從課堂走向實(shí)踐還有多遠(yuǎn)？

問題提出****卓老師：

大四實(shí)習(xí)的我現(xiàn)在在從事汽車電子，最近遇到一個(gè)看似很簡單的問題，我問了很多同學(xué)都沒給整明白。下面是我的問題，附件有國標(biāo)的文檔。

測量電動(dòng)汽車動(dòng)力電池與外殼之間的絕緣電阻方法1：第一步：測量電池組正負(fù)極兩個(gè)端口與外殼之間的電壓，正極記為U1,負(fù)極記為U‘1。第二步：將電池的正極與外殼之間連接一個(gè)電阻R0,推薦為1M歐姆。然后再測量電池組正負(fù)極兩個(gè)端口與外殼之間的電壓，正極為U2,負(fù)極為U’2。

則電池組與外殼之間的絕緣電阻為：

絕緣檢測國標(biāo)給的這個(gè)公式是如何推導(dǎo)來的？請老師幫我看看，謝謝老師?；驹?***原理屬于高中就講到的電阻串并聯(lián)，以及電阻網(wǎng)絡(luò)分壓原理。

對于大四的學(xué)生，在這里就不在啰嗦了。

問題解釋****測試對象是車載電池，它的端口電壓假設(shè)是U。它的正負(fù)極與外殼之間的絕緣電阻分別假設(shè)為Rp,Rn。

根據(jù)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)公式，可以得到U1,U’1的電壓。

同樣，當(dāng)外加電阻R0，接在電池組正極到外殼之后，原來的Rp就變成了R0與Rp的并聯(lián)了，對應(yīng)的阻值等于R0//Rp=(R0*Rp)/(R0+Rp).

再利用電壓分壓公式可以得到此時(shí)電池組正負(fù)極對外殼之間的電壓。

有了上面的計(jì)算，于是可以得到對應(yīng)兩次測量過程中，電池組的正負(fù)極對外殼所測電壓的比值：

整理上面公式，按照前面國標(biāo)中的計(jì)算公式可以知道，最終測量的結(jié)果是電池組的負(fù)極對外殼之間的電阻Rn。當(dāng)然，如果考慮到萬用表的輸入內(nèi)阻r的影響，實(shí)際測量的結(jié)果應(yīng)該是Rn與r的并聯(lián)：Rn//r。

一般情況下，電池組的正負(fù)極對外殼的電阻大體上是在同一數(shù)量級內(nèi)。所以上面計(jì)算得到Rn也反映出電池組對車體外殼之間的絕緣電阻。

如果希望計(jì)算出Rp，則可以將R0并聯(lián)在電池組的負(fù)極對外殼之間，使用相同的方式，可以計(jì)算出Rp的數(shù)值。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證****對于上述分析的驗(yàn)證，可以使用一般的電路仿真軟件進(jìn)行驗(yàn)證。也可以使用實(shí)際的電池在面包板上進(jìn)行驗(yàn)證。相比于電路仿真軟件，使用實(shí)物進(jìn)行測試可以將萬用表的內(nèi)阻所帶來的影響進(jìn)行分析。

下面采用一個(gè)動(dòng)力鋰電池作為測試對象，它的端口電壓為8.2219V。

在面包邊上分別使用一個(gè)兩個(gè)電阻代替電池組的正負(fù)極對地之間的絕緣電阻。它們分別是：

Rp=202.25千歐

Rn=152.63千歐

附加測量電阻R0=998.82千歐。

以上電阻都使用RIGOL DM3058數(shù)字萬用表電阻檔進(jìn)行測量。

然后按照前面國標(biāo)的兩個(gè)步驟，測量電池組正負(fù)兩端對于公共地之間的電壓。

第一步: U1=4.6454V, U‘1=3.5056V；

第二步：U2=4.2761V, U’2=3.8805V。

將上述測量數(shù)值代入前面的公式，可以計(jì)算出R0= 152.67千歐。

由此可以看到，在測量的誤差范圍內(nèi)，R0等于Rn.

按照相同的順序，可以將R0并聯(lián)在Rn上，則計(jì)算出的數(shù)值就會(huì)等于Rp。

擴(kuò)展討論****看似上面實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果非常精確，但實(shí)際場景中，電池組對于外殼之間的Rp, Rn的阻值會(huì)隨著時(shí)間、溫度、濕度的變化發(fā)生很大的變化。而且Rp,Rn之間也會(huì)出現(xiàn)很大的差異。

在測量過程中，電池組對于汽車外殼之間還會(huì)存在著電容、電感等的耦合，所產(chǎn)生的噪聲都會(huì)疊加在測量的電壓中，特別是當(dāng)電池組與外殼之間存在著其它附加直流電動(dòng)勢（比如寄生的引線之間的化學(xué)原電池效應(yīng)），則會(huì)直接影響測量的結(jié)果。

進(jìn)一步提高測量精度，則可以采用交流信號(hào)注入方法。

由于絕緣電阻，看不見，摸不著，它并不是一個(gè)實(shí)際的確定電阻，而是雜散在車載電池的包裝，固定裝置中。因此，將絕緣電阻抽象成電池正負(fù)極對汽車外殼之間串聯(lián)電阻Rp,Rn，是進(jìn)行測量和計(jì)算的關(guān)鍵。

前面同學(xué)對于這個(gè)國標(biāo)中的測量方案的疑惑，并不在于他對于基本的原理的困惑，實(shí)際上在于研究對象的沒有形成清晰的物理理解。而這一點(diǎn)除了需要積累經(jīng)驗(yàn)之外，還需要一顆理論聯(lián)系實(shí)際的心。

知識(shí)在什么時(shí)候有用？在實(shí)踐中才有用。歌曲在什么時(shí)候最好聽？在你能隨聲附和時(shí)最好聽。

^卓大大節(jié)能組能用這個(gè)當(dāng)車模嗎？ 回復(fù)：可以，是安全的。^

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