技術(shù)來檢測和定位故障位置,，取代常規(guī)的通過售后維修人員逐一閉斷每個高壓回路、檢測每根高壓線纜的繁瑣工作,，節(jié)約售后維修成本,，縮短售后維修時間。

　　當(dāng)整車動態(tài)絕緣故障出現(xiàn)且絕緣阻值低于絕緣檢測儀的預(yù)設(shè)閥值時,，觸發(fā)絕緣檢測儀報(bào)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)時反饋電流大小至絕緣故障定位儀，通過絕緣故障定位儀上顯示出現(xiàn)問題的電流互感器支路,，快速鎖定絕緣問題所在,。

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

　　參考文獻(xiàn)：

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