纯电动商用车绝缘检测定位技术的应用与研究

安科瑞直发 2024-12-05 314

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安科瑞鲁一扬15821697760

摘要：纯电动商用车工作路况复杂、工况恶劣，致使电气设备绝缘电阻下降，存在安全隐患。本文从绝缘故障检测原理入手，探讨一种绝缘检测定位技术。该技术借助由绝缘检测仪、电流发射器、电流互感器和绝缘故障定位仪构成的低压信号传输系统，连接整车高压回路，依据电流信号实时传输锁定故障回路与位置，为售后绝缘故障排查提供快速精准方案。

关键词：纯电动汽车；商用车；绝缘检测；定位技术

1.引言

纯电动商用车配备的绝缘监测及报警系统，虽能通过电池管理系统（BMS）的绝缘监测模块监控整车电器系统绝缘阻值，在阻值低于预设阈值时上报故障并声光报警，但无法确定故障回路。售后排查常需专业人员用万用表对所有电气回路逐一检查，耗时久、效率低。

2纯电动商用车绝缘检测原理

纯电动商用车高压系统涵盖动力电池、BMS、高压配电、电机控制系统及高压辅助系统等核心部件，它们串联或并联构建成安全系统。动力电池由 Pack 电池包串并联组成，提供所需电压与电量；BMS 监控 Pack 电池包的电压、电流、温度等参数，保障其安全运行并合理分配电量消耗；高压配电系统分配电能并实现电压转换与交直流转换；电机控制系统将高压直流电转换为交流电驱动电机；高压辅助系统连接各类高压设备实现相应功能。
整车绝缘监测多由 BMS 执行电桥平衡法。当设备、附件或线束发生绝缘、短路故障时，BMS 绝缘监测模块综合接触器触点及控制指令判定，向整车控制器（VCU）上报故障并报警提示驾驶员，严重时 VCU 下发整车下电或停车指令。

3绝缘检测定位技术

绝缘检测定位系统包含绝缘检测仪、电流互感器与绝缘故障定位仪组成的信号传输系统。绝缘检测仪连接整车控制器，读取 BMS 绝缘检测模块发送的绝缘阻值，当低于阈值时，绝缘监视仪报警并让电流发射器向电流互感器发射测试电流信号，该信号反馈至绝缘故障定位仪，通过各支路电流互感器反馈的电流信号锁定绝缘故障支路。
电流互感器反馈的异常电流信号有两种情况：一是导通电流变大，因绝缘材料老化、损坏或制造工艺问题致绝缘性能下降，引发漏电或短路，使电流不经负载直接流回电源；二是导通电流减小，由于绝缘材料受振动、摩擦、高温等影响，绝缘性能下降导致电路电阻增加，限制电流通过。
各部件工作原理如下：

绝缘监视仪：在线检测被测系统对地阻值，低于阈值时报警并发射定位电流触发绝缘故障定位仪。

绝缘故障定位仪：可检测多个测量通道，被触发后配合电流互感器找出绝缘故障回路。

电流互感器：安装于待检测支路，依被监测线缆外径选规格，与绝缘故障定位仪协同找出故障回路。

4应用案例分析

某品牌 2022 年生产的纯电动载货车，累计行驶超 2 万公里，运行中多次出现仪表盘绝缘故障报警与维修提示灯亮起，但无车辆限功率、限速或强制下电停车情况，经车主操作故障灯有时自行消失后又重现。
售后人员到达现场，启动车辆发现仪表报警，表明 BMS 绝缘检测模块正常工作；车辆怠速后报警消失，说明是动态绝缘故障。若采用常规检测手段，需逐一拆装高压回路、多次启断电源排查，且动态故障可能因车辆静止或断电重启而消失，导致维修时间长、效率低。
于是采用绝缘检测定位技术。整车熄火、关闭蓄电池电源、拔掉 BMS 的 MSD 并等待 5 分钟使测试母线电压≤5V 后，连接绝缘检测仪与整车控制器，将电流互感器卡套固定在各高压回路上，构建电流信号传输回路。车辆启动上高压路试，运行 20 分钟时仪表绝缘故障灯亮，绝缘监视仪报警，观察绝缘故障定位仪显示，发现电机控制器回路电流互感器反馈电流信号异常，锁定故障点位于该回路。
锁定后，将车辆停至安全处，重复上述断电操作。检查电机控制器回路高低压线束，发现低压线束绝缘皮磨损破裂，内部线束裸露发黑，判断为低压线束绝缘失效。车辆运行时因路面不平整或石子碰撞，使线束晃动、振动或跳动，致破损处与金属支架短接引发绝缘故障，造成故障时有时无。

5安科瑞充电桩收费运营云平台解决方案

5.1概述

AcrelCloud - 9000 安科瑞充电桩收费运营云平台运用物联网技术，对电动自行车充电站及各充电桩进行数据采集与监控，涵盖充电服务、支付管理、交易结算、资产管理、电能管理、明细查询等功能。同时对充电机过温、漏电、过压、欠压、绝缘低等故障预警。充电桩支持以太网、4G 或 WIFI 接入互联网，用户可通过微信、支付宝、云闪付扫码充电。

5.2应用场所

适用于民用建筑、一般工业建筑、居住小区、实业单位、商业综合体、学校、园区等充电桩模式的充电基础设施设计。

5.3系统结构

系统分为四层：

分为数据采集层、网络传输层、数据层和客户端层。数据采集层的电瓶车智能充电桩采用标准 modbus - rtu 通讯协议，采集充电回路电力参数并计量保护；网络传输层经 4G 网络上传数据至数据库服务器；数据层含应用服务器与数据服务器，前者部署数据采集服务、WEB 网站，后者部署实时、历史、基础数据库；客户端层允许系统管理员在浏览器访问收费平台，终端用户刷卡扫码启动充电。小区充电平台具备智能化大屏、实时监控、交易管理、故障管理、统计分析、基础数据管理等功能，还为运维人员提供 APP，为充电用户提供小程序。

5.4安科瑞充电桩云平台系统功能

5.4.1智能化大屏

展示站点分布，统计设备状态、使用率、充电次数、时长、金额、度数、故障等，可查看站点详细信息，统一管理充电桩，合理分配资源。

5.4.2实时监控

实时监视充电设施运行状况，主要包括充电桩运行状态、回路状态、充电过程中的充电电量、充电电压电流，充电桩告警信息等。

5.4.3交易管理

平台管理人员可管理充电用户账户，对其进行账户进行充值、退款、冻结、注销等操作，可查看小区用户每日的充电交易详细信息。

5.4.4故障管理

设备自动上报故障信息，平台管理人员可通过平台查看故障信息并进行派发处理，同时运维人员可通过运维APP收取故障推送，运维人员在运维工作完成后将结果上报。充电用户也可通过充电小程序反馈现场问题。

5.4.5统计分析

通过系统平台，从充电站点、充电设施、、充电时间、充电方式等不同角度，查询充电交易统计信息、能耗统计信息等。

5.4.6基础数据管理

在系统平台建立运营商户，运营商可建立和管理其运营所需站点和充电设施，维护充电设施信息、价格策略、折扣、优惠活动，同时可管理在线卡用户充值、冻结和解绑。

5.4.7运维APP

面向运维人员使用，可以对站点和充电桩进行管理、能够进行故障闭环处理、查询流量卡使用情况、查询充电充值情况，进行远程参数设置，同时可接收故障推送

5.4.8充电小程序

面向充电用户使用，可查看附近空闲设备，主要包含扫码充电、账户充值，充电卡绑定、交易查询、故障申诉等功能。

5.5系统硬件配置

类型	型号	图片	功能
安科瑞充电桩收费运营云平台	AcrelCloud-9000		安科瑞响应节能环保、绿色出行的号召，为广大用户提供慢充和快充两种充电方式壁挂式、落地式等多种类型的充电桩，包含智能7kW交流充电桩，30kW壁挂式直流充电桩，智能60kW/120kW直流一体式充电桩等来满足新能源汽车行业快速、经济、智能运营管理的市场需求，提供电动汽车充电软件解决方案，可以随时随地享受便捷安全的充电服务，微信扫一扫、微信公众号、支付宝扫一扫、支付宝服务窗，充电方式多样化，为车主用户提供便捷、安全的充电服务。实现对动力电池快速、安全、合理的电量补给，能计时，计电度、计金额作为市民购电终端，同时为提高公共充电桩的效率和实用性。
互联网版智能交流桩	AEV-AC007D		额定功率7kW，单相三线制，防护等级IP65，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用。通讯方：4G/wifi/蓝牙支持刷卡，扫码、免费充电可选配显示屏
互联网版智能直流桩	AEV-DC030D		额定功率30kW，三相五线制，防护等级IP54，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用通讯方式：4G/以太网支持刷卡，扫码、免费充电
互联网版智能直流桩	AEV-DC060S		额定功率60kW，三相五线制，防护等级IP54，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用通讯方式：4G/以太网支持刷卡，扫码、免费充电
互联网版智能直流桩	AEV-DC120S		额定功率120kW，三相五线制，防护等级IP54，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用通讯方式：4G/以太网支持刷卡，扫码、免费充电
10路电瓶车智能充电桩	ACX10A系列		10路承载电流25A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率5500W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。 ACX10A-TYHN：防护等级IP21，支持投币、刷卡，扫码、免费充电 ACX10A-TYN：防护等级IP21，支持投币、刷卡，免费充电 ACX10A-YHW：防护等级IP65，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX10A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX10A-YW：防护等级IP65，支持刷卡、免费充电 ACX10A-MW：防护等级IP65，仅支持免费充电
2路智能插座	ACX2A系列		2路承载电流20A，单路输出电流10A，单回路功率2200W，总功率4400W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别，报警上报。 ACX2A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡、扫码充电 ACX2A-HN：防护等级IP21，支持扫码充电 ACX2A-YN：防护等级IP21，支持刷卡充电
20路电瓶车智能充电桩	ACX20A系列		20路承载电流50A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率11kW。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别，报警上报。 ACX20A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX20A-YN：防护等级IP21，支持刷卡，免费充电
落地式电瓶车智能充电桩	ACX10B系列		10路承载电流25A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率5500W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。 ACX10B-YHW：户外使用，落地式安装，包含1台主机及5根立柱，支持刷卡、扫码充电,不带广告屏 ACX10B-YHW-LL：户外使用，落地式安装，包含1台主机及5根立柱，支持刷卡、扫码充电。液晶屏支持U盘本地投放图片及视频广告
绝缘监测仪	AIM-D100		AIM-D100系列直流绝缘监测仪可以应用在15~1500V的直流系统中，用于在线监测直流不接地系统正负极对地绝缘电阻，当绝缘电阻低于设定值时，发出预警或报警信号。
绝缘监测仪	AIM-D100-T		AIM-D100-T系列直流绝缘监测仪可以应用在10~1000V的直流系统中，用于在线监测直流不接地系统正负极对地绝缘电阻，当绝缘电阻低于设定值时，发出预警或报警信号。
智能边缘计算网关	ANet-2E4SM		4路RS485串口，光耦隔离，2路以太网接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、从）、104（主、从）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模块）输入电源：DC12V～36V。支持4G扩展模块，485扩展模块。
	扩展模块ANet-485		M485模块：4路光耦隔离RS485
	扩展模块ANet-M4G		M4G模块：支持4G全网通
导轨式单相电表	ADL200		单相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，输入电流：10（80）A；电能精度：1级支持Modbus和645协议证书：MID/CE认证
导轨式电能计量表	ADL400		三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，分相总有功电能，总正反向有功电能统计，总正反向无功电能统计；红外通讯；电流规格：经互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功电能精度0.5S级，无功电能精度2级证书：MID/CE认证
无线计量仪表	ADW300		三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，有功电能计量（正、反向）、四象限无功电能、总谐波含量、分次谐波含量（2～31次）；A、B、C、N四路测温；1路剩余电流测量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD显示；有功电能精度：0.5S级（改造项目）证书：CPA/CE认证
导轨式直流电表	DJSF1352-RN		直流电压、电流、功率测量，正反向电能计量，复费率电能统计，SOE事件记录:8位LCD显示:红外通讯:电压输入*大1000V，电流外接分流器接入(75mV)或霍尔元件接入(0-5V);电能精度1级，1路485通讯，1路直流电能计量AC/DC85-265V供电证书：MID/CE认证
面板直流电表	PZ72L-DE		直流电压、电流、功率测量，正反向电能计量:红外通讯:电压输入*大1000V，电流外接分流器接入·(75mV)或霍尔元件接入(0-20mA0-5V);电能精度1级证书：CE认证
电气防火限流式保护器	ASCP200-63D		导轨式安装，可实现短路限流灭弧保护、过载限流保护、内部超温限流保护、过欠压保护、漏电监测、线缆温度监测等功能;1路RS485通讯，1路NB或4G无线通讯(选配);额定电流为0~63A，额定电流菜单可设。
开口式电流互感器	AKH-0.66/K		AKH-0.66K系列开口式电流互感器安装方便，无须拆一次母线，亦可带电操作，不影响客户正常用电，可与继电器保护、测量以及计量装置配套使用。
霍尔传感器	AHKC		霍尔电流传感器主要适用于交流、直流、脉冲等复杂信号的隔离转换，通过霍尔效应原理使变换后的信号能够直接被AD、DSP、PLC、二次仪表等各种采集装置直接采集和接受，响应时间快，电流测量范围宽精度高，过载能力强，线性好，抗干扰能力强。
智能剩余电流继电器	ASJ		该系列继电器可与低压断路器或低压接触器等组成组合式的剩余电流动作保护器，主要适用于交流50Hz，额定电压为400V及以下的TT或TN系统配电线路，防止接地故障电流引起的设备和电气火灾事故，也可用于对人身触电危险提供间接接触保护。