摘要：現(xiàn)有的儲(chǔ)能系統(tǒng)bMS測試絕緣阻抗時(shí)，通常筆直借用電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰離子電池的絕緣電阻測試辦法。而參考電動(dòng)汽車安全要求第1部分Gb/T18384.1-2015中給出的絕緣電阻測量原理，一般會(huì)采用電橋法進(jìn)行測量。絕緣電阻不是我們常規(guī)理解的定值電阻，它與系統(tǒng)中固有的雜散分布式電容或?qū)Φ豗電容等有關(guān)，會(huì)導(dǎo)致國標(biāo)中給出的探測辦法失效。這種失效現(xiàn)象目前在大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)中非常突出，本文將從原理上進(jìn)行分解。

一、直流絕緣測試的標(biāo)準(zhǔn)和原理

在Gb/T18384.1-2015車載可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)中規(guī)定bMS要對(duì)動(dòng)力鋰離子電池系統(tǒng)所有部件集成完畢的狀態(tài)下進(jìn)行絕緣測試，且采用絕緣電阻阻值來掂量絕緣狀態(tài)。絕緣電阻可分為總正對(duì)地和總負(fù)對(duì)地。

現(xiàn)有的儲(chǔ)能系統(tǒng)bMS測試通常筆直借用車載系統(tǒng)及其標(biāo)準(zhǔn)，緊要采用電橋法測量，結(jié)合PCS（儲(chǔ)能變流器）系統(tǒng)，整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的絕緣測試原理如下圖1-1所示：

圖1-1儲(chǔ)能系統(tǒng)絕緣測試原理

依據(jù)上圖，Rx是bAT+對(duì)地電阻，Ry是bAT-對(duì)地電阻，R1，R2是測量用的已知阻值的標(biāo)準(zhǔn)電阻，測量辦法如下：

步驟1：閉合R1，斷開R2，采集U1點(diǎn)對(duì)地的電壓為U1，采集電池的總電壓為U

步驟2：閉合R2，斷開R1，采集U2點(diǎn)對(duì)地的電壓為U2，采集電池的總電壓為U

分時(shí)切換R1和R2，依據(jù)步驟1和步驟2，以及上述兩個(gè)方程，進(jìn)而可解出Rx，Ry的值；Rx和Ry分別為電池總正和總負(fù)對(duì)地的絕緣阻抗值。

二、儲(chǔ)能系統(tǒng)絕緣測試的問題及其分解

將上述測試辦法使用于大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)后，出現(xiàn)了誤報(bào)絕緣阻抗過低，實(shí)際并無絕緣異常的問題。以下將對(duì)誤報(bào)的原由進(jìn)行分解。

1.電橋法的自身問題

在采用電橋法測量絕緣電阻的過程中，當(dāng)閉合KM2后，電池與PCS系統(tǒng)直流側(cè)相連接，由于PCS內(nèi)部有對(duì)地Y電容，依據(jù)測試原理圖2-1所示，電池的絕緣測試回路在進(jìn)行通道切換時(shí)，Rx，Ry，R1，R2等電阻連接了電池正，負(fù)以及PE，在進(jìn)行正負(fù)分別切換測試時(shí)，PE點(diǎn)相有關(guān)電池正和負(fù)會(huì)有電平跳動(dòng)，會(huì)通過PE、Y電容、電池線纜形成回路，給PCS內(nèi)部的Y電容充放電

圖2-1絕緣測試回路對(duì)PCS側(cè)Y電容充放電回路

電池正負(fù)對(duì)地的阻抗測試回路在進(jìn)行切換過程中，PCS直流側(cè)對(duì)地的Y電容對(duì)地會(huì)有充放電，在交流耦合過程中，電容對(duì)地阻抗非常小，絕緣阻抗的測試結(jié)果也會(huì)很小，進(jìn)而報(bào)出絕緣測試故障。

2.非隔離系統(tǒng)

有關(guān)非隔離PCS系統(tǒng)，PCS交流側(cè)掛接于市電，由于市電側(cè)可能掛接多種負(fù)荷，市電的交流進(jìn)線相有關(guān)PE的阻抗較小，在非隔離系統(tǒng)中，除了直流側(cè)測試中的充放電回路，PCS一旦閉合交流接觸器或者繼電器，相比于PCS開機(jī)工作（閉合交流側(cè)接觸器或繼電器）之前，同樣采用電橋法測量，直流側(cè)的絕緣阻抗測試會(huì)更低，甚至趨近于0。

圖2-2非隔離系統(tǒng)絕緣測試市電側(cè)回路示意

3.多機(jī)非隔離并聯(lián)

有關(guān)采用多模塊非隔離并聯(lián)系統(tǒng)，非隔離PCS可以簡單理解為電池端到交流端有一定的阻抗，這樣bMS內(nèi)阻通過PCS內(nèi)阻到交流端并聯(lián)，進(jìn)而呈現(xiàn)了阻抗并聯(lián)的效果，大規(guī)模并聯(lián)后，采用電橋法測量絕緣阻抗時(shí)，bMS的測試回路也會(huì)通過非隔離系統(tǒng)并聯(lián)，降低絕緣阻抗測試值。

所以有關(guān)多機(jī)并聯(lián)測試，要一定的bMS時(shí)序控制，戒備bMS測試內(nèi)阻相互影響。

通過上述分解，綜合整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)使用來看，影響到儲(chǔ)能系統(tǒng)bMS絕緣測試問題的緊要兩個(gè)因素是，電橋法，bMS測試內(nèi)阻；

三、處理辦法

最筆直有效的是不采用電橋法來測試絕緣電阻，可以采用主動(dòng)注入式測試法等，這里不再詳述；可以筆直實(shí)時(shí)測試非隔離，多機(jī)并聯(lián)的交直流絕緣阻抗。

倘若依然采用電橋法，依據(jù)bMS絕緣測試內(nèi)阻和PCS端口Y電容容量，bMS延長通道切換至絕緣電阻采樣讀取的時(shí)間，確保bMS測試過程中的充放電回路穩(wěn)定；同時(shí)有關(guān)多模塊并聯(lián)系統(tǒng)辦法，絕緣測試采用輪詢方式，可以處理電橋法引入的絕緣阻抗測試值偏低問題。

當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)采用的是梯次退役電池，并且bMS策略更新維護(hù)困難，可以屏蔽bMS自身電橋法絕緣測試功能，外加多分支的絕緣測試裝置來處理。新艾電氣組串聚集式產(chǎn)品將此充足使用在多個(gè)項(xiàng)目案例中，使得梯次電池組不進(jìn)行任何軟件或硬件改造即可使用，比如新艾在南網(wǎng)的大規(guī)模梯次電池使用的項(xiàng)目案例。