混合動力汽車集機械裝置、動力電池、高壓配電傳輸、變頻器、驅(qū)動電機／發(fā)電機、電力空調(diào)系統(tǒng)等為一體，是一個復(fù)雜的機電一體化移動綜合體。由于混合動力汽車所用的動力電池模塊由多個電池組串聯(lián)而成，其電壓一般在直流200V以上，所以電池組與車體之間的絕緣性能就成了重點考慮的問題。其次，混合動力汽車在運行過程中，由于工作環(huán)境比較復(fù)雜和惡劣，振動、酸堿氣體的腐蝕、溫度及濕度的變化影響，操作不當?shù)耐饬�損傷都有可能造成高壓電氣絕緣層迅速老化甚至破損，使設(shè)備絕緣性能大大降低，危及人身安全。當車輛高壓電路和底盤之間出現(xiàn)多點絕緣性能下降時，還會產(chǎn)生熱量積聚效應(yīng)，嚴重時會引起電氣火災(zāi)。因此，如何準確監(jiān)測絕緣電阻顯得尤為重要。本文基于豐田普銳斯混合動力高壓系統(tǒng)，介紹分析豐田汽車應(yīng)用低頻脈沖信號注入法實時檢測高壓絕緣電阻的專利技術(shù)。

 

    在混合動力汽車的高壓電氣系統(tǒng)中，整個高壓系統(tǒng)是與底盤絕緣、封閉的。高壓系統(tǒng)的HV蓄電池控制ECU漏電檢測控制器分別利用電源的正極引線電纜和負極引線電纜對底盤的絕緣電阻進行監(jiān)控，來反映高壓電氣系統(tǒng)的絕緣性能。根據(jù)國標《GB-T18384.3-2015，電動汽車安全要求第三部分：人員觸電防護》明確定義混合動力汽車的電壓電路屬于B級電壓電路，其“最大工作電壓大于30Va.c（rms）且小于或等于1000Va.c（rms），或大于60V直流（d.c）且小于或等于1 500V直流（d.c）的電力組件或電路”。對絕緣電阻要求也有規(guī)定，“在最大工作電壓下，直流電路絕緣電阻的最小值應(yīng)至少大于100Ω/v，交流電路應(yīng)至少大于500Ω/V。整個電路為滿足以上要求，依據(jù)電路的結(jié)構(gòu)和組件的數(shù)量，每個組件應(yīng)有更高的絕緣電阻值”。因此，采用先進的絕緣電阻檢測技術(shù)對于混合動力汽車的高壓系統(tǒng)安全而言意義重大。

    混合動力汽車控制系統(tǒng)監(jiān)控高壓電路和車輛底盤之間的絕緣電阻。高壓電路應(yīng)始終通過特定電阻量與車輛底盤絕緣，以避免潛在構(gòu)成危險的電流通道。內(nèi)置于HV蓄電池控制ECU的“漏電檢測電路”持續(xù)檢測高壓電路和車身搭鐵之間的絕緣電阻保持不變。如果絕緣電阻降至低于規(guī)定級別，則存儲一個DTC（高壓絕緣異常），且利用組合儀表顯示和HV系統(tǒng)主警告燈亮起，將異常信息告知駕駛員，并且自動斷開高壓電路繼電器。

 

    THS-II控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（圖1）。它可分為直流高壓系統(tǒng)、低壓電氣系統(tǒng)、交流高壓電氣系統(tǒng)。其中，HV蓄電池是混合動力的高壓電源，為了滿足電力驅(qū)動的能量和功率要求，HV蓄電池標稱電壓為201.6V。變頻器一端連接直流電源母線，將直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟妷海�另一端連接永磁交流電機MG1和MG2。增壓轉(zhuǎn)換器將HV蓄電池201.6V提高到500V，適合電機各個轉(zhuǎn)速運行，從而優(yōu)化系統(tǒng)損耗。DC/DC變換器將直流電源轉(zhuǎn)化為適合直流設(shè)備使用的電源，輸出端連接到諸如動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)、制動機構(gòu)等直流用電設(shè)備。另外，DC/DC變換器還可以為低壓備用蓄電池充電，為車載控制器、儀表盤、燈光和雨刷等低壓系統(tǒng)設(shè)備提供電源。THS- II系統(tǒng)的控制功能如表1。

    綜上所述，混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在漏電的情況較多，根據(jù)短板效應(yīng)，當車輛某處絕緣電阻性能下降或者降至臨界點時，整車的絕緣性能與絕緣良好處無關(guān)，只由該處的絕緣特性描述。這種描述方法既符合漏電監(jiān)控的原則，也最大程度上保障了乘客的電擊安全防護。

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