充電樁的絕緣電阻檢測和充電過程的

充電樁的絕緣電阻檢測和充電過程的...編者：汪進進郵箱：wangjj@深圳市高斯寶電氣技術有限公司新能源事業(yè)部按語：為什么說充電過程的絕緣電阻檢測是個“軟柿子”？因為測量絕緣電阻的方法太大，具體到充電樁的產(chǎn)品方案成本差別很大。而且，檢測的結果誤差大小難以界定。本文總結了業(yè)內(nèi)三種絕緣檢測的方案，整理了三種絕緣電阻檢測的方法。分享了一篇譯文。在國家標準GB/T18487.1-2015，《電動汽車傳導充電系統(tǒng)第1部分：通用要求》中給出了“絕緣電阻”的檢測標準：在供電設備非電氣連接的各帶電回路之間，各獨立帶電回路與地（金屬外殼）之間按表2規(guī)定施加直流電壓，絕緣電阻應不小于10M歐。在充電樁和充電模塊的第三方型式試驗中，都會檢測這個項目。這是采用專門的耐壓測試儀、充電樁不帶電的前提下進行檢測的。這個檢測項目在業(yè)內(nèi)沒有任何異議。在“充電樁之芯及其它”系列之八中，我們也多次提到了“絕緣檢測”，感興趣的朋友請點擊閱讀→《直流充電樁充電過程詳述（下·專業(yè)版-002）：充電握手，絕緣檢測和電壓泄放，握手辨識，控制時序從T4到T11》。在充電過程中，前期由充電樁負責充電系統(tǒng)的絕緣檢測，后期由電動汽車負責。整個充電過程中，“絕緣”是否良好，關乎安全，須臾不能放松警惕。這種充電過程中絕緣性能的檢測是如何進行的？標準18487.1中惜字如金，在附錄B的表B.2中給出了下面這段說明：標準是如此惜字如金?？偨Y幾點：1，絕緣檢測原理上所需要的高壓是由充電模塊產(chǎn)生的。

為了實現(xiàn)絕緣檢測，充電過程中有嚴格的時序安排。充電模塊在給電池充電前有專門的、為了實現(xiàn)絕緣檢測的“開機到關機”過程。

用于絕緣檢測的電壓大小在標準上也有定義：取BMS給出的最高允許充電總電壓和充電模塊輸出額定電壓的較小值。2，分別檢測正、負對PE的絕緣電阻，取較小值作為判斷依據(jù)。3，由于用來做絕緣檢測的高壓是不固定的，所以絕緣電阻的判斷依據(jù)不是一個絕對的電阻值？標準中給出，R>500歐/V，我理解為：如果模塊輸出電壓為500V，那么測試出來的絕緣電阻應大于25M歐才是安全的？在目前的充電樁行業(yè)，有三種方案實現(xiàn)這種帶電狀態(tài)下的在線絕緣檢測：1，

將絕緣檢測功能完全做進了充電樁控制器里面，就是說充電樁控制器有端口用來作為高壓強電的輸入。2，將絕緣檢測電路單獨做成一個電路板，安裝在充電樁上面，通過RS485將絕緣電阻的測試結果送給充電樁控制器。3，購買現(xiàn)成的絕緣檢測模塊。絕緣檢測模塊通過RS485將測試結果送給充電樁控制器。

我竊以為，上述三種方案都是可行的，因為標準中沒有規(guī)定該怎樣實現(xiàn)這種絕緣檢測。甚至標準中也沒有提出是采用哪種檢測方法，譬如是才有平衡電橋法還是非平衡電橋法？檢測的誤差允許多大？

標準上的寬松給業(yè)內(nèi)人士帶來了困惑，也導致很多人認為充電過程中的這個步驟就是那么個意思。這個絕緣檢測步驟實質(zhì)上成了個“軟柿子”！在充電樁成本不敏感的情況下，一般都采用第3種方案。購買絕緣檢測模塊需要300元-500元的成本。如果充電樁的成本變得敏感，利用充電樁控制器自身的嵌入式計算功能，通過搭建外圍電路來檢測絕緣電阻也并不是很難的事情。采用方案1和2的成本和方案3相比幾乎忽略不計。回到技術本身，不管采用哪種方案，具體絕緣電阻檢測方法的工作原理和實現(xiàn)電路是什么樣子的呢?

這看起來是一個簡單的問題，但真的為此啟動搜索，我們發(fā)現(xiàn)會陷入到巨量信息中。僅僅是在百度中搜索英文關鍵詞“InsulationTesting”，有相關學術論文63015篇。我請實習生譚軍喜君翻譯了兩篇英文，附件摘錄他翻譯的其中一篇的片段，希望對同行擴大知識面有幫助。

很多人對學術技術類的中文信息之雜亂抱有恐懼，因為不知道哪篇中文是作者認真寫作的成果，可以用來作為正確的知識予以消化。我也有此恐懼。但畢竟母語閱讀更快捷，絕緣檢測相關的大量中文文檔還是給了我一些參考。常用的絕緣電阻檢測方法包括有平衡電橋法，不平衡電橋法，低頻探測法，等。當然，有大量的專利提出過不同的檢測方法。1，平衡電橋法。

平衡電橋檢測原理如下圖所示，通過檢測電壓Uj和Um，再加上給定的電阻R來算出R+、R-，但當正、負絕緣都出現(xiàn)降低的情況下，檢測的結果將與實際情況不符合。2，不平衡電橋法。不平衡電橋法的實現(xiàn)原理如下圖所示。橋臂切換到A橋時BUS+對地電壓為Vap，BUS-對地電壓為Van,橋臂對地電壓為Vas；橋臂切換到B橋時BUS+對地電壓為Vbp，BUS-對地電壓為Vbn,橋臂對地電壓為Vbs；橋臂懸空時BUS+對地電壓為Vp，BUS-對地電壓為Vn，BUS+對BUS-電壓為Vpn；BUS-的接地電阻為Rxn，BUS+的接地電阻為Rxp。由基爾霍夫電流定律，不論橋臂切換到A橋還是B橋，都有I1+I2+I3=0。切換到A橋時有：Vap/(R2//Rxp)+Van/(R1//Rxn)+Vas/Rs=0

①切換到B橋時有：Vbp/(R2//Rxp)+Vbn/(R1//Rxn)+Vbs/Rs=0

②①、②兩式中Rxp，Rxn為未知量，其余皆為已知量或測量量。通過①、②兩式的方程組求解，即可計算出Rxp，Rxn的值。Vpn在橋臂出于任何狀態(tài)時都可以通過1，2兩點電壓采樣通過減法電路計算得出。Vp，Vn可以在橋臂懸空時通過1、2兩點直接測量計算獲得。如果橋臂沒有懸空位置，則可以通過Vpn，Rxp，Rxn，R1，R2計算得出。具體計算公式如下Vp=(Rxp//R2)/((Rxp//R2)+(Rxn//R1))*VpnVn=-(Rxn//R1)/((Rxp//R2)+(Rxn//R1))*Vpn3，低頻探測法。低頻探測法的實現(xiàn)原理如下圖所示。圖中虛線方框為絕緣檢測簡化電路。低頻信號發(fā)生器對外加的

ＲＣ回路注入低頻交

流信號，通

過采樣電容兩端的實時電壓值，計算出絕緣電阻值。該方法可以避免直流電源的影響，實現(xiàn)絕緣性能的離線檢測。充電樁的絕緣檢測不應采用該方法。每一個工程細節(jié)都細思極恐。我很感興趣的是，怎么判斷檢測結果的準確度？誰去管這個“軟柿子”呢?。?/p>

附：什么是絕緣檢測？作者：JimGregorec,IdealIndustries,Inc.譯者：譚軍喜理解電氣絕緣檢測的基本原理有助于電力系統(tǒng)平穩(wěn)安全地長期運行。在純粹的理想世界里，所有電流都通過導線從一端傳送到另外一端，然而，在實際情況下，部分電流因為諸多原因并不能到達“目的地”。即使是電流流過具有良好絕緣特性的電纜，仍然有部分電流從絕緣材料中泄露出來！

絕緣電纜通常是由絕緣材料包裹具有導電特性的銅或者鋁制成。好比有些水管總會漏水一樣，絕緣電纜的“不完美”導致部分穩(wěn)定的電流“泄漏”出去，這種泄露對于電路和機器都是不利的。絕緣檢測能夠幫助你判斷絕緣的效果是否在一個有效并且安全的水平。例行的絕緣檢測有助于提前暴露問題，避免絕緣程度不夠造成設備的損傷或故障。

多種因素都會導致絕緣程度下降，如極端的高溫或極端的低溫、潮濕、震動、臟污、油漬和蒸汽腐蝕，等。因此，例行的絕緣檢測是必要的。

絕緣檢測中的總電流絕緣“完整性”檢測需要測量它的“絕緣電阻”。絕緣電阻高意味著只有很小的電流從絕緣材料中泄漏出去;相反，絕緣電阻小表示從絕緣材料中泄露出的電流大。通過對導體施加一個給定的電壓，就有可能基于歐姆定律（R=V/I）原理，使用儀表定量地測量出具體的絕緣電阻的阻值。檢測儀器施加的給定電壓除以“從絕緣材料中泄露出來被儀表檢測到的”電流，就得到了絕緣電阻值。從絕緣材料流過的總電流包括電容電容，吸收電流和漏電流。

電容電流當電壓第一次加載到導體上，加壓瞬間相當于給電容充電，瞬間迸發(fā)出來的電流被稱為電容電流，這就好比給膠皮管灌水，剛接上高壓水源的瞬間，水花噴濺，水花一開始沖得很高，但下降得也很快。電容電流也是這個特點。

吸收電流和電容電流一樣，吸收電流一開始也是一個很高的值然后下降，然而，吸收電流是以一個非常緩慢的速率下降的。隨著電壓的建立，這種吸收水平在絕緣材料中將會減少。這種漸變反映出潛在的能量保存在絕緣材料中有一個變化的過程。吸收電流在絕緣檢測的瞬時電阻方法中是一個重要的組成部分。

漏電流通常指的是導體電流，這種比較小而且穩(wěn)定的同時存在于絕緣材料內(nèi)外的電流被稱為漏電流。隨著時間的變化，漏電流的增加意味著絕緣材料的惡化。這在絕緣檢測儀的測量結果上表現(xiàn)為絕緣電阻的減小。

絕緣電阻檢測的類型通過以上介紹，我們理解了絕緣電阻的定義以及絕緣電阻測量的重要性，接下來要討論的是什么時候應該檢測以及怎樣檢測。在安裝新的電氣設備時應進行絕緣檢測，基于以下兩個原因：首先，確保電氣設備處在良好的絕緣狀態(tài)才能開始運行。這種最初始的測試通常被叫做“首件檢測”。其次，它為以后的檢測提供了一種參考基準讀數(shù)。由于有濕度、溫度這樣的影響因素存在，絕緣檢測絕大多數(shù)都是基于相對測量。換句話說，絕緣電阻1.5兆歐，這個測量結果的意義并不大，如果沒有之前測量結果進行比較的話。尺度的采用在例行的保持測試中可以給予我們有價值的關于絕緣的效果的信息，當條件多種多樣時。在電氣設備的例行維護時，檢測絕緣電阻，可以得知環(huán)境變化后的絕緣性能。首件檢測（prooftest），短時檢測/點讀檢測（shorttime/spotreadingtest），瞬時電阻