PRBTEK PKHV3020高压衰减棒在新能源电池包 PLC 检测系统中的应用案例

一、项目背景

某新能源汽车制造企业的高压电池包出厂检测线，需对动力电池包（额定电压 800V，测试电压范围 0-12KV）的充放电状态、绝缘性能及电压稳定性进行实时监控。传统检测方案中，高压信号直接通过电阻分压接入 PLC，存在衰减精度低、抗干扰能力弱、绝缘防护不足等问题，导致 PLC 采集数据波动大（误差超 ±1.5%），多次出现误报警，影响检测效率且存在安全隐患。

为解决上述问题，企业引入 PRBTEK PKHV3020 高压衰减棒，搭配 PLC 系统构建高精度高压信号反馈链路，实现电池包高压参数的可靠采集与闭环控制，保障检测线的稳定运行。

二、客户核心需求与痛点

1. 核心需求

实现 0-12KV 高压信号向 PLC 兼容信号（0-10V）的精准转换，衰减误差≤±0.5%；

信号反馈延迟≤20ms，满足检测线 20pcs/h 的节拍要求；

具备强抗干扰能力，适应车间变频器、高压测试设备等复杂电磁环境；

符合工业高压安全标准，绝缘耐压等级≥15KV，避免高压泄漏风险。

2. 原有方案痛点

电阻分压方式线性度差，高电压下温漂明显，导致数据漂移量超 0.1V；

无专门高压隔离设计，高压信号易串扰至 PLC 控制回路，引发模块损坏；

抗电磁干扰能力弱，车间电机启动时数据波动幅度达 ±0.3V，误报警率超 8%；

接线复杂，维护成本高，且存在高压触电安全隐患。

三、解决方案设计

1. 整体系统架构

采用 “高压电池包→PKHV3020 高压衰减棒→隔离放大器→PLC 控制系统→上位机监控平台” 的闭环架构，核心实现高压信号的安全衰减、精准转换与可靠反馈：

![系统架构图（文字示意）]高压电池包（0-12KV）→ 高压屏蔽电缆 → PRBTEK PKHV3020 → 隔离放大器（信号适配 0-10V）→ 西门子 S7-1500 PLC（SM1231 模拟量模块）→ 工业以太网 → 上位机（WinCC 监控系统）

2. 核心设备选型

3. 核心设计亮点

精准衰减匹配：PKHV3020 的 1000:1 固定衰减比，将 0-12KV 高压信号线性衰减为 0-12V，经隔离放大器适配为 PLC 兼容的 0-10V 信号，无需额外调整衰减系数；

安全防护升级：衰减棒输入输出端采用独立绝缘设计，耐压等级达 20KV，搭配高压屏蔽电缆与绝缘端子，彻底杜绝高压泄漏风险；

抗干扰强化：PKHV3020 内置屏蔽层，结合车间屏蔽布线（高压电缆与控制电缆间距≥30cm，穿金属屏蔽管敷设），有效抵御电磁干扰。

四、实施过程

1. 硬件安装与接线

按 “高压电池包正极→PKHV3020 高压输入端（红色端子）”“PKHV3020 低压输出端（黑色端子）→隔离放大器输入端”“隔离放大器输出端→SM1231 AI 模块通道 1” 顺序接线，所有高压接头采用绝缘热缩管包裹；

将 PKHV3020 固定于高压测试柜内专用绝缘支架上，远离 PLC 模块与继电器等低压设备，间距≥50cm；

高压电缆采用铠装屏蔽线，控制电缆采用双绞屏蔽线，接地电阻≤4Ω，确保接地可靠。

2. 软件配置与调试

在 TIA Portal 软件中配置 SM1231 模块为 0-10V 单端输入模式，编写数据转换程序：实际高压值（KV）= PLC 采集值（V）×1.2（因 10V 对应 12KV）；

设定 PLC 报警阈值：电压≥12.5KV（超量程）或≤0.1KV（异常低压）时，触发声光报警并停止测试流程；

用高压信号发生器校准系统：输入 5KV、8KV、12KV 标准电压，调整隔离放大器增益，确保 PLC 采集误差≤±0.2%。

3. 现场试运行

选取 3 组不同型号的电池包（800V/100Ah、800V/150Ah、800V/200Ah）进行试运行，连续测试 48 小时；

实时监控上位机数据，记录信号波动、响应延迟及报警情况；

模拟车间电磁干扰（启动 3 台 2KW 变频器），验证系统抗干扰性能。

五、应用效果

1. 精度显著提升

高压信号采集误差从原来的 ±1.5% 降至 ±0.2%，满足电池包检测的高精度要求（允许误差≤±0.5%）；

数据波动幅度≤±0.03V（对应高压波动 ±30V），彻底解决原方案数据漂移问题。

2. 响应速度达标

信号反馈延迟≤15ms，完全满足检测线 20pcs/h 的节拍要求，单台电池包检测时间从原来的 3.5 分钟缩短至 3 分钟，检测效率提升 14.3%。

3. 维护成本降低

PKHV3020 免频繁校准（每 6 个月校准 1 次即可），相比传统电阻分压方案，维护频次减少 70%；

六、客户反馈与项目总结

该新能源汽车制造企业生产部负责人表示：“PRBTEK PKHV3020 高压衰减棒完美解决了我们高压电池包检测中的信号采集难题，不仅提升了检测精度和效率，更重要的是保障了生产安全。其稳定的性能和便捷的安装调试，让我们的检测线运行更可靠，为电池包出厂质量提供了有力保障。”

项目总结

PRBTEK PKHV3020 凭借 1000:1 精准衰减比、高绝缘耐压等级、强抗干扰能力等核心优势，成功解决了 PLC 系统无法直接采集高压信号的行业痛点。在新能源电池包检测场景中，该产品与 PLC 系统的无缝适配，实现了高压信号的安全、精准、实时反馈，为工业高压设备的自动化控制提供了可靠的信号转换解决方案。

七、应用拓展建议

适用于新能源、冶金、电力等涉及高压设备（0-20KV）的 PLC 控制系统；

搭配 PRBTEK 专用高压测试线使用，可进一步提升信号传输稳定性；

对于更高带宽需求（＞100MHz）的场景，可选择 PRBTEK PKHV3000 系列更高规格产品。

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