PRBTEK PKHV3020高壓衰減棒在新能源電池包 PLC 檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用案例

一、項目背景

某新能源汽車制造企業(yè)的高壓電池包出廠檢測線，需對動力電池包（額定電壓 800V，測試電壓范圍 0-12KV）的充放電狀態(tài)、絕緣性能及電壓穩(wěn)定性進(jìn)行實時監(jiān)控。傳統(tǒng)檢測方案中，高壓信號直接通過電阻分壓接入 PLC，存在衰減精度低、抗干擾能力弱、絕緣防護(hù)不足等問題，導(dǎo)致 PLC 采集數(shù)據(jù)波動大（誤差超 ±1.5%），多次出現(xiàn)誤報警，影響檢測效率且存在安全隱患。

為解決上述問題，企業(yè)引入 PRBTEK PKHV3020 高壓衰減棒，搭配 PLC 系統(tǒng)構(gòu)建高精度高壓信號反饋鏈路，實現(xiàn)電池包高壓參數(shù)的可靠采集與閉環(huán)控制，保障檢測線的穩(wěn)定運(yùn)行。

二、客戶核心需求與痛點

1. 核心需求

實現(xiàn) 0-12KV 高壓信號向 PLC 兼容信號（0-10V）的精準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，衰減誤差≤±0.5%；

信號反饋延遲≤20ms，滿足檢測線 20pcs/h 的節(jié)拍要求；

具備強(qiáng)抗干擾能力，適應(yīng)車間變頻器、高壓測試設(shè)備等復(fù)雜電磁環(huán)境；

符合工業(yè)高壓安全標(biāo)準(zhǔn)，絕緣耐壓等級≥15KV，避免高壓泄漏風(fēng)險。

2. 原有方案痛點

電阻分壓方式線性度差，高電壓下溫漂明顯，導(dǎo)致數(shù)據(jù)漂移量超 0.1V；

無專門高壓隔離設(shè)計，高壓信號易串?dāng)_至 PLC 控制回路，引發(fā)模塊損壞；

抗電磁干擾能力弱，車間電機(jī)啟動時數(shù)據(jù)波動幅度達(dá) ±0.3V，誤報警率超 8%；

接線復(fù)雜，維護(hù)成本高，且存在高壓觸電安全隱患。

三、解決方案設(shè)計

1. 整體系統(tǒng)架構(gòu)

采用 “高壓電池包→PKHV3020 高壓衰減棒→隔離放大器→PLC 控制系統(tǒng)→上位機(jī)監(jiān)控平臺” 的閉環(huán)架構(gòu)，核心實現(xiàn)高壓信號的安全衰減、精準(zhǔn)轉(zhuǎn)換與可靠反饋：

![系統(tǒng)架構(gòu)圖（文字示意）]高壓電池包（0-12KV）→ 高壓屏蔽電纜 → PRBTEK PKHV3020 → 隔離放大器（信號適配 0-10V）→ 西門子 S7-1500 PLC（SM1231 模擬量模塊）→ 工業(yè)以太網(wǎng) → 上位機(jī)（WinCC 監(jiān)控系統(tǒng)）

2. 核心設(shè)備選型

3. 核心設(shè)計亮點

精準(zhǔn)衰減匹配：PKHV3020 的 1000:1 固定衰減比，將 0-12KV 高壓信號線性衰減為 0-12V，經(jīng)隔離放大器適配為 PLC 兼容的 0-10V 信號，無需額外調(diào)整衰減系數(shù)；

安全防護(hù)升級：衰減棒輸入輸出端采用獨立絕緣設(shè)計，耐壓等級達(dá) 20KV，搭配高壓屏蔽電纜與絕緣端子，徹底杜絕高壓泄漏風(fēng)險；

抗干擾強(qiáng)化：PKHV3020 內(nèi)置屏蔽層，結(jié)合車間屏蔽布線（高壓電纜與控制電纜間距≥30cm，穿金屬屏蔽管敷設(shè)），有效抵御電磁干擾。

四、實施過程

1. 硬件安裝與接線

按 “高壓電池包正極→PKHV3020 高壓輸入端（紅色端子）”“PKHV3020 低壓輸出端（黑色端子）→隔離放大器輸入端”“隔離放大器輸出端→SM1231 AI 模塊通道 1” 順序接線，所有高壓接頭采用絕緣熱縮管包裹；

將 PKHV3020 固定于高壓測試柜內(nèi)專用絕緣支架上，遠(yuǎn)離 PLC 模塊與繼電器等低壓設(shè)備，間距≥50cm；

高壓電纜采用鎧裝屏蔽線，控制電纜采用雙絞屏蔽線，接地電阻≤4Ω，確保接地可靠。

2. 軟件配置與調(diào)試

在 TIA Portal 軟件中配置 SM1231 模塊為 0-10V 單端輸入模式，編寫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序：實際高壓值（KV）= PLC 采集值（V）×1.2（因 10V 對應(yīng) 12KV）；

設(shè)定 PLC 報警閾值：電壓≥12.5KV（超量程）或≤0.1KV（異常低壓）時，觸發(fā)聲光報警并停止測試流程；

用高壓信號發(fā)生器校準(zhǔn)系統(tǒng)：輸入 5KV、8KV、12KV 標(biāo)準(zhǔn)電壓，調(diào)整隔離放大器增益，確保 PLC 采集誤差≤±0.2%。

3. 現(xiàn)場試運(yùn)行

選取 3 組不同型號的電池包（800V/100Ah、800V/150Ah、800V/200Ah）進(jìn)行試運(yùn)行，連續(xù)測試 48 小時；

實時監(jiān)控上位機(jī)數(shù)據(jù)，記錄信號波動、響應(yīng)延遲及報警情況；

模擬車間電磁干擾（啟動 3 臺 2KW 變頻器），驗證系統(tǒng)抗干擾性能。

五、應(yīng)用效果

1. 精度顯著提升

高壓信號采集誤差從原來的 ±1.5% 降至 ±0.2%，滿足電池包檢測的高精度要求（允許誤差≤±0.5%）；

數(shù)據(jù)波動幅度≤±0.03V（對應(yīng)高壓波動 ±30V），徹底解決原方案數(shù)據(jù)漂移問題。

2. 響應(yīng)速度達(dá)標(biāo)

信號反饋延遲≤15ms，完全滿足檢測線 20pcs/h 的節(jié)拍要求，單臺電池包檢測時間從原來的 3.5 分鐘縮短至 3 分鐘，檢測效率提升 14.3%。

3. 維護(hù)成本降低

PKHV3020 免頻繁校準(zhǔn)（每 6 個月校準(zhǔn) 1 次即可），相比傳統(tǒng)電阻分壓方案，維護(hù)頻次減少 70%；

六、客戶反饋與項目總結(jié)

該新能源汽車制造企業(yè)生產(chǎn)部負(fù)責(zé)人表示：“PRBTEK PKHV3020 高壓衰減棒完美解決了我們高壓電池包檢測中的信號采集難題，不僅提升了檢測精度和效率，更重要的是保障了生產(chǎn)安全。其穩(wěn)定的性能和便捷的安裝調(diào)試，讓我們的檢測線運(yùn)行更可靠，為電池包出廠質(zhì)量提供了有力保障?！?/span>

項目總結(jié)

PRBTEK PKHV3020 憑借 1000:1 精準(zhǔn)衰減比、高絕緣耐壓等級、強(qiáng)抗干擾能力等核心優(yōu)勢，成功解決了 PLC 系統(tǒng)無法直接采集高壓信號的行業(yè)痛點。在新能源電池包檢測場景中，該產(chǎn)品與 PLC 系統(tǒng)的無縫適配，實現(xiàn)了高壓信號的安全、精準(zhǔn)、實時反饋，為工業(yè)高壓設(shè)備的自動化控制提供了可靠的信號轉(zhuǎn)換解決方案。

七、應(yīng)用拓展建議

適用于新能源、冶金、電力等涉及高壓設(shè)備（0-20KV）的 PLC 控制系統(tǒng)；

搭配 PRBTEK 專用高壓測試線使用，可進(jìn)一步提升信號傳輸穩(wěn)定性；

對于更高帶寬需求（＞100MHz）的場景，可選擇 PRBTEK PKHV3000 系列更高規(guī)格產(chǎn)品。

以上內(nèi)容由普科科技/PRBTEK整理分享， 西安普科電子科技有限公司致力于示波器測試附件配件研發(fā)、生產(chǎn)、銷售，涵蓋產(chǎn)品包含電流探頭、差分探頭、高壓探頭、無源探頭、羅氏線圈、電流互感器、射頻測試線纜及測試附件線等。旨在為用戶提供高品質(zhì)的探頭附件，打造探頭附件國產(chǎn)化知名品牌。更多信息，歡迎登陸官方網(wǎng)站進(jìn)行咨詢：http://www.jmcsled.cn/