CN105004979A - 一种电动汽车直流充电桩绝缘检测系统和检测方法 - Google Patents

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CN105004979A CN201510494017.1A CN201510494017A CN105004979A CN 105004979 A CN105004979 A CN 105004979A CN 201510494017 A CN201510494017 A CN 201510494017A CN 105004979 A CN105004979 A CN 105004979A
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邵丹薇
张博雅
刘明刚
韩忠华
冷鹏程
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Abstract

本发明公开了一种电动汽车直流充电桩绝缘检测系统和检测方法,属于电动汽车充电桩领域,包括:桥式阻抗网络、电压调理电路、隔离单元、A/D采样单元、主控单元、通讯单元和故障报警单元;桥式阻抗网络用于直流充电桩的电压信息检测,电压信息依次经电压调理电路、隔离单元和A/D采样单元处理后送入主控单元;主控单元对A/D采样单元处理后的电压信息进行计算得到直流充电桩的正母线对地绝缘电阻值和负母线对地绝缘电阻值,主控单元一方面控制所述故障报警单元报警,主控单元另一方面将计算的电阻值通过所述通讯单元发送给电动汽车直流充电桩控制系统。本发明电路结构简单,可靠,精度高,抗干扰能力强,能有效对电动汽车直流充电桩进行绝缘检测。

Description

一种电动汽车直流充电桩绝缘检测系统和检测方法
技术领域
本发明涉及电动汽车充电桩技术领域,特别涉及一种直流充电桩对地绝缘电阻的检测系统和检测方法。
背景技术
随着全球节能和环保意识的不断增强,新能源领域的电动汽车产业迅速发展。与此同时,随着电动汽车充电桩的大量建设和应用,其安全性越来越受到厂家和用户的重视。尤其是直流充电桩,具有功率大、体积大、电压高、结构复杂的特点。因此,在直流充电桩的设计中,对直流侧输出电压对地的绝缘性能提出了较高的要求。
由于充电桩往往安装在室外,工作条件比较恶劣,下雨导致设备进水或潮湿、受到撞击导致电缆破损等可能性多种多样,环境湿度和温度的变化也会导致充电桩内绝缘材料的不断老化。此时,直流正负母线将通过绝缘层和充电桩外壳构成漏电回路,这不仅会危及用户的人身安全,还将影响充电桩和电动汽车中其它系统的正常工作,造成设备的损坏,甚至引发火灾。因此,实时检测充电桩直流侧对地的绝缘性能,对保证用户安全、电气设备安全和车辆安全具有重要意义。
现有的直流绝缘检测方法主要有平衡电桥法和低频信号注入法。市场上根据平衡电桥法进行绝缘检测的装置很多,然而它们只能定性判断绝缘故障,并不能得到接地电阻数值;并且当正负极接地电阻同时下降时,即使已经超越报警界限,装置也不会动作;当正负极接地电阻数值都较大但差值很大时,装置会误报警。低频信号注入法受系统对地分布电容影响较大,接地检测及支路查找成功率低;而且低频交流信号的注入增大了直流系统的电压纹波,影响直流系统的安全运行。另外,现有的绝缘检测系统仅仅针对电动汽车整车或动力电池组进行,而很少针对直流充电桩直流输出侧进行检测。而充电桩中的直流侧漏电故障无法使交流侧的漏电保护器动作,所以,增加直流侧绝缘检测和故障保护装置显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种专门针对电动汽车直流充电桩的绝缘检测系统以及检测方法,能够准确计算出高压直流正负母线对地的绝缘电阻值并进行故障判断,同时,可通过通讯系统,对绝缘阻值进行实时检测、故障报警和保护动作。
为了实现本发明的目的,采取如下技术方案:
一种电动汽车直流充电桩绝缘检测系统,包括:桥式阻抗网络、电压调理电路、隔离单元、A/D采样单元、主控单元、通讯单元和故障报警单元;
所述桥式阻抗网络的输入与电动汽车直流充电桩正负母线相连接,所述桥式阻抗网络的输出与所述电压调理电路的输入相连接,所述电压调理电路的输出与所述隔离单元的输入相连接,所述隔离单元的输出与所述A/D采用单元的输入相连接,所述A/D采用单元的输出与所述主控单元的输入相连接,所述主控单元的输出分别与所述通讯单元和所述故障报警单元相连接,所述主控单元的另两路输出与所述桥式阻抗网络相连接;
所述桥式阻抗网络用于直流充电桩的电压信息检测,所述电压信息依次经所述电压调理电路、所述隔离单元和所述A/D采样单元处理后送入所述主控单元;所述主控单元对A/D采样单元处理后的电压信息进行计算得到直流充电桩的正母线对地绝缘电阻值和负母线对地绝缘电阻值,所述主控单元一方面控制所述故障报警单元报警,所述主控单元另一方面将计算的电阻值通过所述通讯单元发送给电动汽车直流充电桩控制系统。
作为优选,所述桥式阻抗网络采用乒乓式变阻抗桥式电路,包括开关单元和分压电路,所述分压电路包括分压电路一和分压电路二;所述开关单元分别与所述分压电路一和所述分压电路二相连接,所述分压电路一的一个端口和所述分压电路二的一个端口相连接、并且连线接地;所述分压电路一的输出端和所述分压电路二的输出端均与所述电压调理电路的输入端相连接。
作为优选,所述开关单元包括:开关S1、S2;所述分压电路一包括:电阻RP、RP1、R9;所述分压电路二包括:RN、RN1、R8
所述RP的一端与所述电动汽车直流充电桩的正母线相连接,RN的一端与所述电动汽车直流充电桩的负母线相连接,所述RP的另一端和所述RN的另一端均接地;所述S1的一端和所述电动汽车直流充电桩的正母线相连接,所述S1的另一端和所述R9的一端相连接;所述S2的一端和所述电动汽车直流充电桩的负母线相连接,所述S2的另一端和所述R8的一端相连接;所述R9的另一端和RP1的一端相连接,所述R8的另一端和RN1的一端相连接,所述RP1的另一端和所述RN1的另一端均接地。
作为优选,所述电压信息包括:直流充电桩的正母线对地电压、直流充电桩的负母线对地电压以及所述正母线和所述负母线之间的电压。
作为优选,所述电压调理电路包括电压跟随器和滤波电路;所述电压跟随器包括:运算放达器A1、A2、A3、A4,电阻R1、R2、R4、R6、R7,电容C1、C4;所述滤波电路包括:电阻R3、R5,电容C2、C3
所述A1的输出端和反相输入端相连,所述A1的同相输入端通过R1与所述RP1的一端相连,所述A1的输出端连接R2的一端,所述R2的另一端连接R3的一端,所述R3的另一端连接A2的同相输入端,所述A2的输出端连接反相输入端,所述C1的两端分别连接R2的另一端和A2的反相输入端,所述C2的一端连接A2的同相输入端、所述C2的另一端接地;
所述A3的输出端和反相输入端相连,所述A3的同相输入端通过R4与所述RN1的一端相连,所述A3的输出端连接R5的一端,所述R5的另一端连接R6的一端,所述R6的另一端连接所述A4的反相输入端,所述R7和所述C4并联后的两端分别连接A4的反相输入端和输出端,所述A4的同相输入端接地,所述C3的一端连接R5的另一端、所述C3的另一端接地。
作为优选,所述隔离单元采用线性模拟光耦隔离,所述通讯单元采用RS485接口,所述故障报警单元采用指示灯和蜂鸣器。
作为优选,所述隔离单元采用HCNR200。
作为优选,所述A/D采样单元和所述主控单元采用LPC822型32位单片机。
基于上述系统,本发明还提出了一种电动汽车直流充电桩绝缘检测方法,包括如下步骤:
步骤1:主控单元等待接收直流充电桩控制系统下达绝缘检测指令;
步骤2:主控单元若接收到绝缘检测指令,则执行步骤3,否则执行步骤1;
步骤3:使开关S1和S2全部闭合,测量正桥臂采样电阻RP1上的电压UP和负桥臂采样电阻RN1上的电压UN,依电阻分压关系得到直流充电桩的正母线和负母线之间的电压U为:
U = R 9 + R P 1 R P 1 U P + R 8 + R N 1 R N 1 U N ;
步骤4:控制开关S1闭合、S2断开,使得正桥臂上的电阻R9和采样电阻RP1与正母线对地绝缘电阻RP并联后再与负母线对地绝缘电阻RN串联构成回路,测量正桥臂采样电阻RP1上的电压U1,由分压关系可以得到如下关系式:
R 9 + R P 1 R P 1 U 1 U = R P / / ( R 9 + R P 1 ) R P / / ( R 9 + R P 1 ) + R N
其中,U为直流充电桩的正母线和负母线之间的电压;
步骤5:控制开关S1断开、S2闭合,使得负桥臂上的电阻R8和采样电阻RN1与负母线对地绝缘电阻RN并联后再与正母线对地绝缘电阻RP串联构成回路,测量负桥臂采样电阻RN1上的电压U2,由分压关系可以得到如下关系式:
R 8 + R N 1 R N 1 U 2 U = R N / / ( R 8 + R N 1 ) R N / / ( R 8 + R N 1 ) + R P
步骤6:依据步骤3至步骤5中的关系式,并且取R8=R9=R,得到直流充电桩的正母线对地绝缘电阻RP和负母线对地绝缘电阻RN的关系式为:
R P = U × ( U - U 1 - U 2 ) × R P 1 R N 1 - R × ( U 1 R N 1 + U 2 R P 1 ) UU 2 R P 1 - U 1 U 2 R P 1 + U 1 U 2 R N 1 R N = U × ( U - U 1 - U 2 ) × R P 1 R N 1 - R × ( U 1 R N 1 + U 2 R P 1 ) UU 1 R N 1 - U 1 U 2 R N 1 + U 1 U 2 R P 1 ;
步骤7:通过步骤3至步骤5中测量的电压UP、UN、U1、U2,依据步骤6中的关系式即可精确计算出直流充电桩的正母线对地绝缘电阻RP和负母线对地绝缘电阻RN的值;
步骤8:将步骤7中计算的RP和RN的值与标准规定的阈值进行比较,根据比较结果得出直流充电桩的绝缘等级,并依据绝缘等级启动故障报警单元。
进一步,所述步骤8中的绝缘等级具体为:当RP或RN<(100Ω/V×工作电压)时,为严重绝缘故障;当RP或RN<(500Ω/V×工作电压)时,为一般绝缘故障;当RP或RN>(500Ω/V×工作电压)时,绝缘状态良好。
和现有技术相比,本发明的有益效果:
(1)本发明采用乒乓式变阻抗桥式电路,可以直接定量计算出直流正、负母线对地绝缘电阻数值,能够准确判断绝缘故障。
(2)本发明电路结构紧凑,计算方法及检测过程简单,仅通过控制开关S1、S2的闭合或断开即可测量出正、负母线对地的绝缘电阻值。
(3)乒乓式变阻抗桥式电路采集的电压信息经电压调理电路和隔离单元电路的处理,可以有效滤除干扰或噪声,精度高;
(4)通过通讯单元使得本地直流充电桩的主控单元能够与远程的直流充电桩控制系统进行通讯,实时检测直流充电桩的绝缘性能,并通过故障报警单元进行报警、以及自动切断电源进行保护,可靠保障人身安全和设备安全。
附图说明
图1是本发明公开的电动汽车直流充电桩绝缘检测系统总体结构框图;
图2是本发明采用的乒乓式变阻抗桥式电路及电压调理电路拓扑图;
图3是本发明提出的绝缘检测电路直流正负母线均接通桥臂电阻的电路图;
图4是本发明提出的绝缘检测电路直流正母线接通桥臂电阻的电路图;
图5是本发明提出的绝缘检测电路直流负母线接通桥臂电阻的电路图。
具体实施方式
本发明提出了一种电动汽车直流充电桩绝缘检测系统,采用乒乓式变阻抗桥检测原理,所述检测系统包括桥式阻抗网络、电压调理电路、隔离单元、A/D采样单元、主控单元、通讯单元和故障报警单元。所述桥式阻抗网络由开关单元和分压电路组成,直流充电桩正、负母线通过开关单元与分压电路相连,构成桥式电路。所述开关单元包含正极控制开关S1和负极控制开关S2,实现充电桩直流正负母线与正负桥臂电阻的连接和切断,不同的开关状态分别实现正母线对地电压、负母线对地电压以及正负母线之间的电压检测。所述分压电路由限流电阻和采样电阻构成,可将电压转换到A/D采样单元所能采集到的电压范围内。所述电压调理电路由运放构成的电压跟随器和滤波电路组成,电压跟随器起到缓冲和隔离的作用。所述隔离单元采用线性模拟光耦隔离,消除系统中模拟信号回路因共地引起的噪声干扰。所述电压信息经隔离单元进入A/D采样单元,所述主控单元对A/D采样单元采集到的电压信息进行计算,分别得到直流充电桩的正负母线对地绝缘电阻值,并通过通讯单元传输到远程的直流充电桩控制系统。当发生绝缘故障时,主控单元通过控制继电器及时切断充电桩电源,并故障报警单元进行故障报警。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
如图1和图2所示,为本发明的电动汽车直流充电桩绝缘检测系统结构图和桥式阻抗网络、电压调理电路图。该系统主要由桥式阻抗网络、电压调理电路、隔离单元、A/D采样单元、主控单元、通讯单元和故障报警单元组成。
所述桥式阻抗网络由开关单元和分压电路(包括分压电路一和分压电路二)组成,直流充电桩正负母线通过开关单元与分压电路一和分压电路二相连,构成桥式电路。开关单元包括正极控制开关S1和负极控制开关S2,以及针对S1和S2的控制电路和驱动电路。优选地,所述开关S1和S2与主控单元连接,主控单元通过控制电路实现开关的闭合、断开和切换操作。所述分压电路由限流电阻R8、R9和采样电阻RP1、RN1构成,使正负支路电压转换到A/D采样单元所能采集到的电压范围。
所述电压调理电路包括电压跟随器(由图2中的运算放达器A1、A2、A3、A4,电阻R1、R2、R4、R6、R7,电容C1、C4组成)和滤波电路(由图2中的电阻R3、R5,电容C2、C3组成),电压跟随器起到缓冲和隔离的作用。
所述隔离单元由HP公司的高线性模拟光耦HCNR200来实现对模拟信号的隔离。
所述A/D采样单元和主控单元由NXP公司的LPC822型32位单片机实现。所述主控单元对三种开关状态下采样的电压信息进行计算,可精确计算出被测量的正母线对地绝缘电阻RP和负母线对地绝缘电阻RN,并通过所述通讯单元上传至远程的直流充电桩控制系统或车辆控制器;同时,主控单元若判断RP或RN阻值小于绝缘阈值,则立即触发故障报警单元,并切断充电桩电源。
所述通讯单元采用RS485接口,所述故障报警单元采用指示灯和蜂鸣器。
图2为乒乓式变阻抗桥式电路,RP和RN的一端分别与直流充电桩正、负母线连接,另一端接地。S1和S2的一端分别和直流充电桩正、母线连接,另一端与正、负桥臂限流电阻R9、R8的一端相连。正、负桥臂两个限流电阻R9和R8的另一端分别和采样电阻RP1和RN1的一端相连,RP1和RN1的另一端接地。
电压调理电路中,A1、A2、A3、A4为运算放大器。A1和A3的输出端和反相输入端相连,同相输入端分别通过R1、R4和采样电阻RP1、RN1输出电压端相连,构成电压跟随器,起到隔离和缓冲的作用。A1的输出端经电阻R2和R3连接到A2的同相输入端,A2输出端和反相输入端相连,构成电压跟随器,A2输出端将正母线采样信号输出。A3的输出端经电阻R5和R6连接到A4的反相输入端,反相输入端和输出端再通过电阻R7相连,A4的同相输入端接地,其中R5+R6=R7,构成比例系数为1的反相比例运算电路,A4的输出端将负母线采样信号反相输出。其中,R3和C2、R5和C3分别构成RC滤波电路,对采样信号进行滤波。电压调理电路提高了AD采样的精确度。
基于本发明的检测系统,本发明直流充电桩绝缘检测的具体过程为:
步骤1,主控单元等待直流充电桩控制系统通过通讯单元下达绝缘检测指令;
步骤2,主控单元若接到绝缘检测指令,则执行步骤3,否则执行步骤1;
步骤3,使开关S1和S2全部闭合,为状态一,等效电路如图3所示。此时测量正、负桥臂采样电阻RP1、RN1上的电压UP和UN,可以得到直流充电桩正负母线之间的电压U:
U = R 9 + R P 1 R P 1 U P + R 8 + R N 1 R N 1 U N - - - ( 1 )
步骤4,闭合开关S1,断开开关S2,为状态二,等效电路如图4所示。此时,正桥臂上的电阻R9、RP1与正母线对地绝缘电阻RP并联再与负母线对地绝缘电阻RN串联构成回路,测得正桥臂采样电阻RP1上的电压U1,由分压定理可以得到式(2):
R 9 + R P 1 R P 1 U 1 U = R P / / ( R 9 + R P 1 ) R P / / ( R 9 + R P 1 ) + R N - - - ( 2 )
步骤5,闭合开关S2,断开开关S1,为状态三,等效电路如图5所示。此时,负桥臂上的电阻R8、RN1与负母线对地绝缘电阻RN并联再与正母线对地绝缘电阻RP串联构成回路,测量负桥臂采样电阻RN1上的电压U2,同理,由分压定理可以得到式(3):
R 8 + R N 1 R N 1 U 2 U = R N / / ( R 8 + R N 1 ) R N / / ( R 8 + R N 1 ) + R P - - - ( 3 )
步骤6,联立式(1)-式(3),并且取R8=R9=R,可以求得直流充电桩正负母线对地绝缘电阻RP、RN的关系式,如(4)式:
R P = U &times; ( U - U 1 - U 2 ) &times; R P 1 R N 1 - R &times; ( U 1 R N 1 + U 2 R P 1 ) UU 2 R P 1 - U 1 U 2 R P 1 + U 1 U 2 R N 1 R N = U &times; ( U - U 1 - U 2 ) &times; R P 1 R N 1 - R &times; ( U 1 R N 1 + U 2 R P 1 ) UU 1 R N 1 - U 1 U 2 R N 1 + U 1 U 2 R P 1 - - - ( 4 )
优选地,选取RP1=RN1=RS,则关系式(4)可以化简为:
{ R P = U P + U N - U 1 - U 2 U 2 ( R + R S ) R N = U P + U N - U 1 - U 2 U 1 ( R + R S ) - - - ( 5 )
步骤7,通过步骤3至步骤5中测量的三种开关状态下的电压UP、UN、U1、U2,依据步骤6中的关系式(4)或(5)即可精确计算出直流充电桩的正母线对地绝缘电阻RP和负母线对地绝缘电阻RN的值;
步骤8,将步骤7中计算的RP和RN与标准规定的阈值进行比较,根据比较结果得出直流充电柱的绝缘等级。当RP或RN<(100Ω/V×工作电压)时,为严重绝缘故障;当RP或RN<(500Ω/V×工作电压)时,为一般绝缘故障;当RP或RN>(500Ω/V×工作电压)时,认为绝缘状态良好。主控单元将对地绝缘阻值和绝缘状态上传至直流充电桩控制系统,若出现严重绝缘故障,则触发故障报警单元中的指示灯和蜂鸣器进行报警,同时控制继电器切断充电桩电源。
在实际应用中,上述电阻R和Rs的阻值根据所用电动汽车直流充电桩的输出电压范围所确定,分压比根据A/D采样单元的参考电位所确定。在本发明实施例中,直流充电桩输出电压最高为800V,A/D采样单元的参考电位为3.3V,则可以取R+RS为20kΩ,RS为875Ω。所述开关S1和S2可以通过光耦MOS管实现,也可以通过电磁继电器、功率IGBT模块等开关元件实现。
综上所述,本发明实施例通过在电动汽车直流充电桩正负电压输出侧增加乒乓式变阻抗桥式电路,可实时检测直流正负母线对地的绝缘状态。与平衡电桥法和低频信号注入法相比,该发明可以定量精确求出正负支路对地电阻数值,且受不受分布电容影响,避免了绝缘故障的误判和漏判。本发明电路结构简单,可靠,精度高,抗干扰能力强,是一种有效的电动汽车直流充电桩绝缘检测方案。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述,但是本领域技术人员应该理解,以上实施例仅为本发明的优选实施方案,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电动汽车直流充电桩绝缘检测系统,其特征在于,包括:桥式阻抗网络、电压调理电路、隔离单元、A/D采样单元、主控单元、通讯单元和故障报警单元;
所述桥式阻抗网络的输入与电动汽车直流充电桩正负母线相连接,所述桥式阻抗网络的输出与所述电压调理电路的输入相连接,所述电压调理电路的输出与所述隔离单元的输入相连接,所述隔离单元的输出与所述A/D采样单元的输入相连接,所述A/D采样单元的输出与所述主控单元的输入相连接,所述主控单元的输出分别与所述通讯单元和所述故障报警单元相连接,所述主控单元的另两路输出与所述桥式阻抗网络相连接;
所述桥式阻抗网络用于直流充电桩的电压信息检测,所述电压信息依次经所述电压调理电路、所述隔离单元和所述A/D采样单元处理后送入所述主控单元;所述主控单元对A/D采样单元处理后的电压信息进行计算得到直流充电桩的正母线对地绝缘电阻值和负母线对地绝缘电阻值,所述主控单元一方面控制所述故障报警单元报警,所述主控单元另一方面将计算的电阻值通过所述通讯单元发送给电动汽车直流充电桩控制系统。
2.根据权利要求1所述的电动汽车直流充电桩绝缘检测系统,其特征在于,所述桥式阻抗网络采用乒乓式变阻抗桥式电路,包括开关单元和分压电路,所述分压电路包括分压电路一和分压电路二;所述开关单元分别与所述分压电路一和所述分压电路二相连接,所述分压电路一的一个端口和所述分压电路二的一个端口相连接、并且连线接地;所述分压电路一的输出端和所述分压电路二的输出端均与所述电压调理电路的输入端相连接。
3.根据权利要求2所述的电动汽车直流充电桩绝缘检测系统,其特征在于,所述开关单元包括:开关S1、S2;所述分压电路一包括:电阻RP、RP1、R9;所述分压电路二包括:RN、RN1、R8
所述RP的一端与所述电动汽车直流充电桩的正母线相连接,RN的一端与所述电动汽车直流充电桩的负母线相连接,所述RP的另一端和所述RN的另一端均接地;所述S1的一端和所述电动汽车直流充电桩的正母线相连接,所述S1的另一端和所述R9的一端相连接;所述S2的一端和所述电动汽车直流充电桩的负母线相连接,所述S2的另一端和所述R8的一端相连接;所述R9的另一端和RP1的一端相连接,所述R8的另一端和RN1的一端相连接,所述RP1的另一端和所述RN1的另一端均接地。
4.根据权利要求1所述的电动汽车直流充电桩绝缘检测系统,其特征在于,所述电压信息包括:直流充电桩的正母线对地电压、直流充电桩的负母线对地电压以及所述正母线和所述负母线之间的电压。
5.根据权利要求1或3所述的电动汽车直流充电桩绝缘检测系统,其特征在于,所述电压调理电路包括电压跟随器和滤波电路;所述电压跟随器包括:运算放达器A1、A2、A3、A4,电阻R1、R2、R4、R6、R7,电容C1、C4;所述滤波电路包括:电阻R3、R5,电容C2、C3
所述A1的输出端和反相输入端相连,所述A1的同相输入端通过R1与所述RP1的一端相连,所述A1的输出端连接R2的一端,所述R2的另一端连接R3的一端,所述R3的另一端连接A2的同相输入端,所述A2的输出端连接反相输入端,所述C1的两端分别连接R2的另一端和A2的反相输入端,所述C2的一端连接A2的同相输入端、所述C2的另一端接地;
所述A3的输出端和反相输入端相连,所述A3的同相输入端通过R4与所述RN1的一端相连,所述A3的输出端连接R5的一端,所述R5的另一端连接R6的一端,所述R6的另一端连接所述A4的反相输入端,所述R7和所述C4并联后的两端分别连接A4的反相输入端和输出端,所述A4的同相输入端接地,所述C3的一端连接R5的另一端、所述C3的另一端接地。
6.根据权利要求1所述的电动汽车直流充电桩绝缘检测系统,其特征在于,所述隔离单元采用线性模拟光耦隔离,所述通讯单元采用RS485接口,所述故障报警单元采用指示灯和蜂鸣器。
7.根据权利要求6所述的电动汽车直流充电桩绝缘检测系统,其特征在于,所述隔离单元采用HCNR200。
8.根据权利要求1所述的电动汽车直流充电桩绝缘检测系统,其特征在于,所述A/D采样单元和所述主控单元采用LPC822型32位单片机。
9.一种电动汽车直流充电桩绝缘检测方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:主控单元等待接收直流充电桩控制系统下达绝缘检测指令;
步骤2:主控单元若接收到绝缘检测指令,则执行步骤3,否则执行步骤1;
步骤3:使开关S1和S2全部闭合,测量正桥臂采样电阻RP1上的电压UP和负桥臂采样电阻RN1上的电压UN,依电阻分压关系得到直流充电桩的正母线和负母线之间的电压U为:
U = R 9 + R P 1 R P 1 U P + R 8 + R N 1 R N 1 U N ;
步骤4:控制开关S1闭合、S2断开,使得正桥臂上的电阻R9和采样电阻RP1与正母线对地绝缘电阻RP并联后再与负母线对地绝缘电阻RN串联构成回路,测量正桥臂采样电阻RP1上的电压U1,由分压关系可以得到如下关系式:
R 9 + R P 1 R P 1 U 1 U = R P / / ( R 9 + R P 1 ) R P / / ( R 9 + R P 1 ) + R N
其中,U为直流充电桩的正母线和负母线之间的电压;
步骤5:控制开关S1断开、S2闭合,使得负桥臂上的电阻R8和采样电阻RN1与负母线对地绝缘电阻RN并联后再与正母线对地绝缘电阻RP串联构成回路,测量负桥臂采样电阻RN1上的电压U2,由分压关系可以得到如下关系式:
R 8 + R N 1 R N 1 U 2 U = R N / / ( R 8 + R N 1 ) R N / / ( R 8 + R N 1 ) + R P ;
步骤6:依据步骤3至步骤5中的关系式,并且取R8=R9=R,得到直流充电桩的正母线对地绝缘电阻RP和负母线对地绝缘电阻RN的关系式为:
R P = U &times; ( U - U 1 - U 2 ) &times; R P 1 R N 1 - R &times; ( U 1 R N 1 + U 2 R P 1 ) UU 2 R P 1 - U 1 U 2 R P 1 + U 1 U 2 R N 1 R N = U &times; ( U - U 1 - U 2 ) &times; R P 1 R N 1 - R &times; ( U 1 R N 1 + U 2 R P 1 ) UU 1 R N 1 - U 1 U 2 R N 1 + U 1 U 2 R P 1 ;
步骤7:通过步骤3至步骤5中测量的电压UP、UN、U1、U2,依据步骤6中的关系式即可精确计算出直流充电桩的正母线对地绝缘电阻RP和负母线对地绝缘电阻RN的值;
步骤8:将步骤7中计算的RP和RN的值与标准规定的阈值进行比较,根据比较结果得出直流充电桩的绝缘等级,并依据绝缘等级启动故障报警单元。
10.根据权利要求9所述的一种电动汽车直流充电桩绝缘检测方法,其特征在于,所述步骤8中的绝缘等级具体为:当RP或RN<(100Ω/V×工作电压)时,为严重绝缘故障;当RP或RN<(500Ω/V×工作电压)时,为一般绝缘故障;当RP或RN>(500Ω/V×工作电压)时,绝缘状态良好。
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