Método de control del aislamiento de sistemas de alta tensión
de vehículos de nueva energía
En los sistemas montados en vehículos, la monitorización del aislamiento se lleva a cabo normalmente mediante métodos como la monitorización eléctrica, la monitorización física y la inyección de señales de baja frecuencia. Es decir, a través de sensores y módulos de monitorización instalados en nodos clave, se detectan la resistencia del aislamiento y la corriente de fuga en tiempo real o periódicamente. Una vez que se detecta que los parámetros relevantes son inferiores al umbral, el sistema activará inmediatamente una advertencia o incluso cortará el suministro de energía de alto voltaje para proteger la seguridad del vehículo y de los ocupantes. A continuación se presentan varios métodos de monitorización convencionales:
1. Monitoreo de corriente de fuga
El principio es controlar la corriente entre el sistema de alta tensión y la tierra (la carrocería del vehículo). Cualquier flujo de corriente inesperado (es decir, corriente de fuga) indica que puede haber un aislamiento deficiente. En circunstancias normales, la corriente de fuga del sistema de alta tensión a tierra debería ser muy pequeña. Cuando la corriente de fuga supera el umbral establecido, se considera que hay un problema con el aislamiento.
En el proceso de implementación real, se integra un sensor de corriente en el BMS u otra unidad de control de alto voltaje. Mediante el monitoreo en tiempo real de la corriente en el circuito de alto voltaje, especialmente la corriente que fluye a tierra, el software analiza estos datos a través de un algoritmo y los compara con los estándares de seguridad preestablecidos para determinar si existe alguna anomalía.
2. Monitoreo de la resistencia de aislamiento
El valor de resistencia de aislamiento de las partes clave del sistema de alto voltaje se mide periódicamente o en condiciones específicas para evaluar el rendimiento del aislamiento.
3. Monitoreo del método de inyección de señales de baja frecuencia
Este método de detección es una tecnología eficiente de monitoreo de aislamiento de alto voltaje. Su principio de funcionamiento es inyectar una señal de CA de baja frecuencia de decenas de hercios a cientos de hercios en un extremo del circuito de alto voltaje (como el electrodo positivo o negativo de la batería de alto voltaje) y establecer un punto de monitoreo en el otro extremo (como el chasis o tierra). Cuando la señal de baja frecuencia inyectada pasa a través del circuito de alto voltaje, si el rendimiento de aislamiento de este circuito es bueno, la atenuación de esta señal es muy pequeña, pero si hay un defecto de aislamiento o una ruta de fuga en el circuito, la señal se filtrará a tierra a lo largo de esta ruta, lo que dará como resultado una intensidad de señal debilitada que llega al punto de monitoreo. Durante el proceso, la magnitud de la impedancia de aislamiento se puede calcular midiendo la amplitud, el cambio de fase o la respuesta de frecuencia de la señal en el bucle, y comparando el umbral de seguridad preestablecido del sistema, cuando la atenuación de la señal detectada o la impedancia de aislamiento calculada es menor que este umbral, el sistema activará una alarma para indicar la existencia de una falla de aislamiento.
Basándose en el principio anterior, el proceso de implementación específico puede ser utilizar un generador de señales dedicado paragenerar una señal de CA de baja frecuencia e inyectarla en el sistema de alto voltaje a través de un acoplador de aislamiento, y colocar un sensor de corriente o voltaje de alta precisión en el otro extremo del bucle para recolectar la señal y optimizar la calidad de la señal a través del circuito de acondicionamiento de señal para su posterior análisis, y luego convertir la señal analógica en una señal digital a través de un convertidor A/D, y procesarla digitalmente mediante un MCU o un circuito integrado específico de la aplicación (ASIC), para calcular parámetros como la atenuación de la señal y el cambio de fase, y luego estimar la impedancia de aislamiento. Finalmente, el estado del aislamiento se juzga comparando los resultados del análisis con los estándares preestablecidos. Si se encuentra un problema, se implementa la estrategia de seguridad correspondiente.
Además de los métodos de monitoreo de aislamiento convencionales mencionados anteriormente, impulsados por inteligencia, para monitorear mejor la seguridad del aislamiento, en algunos sistemas más avanzados, también se utilizan sensores de temperatura y sensores de humedad para monitorear el entorno circundante del sistema de alto voltaje (porque los factores ambientales pueden afectar el rendimiento del aislamiento, como entornos de alta temperatura o alta humedad. El rendimiento de los materiales de aislamiento disminuirá). Al combinar este parámetro, se puede realizar una evaluación más detallada del estado del aislamiento del sistema de alto voltaje.
