相對于車載低壓系統(tǒng)和車體絕緣，電動汽車的電驅(qū)動系統(tǒng)具有高電壓和大電流的動力電路。電驅(qū)動系統(tǒng)與工業(yè)電機(jī)系統(tǒng)相比工作環(huán)境較為惡劣，高壓系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)也會受到環(huán)境因素的影響。

例如，在電應(yīng)力和熱應(yīng)力的作用下高壓系統(tǒng)絕緣材料的性能會發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電纜的絕緣強(qiáng)度下降；化學(xué)液體附著在絕緣材料表面而產(chǎn)生的氧化和分解等化學(xué)反應(yīng)會改變材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)而導(dǎo)致絕緣老化；汽車的振動造成電纜的磨損以及低溫環(huán)境下絕緣材料變硬變脆，會使絕緣材料物理結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致發(fā)生絕緣失效故障。絕緣失效不僅會對電氣系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生影響，更嚴(yán)重的是會發(fā)生人體觸電的危險(xiǎn)。

對于絕緣故障，目前的電動汽車主要采用的是被動式觸電防護(hù)措施，而對于絕緣狀態(tài)監(jiān)測這類主動式防護(hù)措施尚處在研發(fā)及樣車實(shí)驗(yàn)階段。目前已經(jīng)有幾種適用于電驅(qū)動系統(tǒng)的絕緣在線檢測方法。

例如：平衡電橋法是在正負(fù)母線上構(gòu)建一個由等效電阻組成的電橋，當(dāng)絕緣電阻發(fā)生不對稱時，電橋失去平衡進(jìn)而產(chǎn)生絕緣警告。平衡電橋法電路設(shè)計(jì)簡單便于實(shí)現(xiàn)，但在檢測功能上只能實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)接地故障檢測，不能確定對地絕緣電阻的大小，在發(fā)生正負(fù)極母線絕緣電阻同時下降的情況時無法檢測。切換電橋法通過開關(guān)切換改變母線對地的絕緣電阻狀態(tài)，計(jì)算出正負(fù)母線對地的絕緣電阻值，而電阻阻值的選取對檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度影響較大，而且可能會出現(xiàn)母線對地絕緣電阻降低的風(fēng)險(xiǎn)。

上述兩種在線檢測方法在電驅(qū)動系統(tǒng)運(yùn)行過程中，受到高壓設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾會降低檢測精度，出現(xiàn)誤報(bào)絕緣故障的情況。

為了提高絕緣在線監(jiān)測的抗干擾能力，文獻(xiàn)[7]通過隔離變壓器分別給正負(fù)母線與地之間注入700V直流高壓，并通過測量分壓電阻壓降，對比分壓比來計(jì)算正負(fù)母線對地絕緣電阻，同時也解決了電橋法在電源開路狀態(tài)下無法檢測絕緣電阻的問題。

文獻(xiàn)[8]考慮到直流注入信號發(fā)生電路對系統(tǒng)電路的干擾，采用切換橋式法和高壓信號注入法結(jié)合的方式，在開路時采用高壓信號注入法，電驅(qū)動系統(tǒng)工作時采用切換電橋法，雖然可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時檢測，但仍然存在電磁干擾對測量的影響。

還有利用信號發(fā)生器向直流母線中注入2～10Hz信號的低頻信號檢測法，向直流母線中注入幅值相等的變頻信號，通過建立各頻率的方程，得出精度較高的母線對地絕緣電阻，而獲得這樣的結(jié)果需要對檢測信號進(jìn)行小波變換和信號提取等復(fù)雜的運(yùn)算，對檢測系統(tǒng)的處理器性能要求較高。

直流漏電流檢測法可以不向直流母線中注入任何信號，直流量的測量結(jié)果不受母線對地寄生電容的影響，實(shí)現(xiàn)了母線漏電流的隔離檢測。但是漏電流傳感器在電動汽車復(fù)雜的電磁環(huán)境下產(chǎn)生的溫漂和零漂問題，也會降低絕緣電阻的測量準(zhǔn)確度，在應(yīng)用中還需進(jìn)一步改進(jìn)。

鑒于此，本文提出了一種結(jié)構(gòu)簡單且抗干擾能力強(qiáng)的絕緣在線監(jiān)測方法。

圖1 高壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖9 絕緣檢測實(shí)驗(yàn)平臺

結(jié)論

本文通過對電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)分析，提出了一種電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng)絕緣檢測方法，實(shí)現(xiàn)了對絕緣電阻的在線提取，提出了零矢量狀態(tài)下絕緣檢測方法，避免了電驅(qū)動系統(tǒng)中共模干擾的影響。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法在電驅(qū)動系統(tǒng)運(yùn)行過程中對絕緣狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測的可行性和準(zhǔn)確性。