CN102841284A - 一种电动汽车高压电在线绝缘监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动汽车高压电在线绝缘监测方法，包括以下步骤：1)在静态时，先控制逆变器的开关管全部处于断开状态，检测出直流侧正、负极母线对地绝缘电阻；2)通过有选择的关闭逆变器某一相桥臂的上或下开关管，把交流侧该相母线的对地绝缘电阻计算出来；3)动态时，通过监测在正极母线与车身地之间并入已知阻值标准电阻前后的对地电压与母线电压之比，分别通过滤波的方法提取出直流分量，从而计算出在动态情况下直流侧和交流侧所有绝缘电阻的并联值；通过监测该并联值可得出任意一个或多个母线的对地绝缘故障。与现有技术相比，本发明具有扩展了绝缘状态的监测范围，无论静态还是动态下，均能监测直流侧绝缘状态和交流侧绝缘状态等优点。

Description

一种电动汽车高压电在线绝缘监测方法

技术领域

本发明涉及一种电动汽车检测技术，尤其是涉及一种电动汽车高压电在线绝缘监测方法。

背景技术

在现有的电动汽车绝缘监测方法中，大都是在正、负极母线与车身地之间并入已知阻值的标准电阻，通过开关控制其是否接入。通过检测接入电阻前后的正、负极母线对地电压的数值，可以计算出正、负极母线对地绝缘电阻的大小。由于此种方法一般未考虑电机及控制器引入后所带来的绝缘电阻的变化，因此不能测到电机三相交流测的绝缘电阻值。并且在实际应用中，发现该方法在驱动电机使能前进行静态测量时可以获得比较好的效果，驱动电机使能后进行动态测量时，绝缘电阻测量值不稳定或者不准确。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电动汽车高压电在线绝缘监测方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电动汽车高压电在线绝缘监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在静态时，先控制逆变器的开关管全部处于断开状态，检测出直流侧正、负极母线对地绝缘电阻；

2)通过有选择的关闭逆变器某一相桥臂的上或下开关管，把交流侧该相母线的对地绝缘电阻计算出来；

3)动态时，通过监测在正极母线与车身地之间并入已知阻值标准电阻前后的对地电压与母线电压之比，分别通过滤波的方法提取出直流分量，从而计算出在动态情况下直流侧和交流侧所有绝缘电阻的并联值；通过监测该并联值可得出任意一个或多个母线的对地绝缘故障。

所述的检测出直流侧正、负极母线对地绝缘电阻R₊和R_-分别如下：

测量正极母线对地电压U_P，正负母线间电压U；然后在正极母线和车身地之间并联一个已知阻值的标准电阻R₀，再次测量正极母线对地电压U_P1，正负母线间电压U₁：

$R_{+}=\frac{U_P{U}_1-U_{P1}U}{U_{P1}(U-U_P)}{R}_0,---\left(1\right)$

$R_{-}=\frac{U_P{U}_1-U_{P1}U}{U_P{U}_{P1}}{R}_0---\left(2\right).$

所述的步骤3)具体过程如下：

使电机控制器只关闭某一个开关管，这样，对于交流侧来说仍然无电流输出，电机仍处于静止状态。例如关闭A相上桥臂的开关管，则相当于交流侧A相绝缘电阻R_A并联在正极母线与车身地之间；此时可以基于步骤2)所用方法，再次检测出正极母线等效绝缘电阻R′₊，其值应该是R₊//R_A，由于R₊已经测量出来，于是可以求得R_A，

$R_A=\frac{R_{+}{R}_{+}^{\′}}{R_{+}-R_{+}^{\′}}---\left(3\right)$

其他B相和C相绝缘电阻的测量方法采用以上方法进行，仅需控制相应开关管导通即可。

动态测量时，测量正极母线对地电压U_P，正负母线间电压U，计算出二者比值K_P，对其进行滤波，去除交流分量，得到其直流分量

然后在正极母线和车身地之间并联一个已知阻值的标准电阻R₀，再次测量正极母线对地电压U_P1，正负母线间电压U₁，计算出二者比值K_P1，对其进行滤波，去除交流分量，得到其直流分量

然后根据式(4)计算出直流侧和交流侧绝缘电阻的并联值R_E：

$R_E=\frac{\stackrel{\‾}{K_P}-\stackrel{\‾}{K_{P1}}}{\stackrel{\‾}{K_{P1}}}{R}_0---\left(4\right).$

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

可以在静态时分别检测出动力系统直流侧的正、负极母线和交流侧的三相母线对车身地的绝缘电阻值，若有绝缘电阻过低的情况，则不允许高压开关闭合；

动态运行时可实时检测并计算出驱动电机直流侧和交流侧的绝缘电阻总并联值，这样就可以避免驱动电机运行时因逆变器开关状态的变化而导致直流侧正、负极母线对地绝缘电阻等效值的变化导致的不稳定问题，而且如果有直流侧或者交流侧任意一母线对地绝缘下降的情况，也能及时监测出来；

总之扩展了绝缘状态的监测范围，无论静态还是动态下，均不仅能监测直流侧绝缘状态，还可以监测交流侧绝缘状态。

附图说明

图1为本发明的原理电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，电动汽车动力系统被逆变器分隔为直流侧和交流侧两大部分。直流侧绝缘电阻为R_P、R_N，其值由动力电池组、逆变器直流输入端以及直流母线的对地绝缘电阻共同决定；交流侧绝缘电阻为R_A、R_B、R_C，其值由逆变器交流输出端、电机输入端以及三相交流母线的对地绝缘电阻共同决定。

本方法分为静态测量和动态测量两种模式。

静态测量时，首先控制逆变器开关管全部处于断开状态。测量正极母线对地电压U_P，正负母线间电压U；然后在正极母线和车身地之间并联一个已知阻值的标准电阻R₀，再次测量正极母线对地电压U_P1，正负母线间电压U₁。通过这些量可以将此时的正负极对地绝缘电阻计算出来。接下来控制逆变器某一相桥臂的上(或下)开关管关闭，重复以上过程，则可计算出该相母线对地的绝缘电阻。对于其他相母线对地绝缘电阻的检测过程同上。

动态测量时，测量正极母线对地电压U_P，正负母线间电压U，计算出二者比值K_P，对其进行滤波，去除交流分量，得到其直流分量然后在正极母线和车身地之间并联一个已知阻值的标准电阻R₀，再次测量正极母线对地电压U_P1，正负母线间电压U₁，计算出二者比值K_P1，对其进行滤波，去除交流分量，得到其直流分量

然后就可以根据式(5)计算出直流侧和交流侧绝缘电阻的并联值R_E。

$R_E=\frac{\stackrel{\‾}{K_P}-\stackrel{\‾}{K_{P1}}}{\stackrel{\‾}{K_{P1}}}{R}_0---\left(5\right).$

只要有任意一个绝缘电阻下降，就会在并联值R_E中体现出来。因此可以通过这种方法监测出任意一个或多个母线的对地绝缘故障。

Claims (4)

1.一种电动汽车高压电在线绝缘监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在静态时，先控制逆变器的开关管全部处于断开状态，检测出直流侧正、负极母线对地绝缘电阻；

2)在静态时，通过有选择的关闭逆变器某一相桥臂的上或下开关管，把交流侧各相母线的对地绝缘电阻计算出来；

3)动态时，通过监测在正极母线与车身地之间并入已知阻值标准电阻前后的对地电压与母线电压之比，分别通过滤波的方法提取出直流分量，从而计算出在动态情况下直流侧和交流侧所有绝缘电阻的并联值；通过监测该并联值可得出任意一个或多个母线的对地绝缘故障。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车高压电在线绝缘监测方法，其特征在于，所述的检测出直流侧正、负极母线对地绝缘电阻R₊和R_-计算如下：

测量正极母线对地电压U_P，正负母线间电压U；然后在正极母线和车身地之间并联一个已知阻值的标准电阻R₀，再次测量正极母线对地电压U_P1，正负母线间电压U₁：

$R_{+}=\frac{U_P{U}_1-U_{P1}U}{U_{P1}(U-U_P)}{R}_0,---\left(1\right)$

$R_{-}=\frac{U_P{U}_1-U_{P1}U}{U_P{U}_{P1}}{R}_0---\left(2\right).$

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车高压电在线绝缘监测方法，其特征在于，所述的交流侧各相母线的对地绝缘电阻计算如下：

只关闭某一个开关管，对于交流侧来说仍然无电流输出，电机仍处于静止状态；首先关闭A相上桥臂的开关管，则相当于交流侧A相绝缘电阻R_A并联在正极母线与车身地之间；再次检测出正极母线等效绝缘电阻R′₊，由于R₊已经测量出来，于是求得R_A，

$R_A=\frac{R_{+}{R}_{+}^{\′}}{R_{+}-R_{+}^{\′}}---\left(3\right)$

其他B相和C相绝缘电阻的测量方法采用以上方法进行，仅需控制相应开关管导通即可。

4.根据权利要求1所述的一种电动汽车高压电在线绝缘监测方法，其特征在于，所述的步骤3)具体过程如下：

动态测量时，测量正极母线对地电压U_P，正负母线间电压U，计算出二者比值K_P，对其进行滤波，去除交流分量，得到其直流分量然后在正极母线和车身地之间并联一个已知阻值的标准电阻R₀，再次测量正极母线对地电压U_P1，正负母线间电压U₁，计算出二者比值K_P1，对其进行滤波，去除交流分量，得到其直流分量

然后根据式(4)计算出直流侧和交流侧绝缘电阻的并联值R_E：

$R_E=\frac{\stackrel{\‾}{K_P}-\stackrel{\‾}{K_{P1}}}{\stackrel{\‾}{K_{P1}}}{R}_0---\left(4\right).$

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