Metodi di monitoraggio dell'isolamento
Nei sistemi dei veicoli, il monitoraggio dell'isolamento è solitamente implementato tramite monitoraggio elettrico, monitoraggio fisico, iniezione di segnali a bassa frequenza, ecc., ovvero, tramite sensori e moduli di monitoraggio installati nei nodi chiave, la resistenza di isolamento e la corrente di dispersione vengono rilevate in tempo reale o periodicamente. Una volta che i parametri rilevanti vengono rilevati come inferiori alla soglia, il sistema attiverà immediatamente un avviso o addirittura interromperà l'alimentazione ad alta tensione per proteggere la sicurezza del veicolo e dei passeggeri. Diversi metodi di monitoraggio convenzionali vengono introdotti come segue:
1. Monitoraggio della corrente di dispersione
Il principio è monitorare la corrente tra il sistema ad alta tensione e la terra (carrozzeria). Qualsiasi flusso di corrente imprevisto (ad esempio corrente di dispersione) indica che potrebbe esserci un isolamento scadente. In circostanze normali, la corrente di dispersione del sistema ad alta tensione verso terra dovrebbe essere molto piccola. Quando la corrente di dispersione supera la soglia impostata, si ritiene che ci sia un problema con l'isolamento.
Nel processo di implementazione effettivo, un sensore di corrente è integrato nel BMS o in un'altra unità di controllo ad alta tensione. Tramite il monitoraggio in tempo reale della corrente nel circuito ad alta tensione, in particolare della corrente che scorre verso terra, il software analizza questi dati tramite algoritmi e li confronta con gli standard di sicurezza preimpostati per determinare se vi è un'anomalia.
2. Monitoraggio della resistenza di isolamento
Il valore della resistenza di isolamento delle parti principali del sistema ad alta tensione viene misurato regolarmente o in condizioni specifiche per valutare le prestazioni di isolamento.
3. Monitoraggio dell'iniezione del segnale a bassa frequenza
Questo metodo di rilevamento è un'efficiente tecnologia di monitoraggio dell'isolamento ad alta tensione. Il suo principio di funzionamento è quello di iniettare un segnale CA a bassa frequenza da decine di Hz a centinaia di Hz in un'estremità del circuito ad alta tensione (come il polo positivo o negativo della batteria ad alta tensione) e impostare un punto di monitoraggio all'altra estremità (come il telaio o la terra). Quando il segnale a bassa frequenza iniettato attraversa il circuito ad alta tensione, se le prestazioni di isolamento di questo circuito sono buone, l'attenuazione di questo segnale è molto piccola, ma se c'è un difetto di isolamento o un percorso di perdita nel circuito, il segnale perderà a terra lungo questo percorso, con conseguente indebolimento della potenza del segnale che raggiunge il punto di monitoraggio. Nel processo, l'entità dell'impedenza di isolamento può essere calcolata misurando l'ampiezza, il cambiamento di fase o la risposta in frequenza del segnale nel circuito e confrontando la soglia di sicurezza preimpostata del sistema, quando l'attenuazione del segnale rilevata o l'impedenza di isolamento calcolata è inferiore a questa soglia, il sistema attiverà un allarme per indicare l'esistenza di un guasto di isolamento.
Sulla base del principio di cui sopra, il processo di implementazione specifico può essere quello di utilizzare un generatore di segnale dedicato per generare un segnale CA a bassa frequenza e iniettarlo nel sistema ad alta tensione tramite un accoppiatore di isolamento e impostare un sensore di corrente o tensione ad alta precisione all'altra estremità del loop per raccogliere il segnale e ottimizzare la qualità del segnale tramite il circuito di condizionamento del segnale per l'analisi successiva, quindi convertire il segnale analogico in un segnale digitale tramite il convertitore A/D ed elaborarlo digitalmente tramite l'MCU o il circuito integrato specifico dell'applicazione (ASIC), in modo da calcolare parametri come l'attenuazione del segnale e lo sfasamento, quindi stimare l'impedenza di isolamento. Infine, lo stato di isolamento viene giudicato in base al confronto dei risultati dell'analisi con gli standard preimpostati. Se viene rilevato un problema, viene implementata la strategia di sicurezza corrispondente.
Oltre ai metodi di monitoraggio dell'isolamento convenzionali di cui sopra, guidati dall'intelligenza, al fine di monitorare meglio la sicurezza dell'isolamento, in alcuni sistemi più avanzati, i sensori di temperatura e i sensori di umidità sono anche combinati per monitorare l'ambiente circostante del sistema ad alta tensione (perché i fattori ambientali possono influenzare le prestazioni di isolamento, come le prestazioni dei materiali isolanti che diminuiranno in ambienti ad alta temperatura o alta umidità). Combinando questo parametro, le condizioni di isolamento del sistema ad alta tensione possono essere ulteriormente valutate in modo più preciso.
