一种电动汽车绝缘电阻在线测量系统及其方法与流程

本发明涉及电动车在线测量绝缘电阻的测量系统，更具体而言是指一种电动汽车绝缘电阻在线测量系统及其方法。

背景技术

电动汽车在国家政策的大力支持下得到迅猛发展。电动汽车是一个复杂的机电一体化产品，其中的许多部件包括动力电池、电机、充电机、能量回收装置、辅助电池充电装置通常在大功率和高电压下运行，对绝缘电阻检测提出了巨大挑战。绝缘监测技术有多种方式，但都存在一些缺点，如继电器检测方式灵敏度低，平衡电桥法在正负极绝缘同时降低时不能准确及时报警，注入交流信号法不仅会使直流系统纹波增大，影响供电质量，而且系统的分布电容会直接影响测量结果，分辨率低。与电力系统直流绝缘监测不同的是，电动汽车直流系统电压等级涵盖90～500v的宽范围，而且运行过程中电压频繁变化，对于精度、安全性、可靠性、和耐久性都具有较高的要求。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种电动汽车绝缘电阻在线测量系统及其方法，本发明结合电桥法和信号注入法提出在电桥中注入双直流电压的绝缘电阻检测方法，不存在机械或电子开关降低了故障率，也可以测量正负极绝缘同时降低的情况，注入直流低压不会影响直流系统纹波，也不受系统的分布电容影响，具有适用范围广、性能稳定、抗干扰能力强、测量精度高等优点。

本发明的又一目的在于本发明解决了绝缘电阻在线实时监测问题,对绝缘电阻降低提前做出报警,避免危险情况发生；本发明具有性能稳定,抗干扰能力强的优点，满足车辆振动和防护的要求，能适应恶劣工作环境的需要。

本专利适用范围为:新能源汽车及其它需要监测绝缘电阻的行业。

针对上述现有技术的缺点，

本发明采用的技术方案为：一种电动汽车绝缘电阻在线测量系统，包括双路测量电路（10）、双路电压注入电路（20）以及cpu控制器（30），该双路测量电路（10）包括与汽车正极绝缘电阻（rp）连接的正极检测端（up）以及与汽车负极绝缘电阻（rn）连接的负极检测端（un），该双路注入电路（20）包括第一电阻（r1）、第二电阻（r2）以及受控电压源（v），其中该第一电阻（r1）与第二电阻（r1）串联连接后接入该正极检测端（up）与该负极检测端（un）之间，该受控电压源（v）一端连接在该汽车正极绝缘电阻（rp）与汽车负极绝缘电阻（rn）之间且与该汽车底盘（d）连接，该受控电压源（v）另一端连接在该第一电阻（r1）与第二电阻（r1）之间且与接地端（gnd）连接，该cpu控制器用于控制受控电压源（v）分别注入两个低压直流电压以及用于检测注入低压直流电压后该正极检测端（up）、负极检测端（un）的电压值。

当注入电压值为u1时，该正极检测端（up）检测到的电压值为up1、该负极检测端（un）检测到的电压值为un1，当注入电压值为u2时，该正极检测端（up）检测到的电压值为up2、该负极检测端（un）检测到的电压值为un2，通过在电路中应用基尔霍夫电压定律和电流定律，通过已知的u1、u2、up1、un1、up2、un2、r1、r2分别计算出汽车正极绝缘电阻阻值rp和汽车负极绝缘电阻阻值rn。

一种电动汽车绝缘电阻在线测量系统的测量方法，包括以下步骤：

步骤一、通过cpu控制器控制受控电压源往汽车正极绝缘电阻、汽车负极绝缘电阻注入一个低压直流电压，当注入的电压值为u1时，此时测量获得正极检测端的电压值up1、测量获得负极检测端的电压值为un1；

步骤二、通过cpu控制器控制受控电压源往汽车正极绝缘电阻、汽车负极绝缘电阻注入另一个低压直流电压，当注入的电压值为u2时，此时测量获得正极检测端的电压值up2、测量获得负极检测端的电压值为un2；

步骤三、通过up1、un1、up2、un2计算获得汽车正极绝缘电阻阻值rp和汽车负极绝缘电阻阻值rn；

步骤四、判断步骤三中的rp和rn的阻值是否大于500ω/v；

步骤五、如步骤四，当判断步骤三中的rp和rn的阻值大于500ω/v后，则通过输出can信号报告状态正常；

步骤六、如步骤四，当判断步骤四中的rp和rn的阻值小于500ω/v后，则再次判断rp和rn的阻值是否大于300ω/v后，如rp和rn的阻值大于300ω/v且小于500ω/v则存在三级故障，而后输出三级故障报警信号并通过输出can信号报告存在三级故障的状态；

步骤七、如步骤六，当判断rp和rn的阻值是小于300ω/v后，则再次判断rp和rn的阻值是否大于100ω/v后，如rp和rn的阻值大于100ω/v且小于300ω/v则存在二级故障，而后输出二级故障报警信号并通过输出can信号报告存在二级故障的状态；

步骤八、如步骤七，当判断rp和rn的阻值小于100ω/v后，则存在一级故障，而后输出一级报警信号并通过输出cad信号报告存在二级故障的状态。

本发明的有益效果为：本发明由汽车正极绝缘电阻rp、负极绝缘电阻rn和本发明系统的内部标准电阻r1、r2组成电桥；在电桥中加入受控的电压源，通过cpu控制电压源分别注入低压直流电压u1、u2，同时cpu检测up和un端电压的到四个电压值up1、un1、up2、un2。对该电路应用基尔霍夫电压定律和电流定律，通过u1、u2、up1、un1、up2、un2、r1、r2这些已知条件就可以分别求出正极绝缘电阻rp和负极绝缘电阻rn。

本发明通过注入双直流电压来检测绝缘电阻，不存在机械或电子开关所以故障率；由于采用信号注入法解决了正负极绝缘电阻同时降低不能测量的问题，同时采用信号注入法也解决了没有母线电压不能测量绝缘电阻的问题；另外由于注入的是直流低压信号而非交流信号不会影响直流系统纹波，也不受系统的分布电容影响，具有适用范围广、性能稳定、抗干扰能力强、测量精度高等优点。

附图说明

图1为本发明的测量系统电路原理图。

图2为本发明的测量系统的原理方框图。

图3为本发明的测量方法的流程方框图。

具体实施方式

如图1至图3所示为本发明的一种较佳的具体实施例子，一种电动汽车绝缘电阻在线测量系统，如图1、图2所述，包括双路测量电路（10）、双路电压注入电路（20）以及cpu控制器（30），该双路测量电路（10）包括与汽车正极绝缘电阻（rp）连接的正极检测端（up）以及与汽车负极绝缘电阻（rn）连接的负极检测端（un），该双路注入电路（20）包括第一电阻（r1）、第二电阻（r2）以及受控电压源（v），其中该第一电阻（r1）与第二电阻（r1）串联连接后接入该正极检测端（up）与该负极检测端（un）之间，该受控电压源（v）一端连接在该汽车正极绝缘电阻（rp）与汽车负极绝缘电阻（rn）之间且与该汽车底盘（d）连接，该受控电压源（v）另一端连接在该第一电阻（r1）与第二电阻（r1）之间且与接地端（gnd）连接，该cpu控制器用于控制受控电压源（v）分别注入两个低压直流电压以及用于检测注入低压直流电压后该正极检测端（up）、负极检测端（un）的电压值。

当注入电压值为u1时，该正极检测端（up）检测到的电压值为up1、该负极检测端（un）检测到的电压值为un1，当注入电压值为u2时，该正极检测端（up）检测到的电压值为up2、该负极检测端（un）检测到的电压值为un2，通过在电路中应用基尔霍夫电压定律和电流定律，通过已知的u1、u2、up1、un1、up2、un2、r1、r2分别求（计算）出汽车正极绝缘电阻阻值rp和汽车负极绝缘电阻阻值rn。

上述电动汽车绝缘电阻在线测量系统还与该cpu控制器连接的报警电路（40）以及为整个电路工作提供电压的工作（50）。

上述电动汽车绝缘电阻在线测量系统的测量方法，如图3所示包括以下步骤

步骤一、通过cpu控制器控制受控电压源往汽车正极绝缘电阻、汽车负极绝缘电阻注入一个低压直流电压，当注入的电压值为u1时，此时测量获得正极检测端的电压值up1、测量获得负极检测端的电压值为un1；

步骤二、通过cpu控制器控制受控电压源往汽车正极绝缘电阻、汽车负极绝缘电阻注入另一个低压直流电压，当注入的电压值为u2时，此时测量获得正极检测端的电压值up2、测量获得负极检测端的电压值为un2；

步骤三、通过up1、un1、up2、un2计算获得汽车正极绝缘电阻阻值rp和汽车负极绝缘电阻阻值rn；

步骤四、判断步骤三中的rp和rn的阻值是否大于500ω/v；

步骤五、如步骤四，当判断步骤三中的rp和rn的阻值大于500ω/v后，则通过输出can信号报告状态正常。

步骤六、如步骤四，当判断步骤四中的rp和rn的阻值小于500ω/v后，则再次判断rp和rn的阻值是否大于300ω/v后，如rp和rn的阻值大于300ω/v且小于500ω/v则存在三级故障，而后输出三级故障报警信号并通过输出can信号报告存在三级故障的状态；

步骤七、如步骤六，当判断rp和rn的阻值是小于300ω/v后，则再次判断rp和rn的阻值是否大于100ω/v后，如rp和rn的阻值大于100ω/v且小于300ω/v则存在二级故障，而后输出二级故障报警信号并通过输出can信号报告存在二级故障的状态；

步骤八、如步骤七，当判断rp和rn的阻值小于100ω/v后，则存在一级故障，而后输出一级报警信号并通过输出cad信号报告存在二级故障的状态。

本发技术方案由汽车正极绝缘电阻rp、负极绝缘电阻rn和本发明系统的内部标准电阻r1、r2组成电桥；在电桥中加入受控的电压源，通过cpu控制电压源分别注入低压直流电压u1、u2，同时cpu检测up和un端电压的到四个电压值up1、un1、up2、un2。对该电路应用基尔霍夫电压定律和电流定律，通过u1、u2、up1、un1、up2、un2、r1、r2这些已知条件就可以分别求出正极绝缘电阻rp和负极绝缘电阻rn。

本发明通过注入双直流电压来检测绝缘电阻，不存在机械或电子开关所以故障率；由于采用信号注入法解决了正负极绝缘电阻同时降低不能测量的问题，同时采用信号注入法也解决了没有母线电压不能测量绝缘电阻的问题；另外由于注入的是直流低压信号而非交流信号不会影响直流系统纹波，也不受系统的分布电容影响，具有适用范围广、性能稳定、抗干扰能力强、测量精度高等优点。

本发明的实施例以及附图只是为了展示本发明的设计构思，本发明的保护范围不应当局限于这一实施例。

通过上面的叙述可以看出本发明的设计目的是可以有效实施的。实施例的部分展示了本发明的目的以及实施功能和结构主题，并且包括其他的等同替换。

因此，本发明的权利构成包括其他的等效实施，具体权利范围参考权利要求。