一种电源系统耐压计算方法与流程

本发明属于电池耐压设计领域，特别是涉及一种电源系统耐压计算方法。

背景技术：

1、目前车用电池包额定电压在500-800vdc之间，储能系统额定电压为800vdc或1500vdc，耐压一般在2500-3820vdc，但在于特种领域额定电压会达到dc2-8kv；耐压要求dc10-20kv，目前车用和储能用直流电源系统都属于低压（≤dc1500v）范畴，额定电压超过1500v则属于高压范畴，对于高压直流电源系统，耐压问题更加突出。现有检测电源系统的耐压性能时，将电源系统连接到实际的检测设备上，通过施加检测电压对电源系统进行检测。若电源系统耐压设计不合理，产品测试时，轻则出现零部被击穿，产品报废，重则出现拉弧，影响测试人员人身安全。

2、现有对电池产品的耐压检测方法存在不安全的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电源系统耐压计算方法，以解决现有技术中对电池产品的耐压检测方法存在不安全的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明所提供的一种电源系统耐压计算方法的技术方案是：

3、一种电源系统耐压计算方法，该方法包括如下步骤：根据电源系统的物理结构构建绝缘路径以及绝缘路径中电源系统各个组成单元的绝缘层； 确定组成单元的各绝缘层的等效电阻和/或等效电容，根据每层的等效电阻和/或等效电容确定对应的等效阻抗，将各绝缘层的等效阻抗串联后得到该组成单元的等效阻抗，根据绝缘路径中各个组成单元的等效阻抗和组成单元本身来建立等效电路；在等效电路中施加一个测试电压，根据组成单元的对地电压和等效阻抗得到对应每个组成单元的漏电流值，将各个组成单元的漏电流的和值作为电源系统漏电流值；当电源系统漏电流值大于设定阈值时，判定电源系统耐压不合格，当电源系统漏电流值小于等于设定阈值时，判定电源系统耐压合格。

4、有益效果是：先根据电源系统物理结构得到电源系统的绝缘路径和绝缘路径中组成单元的绝缘层；根据绝缘层的等效阻抗得到该电源系统的等效阻抗即组成单元的等效阻抗，根据各个组成电源的等效阻抗得到电源系统的等效电路；对等效电路施加测试电压进行模拟，得到漏电流值，把漏电流值和设定阈值进行比较，当漏电流大于阈值，说明电源系统耐压性能不合格，反之，耐压性能合格。建立的物理模型为获得等效电路图提供了数据支撑，对等效电路进行模拟来检测电源系统的耐压性能，避免了对电源系统直接测试漏电流时可能会出现零部被击穿、拉弧等危险现象，提高对电源系统耐压检测的安全性。

5、作为进一步地改进，电源系统的漏电流值包括有稳态漏电流值和瞬态漏电流值。

6、作为进一步地改进，在计算稳态漏电流值时，将每层绝缘层的等效电阻作为该绝缘层的等效阻抗。

7、有益效果是：在直流系统的稳压阶段，电容相当于开路，即没有等效电容。

8、作为进一步地改进，在计算瞬态漏电流值时，将每层绝缘层的等效电阻和等效电容并联后的值作为该绝缘层的等效阻抗。

9、有益效果是：在直流系统升压时会产生电容。

10、作为进一步地改进，当稳态漏电流值和瞬态电流值均小于对应的设定阈值时，判定电源系统耐压合格。

11、有益效果是：只有稳态和瞬态的漏电流值均合格才能说明待测对象的耐压性能是合格的。

12、作为进一步地改进，将耐压测试仪作为组成单元并作为等效电路的一部分。

13、有益效果是：保障该电源系统在连接耐压测试仪进行测试时，不会产生异常电流，保障测试过程的安全性。

14、作为进一步地改进，在确定每个绝缘层等效电阻时，若该绝缘层存在至少两种绝缘介质，则将这两种绝缘介质等效电阻的并联值作为该绝缘层的等效电阻。

15、作为进一步地改进，在获取绝缘路径中各个组成单元的等效阻抗时，选取各个组成单元中等效阻抗的最小值作为各个组成单元的等效阻抗，或选取各个组成单元中等效阻抗最小值和最大值的均值作为各个组成单元的等效阻抗。

16、有益效果是：当将等效阻抗的最小值作为各个组成单元的等效阻抗时，不仅减少了对等效阻抗的运算量，还能够提高耐压检测的可靠性，因为在等效电路中的等效阻抗均小于或等于实际阻抗的情况下，都通过了耐压测试，说明实际的电源系统的耐压性能更好；选取等效阻抗的最大值和最小值的均值作为各个组成单元的等效阻抗时，不仅减少了对等效阻抗的运算量，相对上一个选取最小值的方法的耐压检测结果更精准。

17、作为进一步地改进，确定组成单元的等效阻抗时还可以通过确定各组成单元的子单元的各个绝缘层等效电阻和/或等效电容，根据每层的等效电阻和/或等效电容确定对应的等效阻抗，将各绝缘层的等效阻抗串联后得到该子单元的等效阻抗，根据各子单元的等效阻抗确定对应组成单元的等效阻抗。

18、有益效果是：在研究电源系统时，可以细化到组成单元的绝缘层进行研究，也可以细化到组成单元子单元的绝缘层进行研究，以提高研究的准确度。

19、作为进一步地改进，当电源系统为电池模组时，对应的绝缘层包括有极柱绝缘垫、电池层和电池绝缘垫层，电池模组的组成单元包括有电池单体。

20、作为进一步地改进，当电源系统为电池簇时，对应的绝缘层包括有电池模组层、箱体绝缘垫层、电池箱层、机架绝缘板层空气层和机架层，电池簇的组成单元包括有电池箱，该组成单元的子单元包括有电池模组。

21、附图说明

22、图1为本发明中电源系统耐压计算方法的电池模组的剖视结构示意图；

23、图2为本发明中电源系统耐压计算方法的电池簇的剖视结构示意图；

24、图3为本发明中图2中a处的局部放大图；

25、图4为本发明中图2中b处的局部放大图；

26、图5为本发明中图2中c处的局部放大图；

27、图6为本发明中电源系统耐压计算方法的电池簇的等效电路；

28、图7为本发明中电源系统耐压计算方法的稳态耐压模型测试电路图；

29、图8a为本发明中电源系统耐压计算方法的稳态耐压模型的模拟电路图；

30、图8b为本发明中电源系统耐压计算方法的稳态耐压模型的模拟结果图；

31、图9为本发明中电源系统耐压计算方法的瞬态耐压模型测试电路图；

32、图10a为本发明中电源系统耐压计算方法的瞬态耐压模型的模拟电路图；

33、图10b为本发明中电源系统耐压计算方法的瞬态耐压模型的模拟结果图；

34、图11为本发明中电源系统耐压计算方法的电池箱的剖视结构示意图；

35、图12为本发明中电源系统耐压计算方法的单体电池的剖视结构示意图；

技术特征：

1.一种电源系统耐压计算方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的电源系统耐压计算方法，其特征在于，当稳态漏电流值和瞬态电流值均小于对应的设定阈值时，判定电源系统耐压合格。

3.根据权利要求1所述的电源系统耐压计算方法，其特征在于，将耐压测试仪作为组成单元并作为等效电路的一部分。

4.根据权利要求1或2所述的电源系统耐压计算方法，其特征在于，在确定每个绝缘层等效电阻时，若该绝缘层存在至少两种绝缘介质，则将这两种绝缘介质等效电阻的并联值作为该绝缘层的等效电阻。

5.根据权利要求1或2所述的电源系统耐压计算方法，其特征在于，在获取绝缘路径中各个组成单元的等效阻抗时，选取各个组成单元中等效阻抗的最小值作为各个组成单元的等效阻抗，或选取各个组成单元中等效阻抗最小值和最大值的均值作为各个组成单元的等效阻抗。

6.根据权利要求1所述的电源系统耐压计算方法，其特征在于，确定组成单元的等效阻抗时通过确定各组成单元的子单元的各个绝缘层等效电阻和/或等效电容，根据每层的等效电阻和/或等效电容确定对应的等效阻抗，将各绝缘层的等效阻抗串联后得到该子单元的等效阻抗，根据各子单元的等效阻抗确定对应组成单元的等效阻抗。

7.根据权利要求6所述的电源系统耐压计算方法，其特征在于，当电源系统为电池模组时，对应的绝缘层包括有极柱绝缘垫、电池层和电池绝缘垫层，电池模组的组成单元包括有电池单体。

8.根据权利要求6所述的电源系统耐压计算方法，其特征在于，当电源系统为电池簇时，对应的绝缘层包括有电池模组层、箱体绝缘垫层、电池箱层、机架绝缘板层空气层和机架层，电池簇的组成单元包括有电池箱，该组成单元的子单元包括有电池模组。

技术总结
本发明公开了一种电源系统耐压计算方法，属于电源耐压设计领域，电源系统耐压计算方法包括如下步骤：根据电源系统的物理结构得到电源系统的绝缘路径和绝缘路径中组成单元的绝缘层；根据各个组成单元的等效阻抗得到电源系统的等效电路；对等效电路施加测试电压进行模拟，得到漏电流值，实现对电源系统的评估，从而在设计阶段对系统耐压性能进行评估，避免了后期电源系统实物测试时，出现零部被击穿、拉弧等危险，提高对电源系统耐压测试的安全性，缩短系统开发周期。

技术研发人员：薛利峰,曹勇,张玉兰,张云龙,曹乃锋,马兴瑞,王龙
受保护的技术使用者：中航锂电（洛阳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1