相互交叉的绝缘检测方法及系统与流程

【技术领域】

本发明涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种相互交叉的绝缘检测方法及系统。

背景技术：

随着人类社会对环保要求的日益提高，电动汽车在世界各地开始被关注、研发。绝缘监测作为电动汽车技术之一，目前已有多种方案被开发。电动汽车的国际标准规定：绝缘电阻值除以电动汽车直流系统标称电压u，结果应大于100ω/v。目前常用的绝缘监测方法有如下几种：

(1)电流传感法

采用霍尔电流传感器是对高压直流系统检测的一种常见方法，将电源系统中待测的正极和负极一起同方向穿过电流传感器，当没有漏电流时，从电源正极流出的电流等于返回到电源负极的电流。因此，穿过电流传感器的电流为0，电流传感器的输出电压为0，当发生漏电现象时，电流传感器的输出电压不为零。根据该电压的正负可以进一步判断该漏电流时来自于电源正极还是负极。但是应用这种检测方法的前提是待测电源必须处于工作状态，要有工作电流的流入和流出，它无法在电源系统空载的情况下评价电源对地的绝缘性能。

(2)平衡电桥法

利用电桥电路的原理，认为待测设备直流系统正负母线对地具有一个固定的绝缘电阻，绝缘良好的情况下这两个绝缘电阻可以认为是相等的，正负端子可作为两个桥臂，地可以作为一个桥臂，另外可以在正负母线之间串联两个等值大电阻，两电阻之间是一个桥臂，这样就构成了一个平衡电桥电路，在绝缘良好的情况下，流过两桥臂之间的电流为0，一旦一端绝缘下降，电桥便失去平衡，两桥臂间的电流就不为0。这种方法的缺点很明显，就是对构建电路的精确度要求很高，同时在正负极绝缘性能同时降低时不能准确及时报警。

(3)辅助电源法

在我国一些电力机车的漏电检测中，利用110v蓄电池，将蓄电池正极与待测高压直流电源负极相连，蓄电池负极与机车即可实现一点接地，在待测系统绝缘性能良好的情况下，蓄电池没有电流回路，漏电流为零，在绝缘破损或老化潮湿的情况下，蓄电池通过绝缘层形成闭合回路，产生漏电流，根据漏电流的大小报警，并关断待测电源。这种方法缺点明显，就是直接将蓄电池的一点接地，这在电气系统中是不提倡的。

(4)低频信号注入法

低频信号注入法是向电气回路上注入交流低频信号，通过对低频信号的检测来判断检测回路绝缘状况，同时也对电源信号的波动也作了评估，很准确稳定地反应出电源对地的绝缘电阻。这是一种比较有效的漏电检测方法，也是当前电动汽车使用较为广泛的一种方法。

但当前随着国内电动汽车的普及，对充电效率的提高提出了高要求，一桩两枪同时给两辆电动车充电的场景是必然存在而且大比例数量存在的。而充电机厂家为节约成本采用了两枪共地，两枪共负/正极的设计，此时必然导致电动汽车上的使用低频注入法的绝缘检测模块同时检测同一个电源系统，造成互相干扰而失效。

传统低频注入法存在不能两个绝缘检测模块同时检测同一电源系统的局限性，不能适应目前广泛存在的双枪共负/正极的充电场景。

技术实现要素：

鉴于以上内容，有必要提供一种相互交叉的绝缘检测方法及系统，实现了两个绝缘检测模块互不干扰地共同工作，满足了双枪共负/正极的充电场景的要求。

一种相互交叉的绝缘检测方法，所述方法包括：

获取第一电动汽车的第一绝缘检测模块的低频方波及第二电动汽车第二绝缘检测模块的低频方波；

调节第一绝缘检测模块的低频方波及第二绝缘检测模块的低频方波的模型，使调节后第一绝缘检测模块的低频方波与调节后第二绝缘检测模块的低频方波进行时间交叉检测待检电源系统；及

利用调节后的第一绝缘检测模块的低频方波与调节后第二绝缘检测模块的低频方波进行时间交叉检测待检电源系统。

根据本发明一优选实施例，所述调节第一绝缘检测模块的低频方波及第二绝缘检测模块的低频方波的模型包括：

第一绝缘检测模块的低频方波为：f1(t)＝amod(int(2*t/t),2)-0.5a；

第二绝缘检测模块的低频方波为：f2(t)＝bmod(int(2*t/t),2)-0.5b；

将f1(t)乘以系数mod(int(t/t),2)，将f2(t)乘以系数(～mod(int(t/t),2))，则

调节后的第一绝缘检测模块的低频方波g1(t)＝f1(t)*mod(int(t/t),2)，

调节后的第二绝缘检测模块的低频方波g1(t)＝f2(t)*mod(int(t/t),2)。

根据本发明一优选实施例，所述利用调节后的第一绝缘检测模块的低频方波与调节后第二绝缘检测模块的低频方波进行时间交叉检测待检电源系统包括：

第一绝缘检测模块利用1t的时间检测待检电源系统里是否有低频方波存在，当检测到没有低频方波存在时，第一绝缘检测模块启动工作；

第二绝缘检测模块利用1t时间检测待检电源系统是否存在低频方波，如果存在低频方波，则经1t的采样，第二绝缘检测模块检测第一绝缘检测模块的低频方波，在第一绝缘检测模块的下一个周期的0.5t的时刻向待检电源系统注入检测的低频方波，所述注入检测的低频方波与第一绝缘检测模块的低频方波相同；

当第一绝缘检测模块检测到待检电源系统里存在叠加波形时，并在下一个周期结束时刻停止发送低频方波；

第二绝缘检测模块开始发送低频方波，完成一个周期后停止注入方波；

当第二绝缘检测模块完成一个周期后停止注入方波时，第一绝缘检测模块开始一个周期的低频方波注入，如此第一绝缘检测模块及第二绝缘检测模块交替协同地工作。

一种相互交叉的绝缘检测系统，所述系统包括：

获取模块，用于获取第一电动汽车的第一绝缘检测模块的低频方波及第二电动汽车第二绝缘检测模块的低频方波；

调节模块，用于调节第一绝缘检测模块的低频方波及第二绝缘检测模块的低频方波的模型，使调节后第一绝缘检测模块的低频方波与调节后第二绝缘检测模块的低频方波进行时间交叉检测待检电源系统；及

检测模块，用于利用调节后的第一绝缘检测模块的低频方波与调节后第二绝缘检测模块的低频方波进行时间交叉检测待检电源系统。

根据本发明一优选实施例，所述调节模块调节第一绝缘检测模块的低频方波及第二绝缘检测模块的低频方波的模型包括：

第一绝缘检测模块的低频方波为：f1(t)＝amod(int(2*t/t),2)-0.5a；

第二绝缘检测模块的低频方波为：f2(t)＝bmod(int(2*t/t),2)-0.5b；

将f1(t)乘以系数mod(int(t/t),2)，将f2(t)乘以系数(～mod(int(t/t),2))，则

调节后的第一绝缘检测模块的低频方波g1(t)＝f1(t)*mod(int(t/t),2)，

调节后的第二绝缘检测模块的低频方波g1(t)＝f2(t)*mod(int(t/t),2)。

根据本发明一优选实施例，所述检测模块利用调节后的第一绝缘检测模块的低频方波与调节后第二绝缘检测模块的低频方波进行时间交叉检测待检电源系统包括：

第一绝缘检测模块利用1t的时间检测待检电源系统里是否有低频方波存在，当检测到没有低频方波存在时，第一绝缘检测模块启动工作；

第二绝缘检测模块利用1t时间检测待检电源系统是否存在低频方波，如果存在低频方波，则经1t的采样，第二绝缘检测模块检测第一绝缘检测模块的低频方波，在第一绝缘检测模块的下一个周期的0.5t的时刻向待检电源系统注入检测的低频方波，所述注入检测的低频方波与第一绝缘检测模块的低频方波相同；

当第一绝缘检测模块检测到待检电源系统里存在叠加波形时，并在下一个周期结束时刻停止发送低频方波；

第二绝缘检测模块开始发送低频方波，完成一个周期后停止注入方波；

当第二绝缘检测模块完成一个周期后停止注入方波时，第一绝缘检测模块开始一个周期的低频方波注入，如此第一绝缘检测模块及第二绝缘检测模块交替协同地工作。

由以上技术方案可知，本发明能使两个使用了低频注入法的绝缘检测模块共测同一个待检系统，通过调节两个绝缘检测模块的方波，使得两个绝缘检测模块错开检测时间，实现了两个绝缘检测模块互不干扰地共同工作，满足了双枪共负/正极的充电场景的要求。本发明增加了互相检测的功能，增强了低频注入法的适应性，突破了其原有的局限性，解决了不能在双枪共负/正极的充电场景应用的问题。

【附图说明】

图1是本发明实现相互交叉的绝缘检测方法的较佳实施例的应用环境示意图。

图2是本发明相互交叉的绝缘检测方法较佳实施例的流程图。

图3是本发明相互交叉的绝缘检测系统的功能模块图。

图4是第一绝缘检测模块及第二绝缘检测模块注入的低频方波的示意图。

图5是第一绝缘检测模块及第二绝缘检测模块共测的异常叠加的阶梯波形示意图。

图6为调节后的第一绝缘检测模块及第二绝缘检测模块的独立波形。

图7为经调节后两个绝缘检测模块共测一个电源系统时叠加的波形。

【具体实施方式】

参阅图1所示，是本发明实现相互交叉的绝缘检测方法的较佳实施例的应用环境示意图。所述应用环境示意图包括第一电动汽车1、第二电动汽车2及双枪共负极充电机3。第一电动汽车1及第二电动汽车2都安装了相互交叉的绝缘检测系统10，安装于第一电动汽车1中的相互交叉的绝缘检测系统10包括第一绝缘检测模块101。安装于第二电动汽车2中的相互交叉的绝缘检测系统10包括第二绝缘检测模块201。

从图1分析可知，在现有技术中，第一电动汽车1上的第一绝缘检测模块101的低频方波同时从a点所在的车壳注入，从共负极的b点回到原系统供检测，第二电动汽车2上的第二绝缘检测模块201的低频检测方波同时从c点所在的车壳注入，从共负极的d点回到原系统供检测，第一绝缘检测模块101及第二绝缘检测模块201同时对绝缘电阻r1，绝缘电阻r2，绝缘电阻r3进行了检测。现此种情形下，第一绝缘检测模块101及第二绝缘检测模块201注入的低频方波互相耦合，第一绝缘检测模块101及第二绝缘检测模块201的低频方波经叠加后均发生了畸变，无法满足检测要求。

为了解决上述现有技术的问题，相互交叉的绝缘检测方法的原理如下：对如图1所示的第一绝缘检测模块101及第二绝缘检测模块201的低频方波进行了数学建模，并调整第一绝缘检测模块101及第二绝缘检测模块201的低频方波的数学模型，使原本互相叠加的第一绝缘检测模块的低频方波与第二绝缘检测模块的低频方波错开了时间，达到了第一绝缘检测模块101及第二绝缘检测模块201同时检测同一个绝缘电阻的要求。

所述相互交叉的绝缘检测系统10的程序代码根据其不同的功能，可以划分为多个功能模块。本实施例中，如图3所示，所述相互交叉的绝缘检测系统10可以包括获取模块1000、调节模块1001及检测模块1002。将在以下实施例中具体详叙述各个模块的功能。

如图2所示，是本发明相互交叉的绝缘检测方法较佳实施例的流程图。本实施例相互交叉的绝缘检测方法并不限于流程图中所示步骤，此外流程图中所示步骤中，某些步骤可以省略、步骤之间的顺序可以改变。并在该流程图详细讲述各个模块的功能。

s10，获取模块1000获取第一绝缘检测模块101的低频方波及第二绝缘检测模块201的低频方波。

第一绝缘检测模块101的低频方波如下：

f1(t1)＝amod(int(2*t1/t),2)-0.5a....................(1)

第二绝缘检测模块201的低频方波如下：

f1(t2)＝bmod(int(2*t2/t),2)-0.5b..................(2)

t1＝t2+c................................................(3)

上三式中，其中t1、t2取值为大于等于0的整数变量，代表时间，单位为秒；t为方波(占空比1：1)的周期，单位为秒；mod为求余函数，int为取整函数，a为第一绝缘检测模块101的低频方波的幅值(已知)，b为第二绝缘检测模块102的低频方波的幅值(已知)，c为2个方波的相位差(已知)。c取0.5t。

在不考滤噪声的情况下，如图4所示，第一绝缘检测模块及第二绝缘检测模块注入的低频方波的示意图，在未叠加的情况下，该信号经过了绝缘电阻由电池正负极回来，应为一经衰减的幅值减小的，能被正常检测的，标准的方波。如图5所示，为第一绝缘检测模块及第二绝缘检测模块共测的异常叠加的阶梯波形示意图，对于此波形，第一绝缘检测模块101和第二绝缘检测模块201均已无法正常检测。

从图4及图5可看出来，能被正常检测的信号应为一标准方波，但经两者叠加后，变成了阶梯波形后无法被正确检测，低频注入法失效。此时，必须调整第一绝缘检测模块101的低频方波及第二绝缘检测模块201的低频方波的模型，使两者方波不叠加。

s11，调节模块1001调节第一绝缘检测模块101的低频方波及第二绝缘检测模块201的低频方波的模型，使调节后第一绝缘检测模块101的低频方波与调节后第二绝缘检测模块201的低频方波进行时间交叉检测待检电源系统。具体如下：

对式(1)式(2)式(3)整理，令t1＝t2＝t，则有式(4)式(5)

f1(t)＝amod(int(2*t/t),2)-0.5a...................(4)

f2(t)＝bmod(int(2*t/t),2)-0.5b...................(5)

再进而对式(4)式(5)乘以一个系数，令2个方波不叠加地交叉检测，得到式(6)式(7)

g1(t)＝f1(t)*mod(int(t/t),2)..........................(6)

g2(t)＝f2(t)*(～mod(int(t/t),2))......................(7)

式(6)式(7)中，符号”～”表示取反，因对2求余结果非0即1，可作取反操作。

如图6所示，图6为调节后的第一绝缘检测模块及第二绝缘检测模块的独立波形。如图7所示，图7为经调节后两个绝缘检测模块共测一个电源系统时叠加的波形。

s12，检测模块1002利用调节后的第一绝缘检测模块101的低频方波与调节后第二绝缘检测模块201的低频方波进行时间交叉检测待检电源系统。

由图5及图6所知，实际上第一绝缘检测模块101与第二绝缘检测模块201进行时间交叉检测，第一绝缘检测模块101在进行绝缘检测时，第二绝缘检测模块201放弃检测同时也不注入低频方波，而在第二绝缘检测模块201进行绝缘检测时，第二绝缘检测模块201放弃检测同时也不注入低频方波。这样，就实现了两个使用低频注入法检测绝缘的绝缘检测模块互不干扰地同测一个电源系统。

在实际应用时，第一绝缘检测模块101及第二绝缘检测模块201往往不是同时开启，设第一绝缘检测模块101先启动，而第二绝缘检测模块201后启动，以此场景解释共测一个待检系统的第一绝缘检测模块101及第二绝缘检测模块201是如何自动调节，利用调节后的第一绝缘检测模块101的低频方波及第二绝缘检测模块201的低频方波检测一个待检电源系统的过程如下：

第一绝缘检测模块101利用1t的时间检测待检电源系统里是否有低频方波存在，当检测到没有低频方波存在时，第一绝缘检测模块101启动工作。

第二绝缘检测模块201利用1t时间检测待检电源系统是否存在低频方波，如果存在低频方波，则经1t的采样，第二绝缘检测模块201检测第一绝缘检测模块101的低频方波，在第一绝缘检测模块101的下一个周期的0.5t的时刻向待检电源系统注入检测的低频方波，所述注入检测的低频方波与第一绝缘检测模块101的低频方波的相同。即幅值、频率都相同。

当第一绝缘检测模块101检测到待检电源系统里存在叠加波形时，并在下一个周期结束时刻停止发送低频方波。

第二绝缘检测模块201开始发送低频方波，完成一个周期后停止注入方波。

当第二绝缘检测模块201完成一个周期后停止注入方波时，第一绝缘检测模块101开始一个周期的低频方波注入。

如此第一绝缘检测模块101及第二绝缘检测模块201交替协同地工作，互不干扰。

在本发明中，两个使用了低频注入法的绝缘检测模块共测同一个待检系统时，本发明通过调节两个绝缘检测模块的方波，使得两个个绝缘检测模块错开检测时间，实现了两个绝缘检测模块互不干扰地共同工作，满足了双枪共负/正极的充电场景的要求。本发明增加了互相检测的功能，增强了低频注入法的适应性，突破了其原有的局限性，解决了不能在双枪共负/正极的充电场景应用的问题。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。

对本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附关联图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或者步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或者装置通过软件或者硬件来实现。“第一”，“第二”(如果存在)等词语用来表示名称，而不是表示任何特定的顺序。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。