CN105092971A - 一种纯电动高压绝缘电阻实时在线检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纯电动高压绝缘电阻实时在线检测方法，属于电动汽车领域。本发明根据本发明的电路图，先断开开关管S1、S2，采样电池正母线对车体、电池负母线对车体电压分别为V₁、V₂，利用单片机分别测量此时R、R′两端的输出电压VR1、VR2；然后，闭合开关管S1、S2，并采样电池正母线对车体、电池负母线对车体电压分别是V₁′、V₂′，利用单片机分别测量此时R、R′两端的输出电压VR1′、VR2′，列出方程即可求出绝缘电阻。本发明实现了真正检测绝缘电阻的功能，其采样电阻严格采用高精度高对称电阻，避免了对绝缘电阻计算精度的影响，正母线及负母线电压采样同时刻进行，避免了对绝缘电阻计算精度的影响。

Description

一种纯电动高压绝缘电阻实时在线检测方法

技术领域

本发明涉及一种纯电动高压绝缘电阻实时在线检测方法，具体说是一种高精度实时在线动态检测绝缘电阻的检测方法，属于电动汽车领域。

背景技术

在纯电动汽车中，高压用电安全一直是人们关注的焦点，高压用电安全问题不仅关系到电气设备和系统能否正常工作，更重要的是还关系到人的生命财产安全。目前，国际电动汽车标准中规定绝缘电阻应大于100Ω/V(按动力蓄电池的标称电压计算)，将绝缘等级分为3等：低于100Ω/V表示绝缘等级差、介于100Ω/V和500Ω/V之间表示良、大于500Ω/V表示绝缘等级优，而且，正端对地及负端对地的绝缘电阻都需要计算。

因此，国内外很多领域都有高压用电安全及故障诊断方面的研究和应用，但基本都集中在绝缘接地检测这一课题，现有绝缘电阻的检测方法大多通过采集正端对地电压，然后判断电压的大小，以判断绝缘电阻的合理性的技术方案。然而，现有测试方法存在如下问题：

1.没有真正计算电阻，而是通过检测正母线或负母线对地车体电压来判断绝缘安全；

2.有的系统只检测正母线或负母线的绝缘情况，没有真正按照国内标准同时检测正负母线的绝缘情况。

3.不考虑正负端不同采样时刻对绝缘电阻计算精度的影响。

4.不考虑采样或分压电阻精度及不对称性对绝缘电阻计算精度的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的绝缘电阻计算方案，具体为一种纯电动高压绝缘电阻实时在线检测方法，从而解决上述背景技术中的问题。

针对上述问题，本发明是这样实现的：

一种纯电动高压绝缘电阻实时在线检测方法，它包括以下步骤：

(1)选择高精度电阻R1、R2、R3、R4、R、R′，并按照本申请的电路原理图连接好电路图；

(2)断开开关管S1、S2，采样电池正母线对车体、电池负母线对车体电压分别为V₁、V₂，利用单片机分别测量此时R、R′两端的输出电压VR1、VR2；

(3)闭合开关管S1、S2，并采样电池正母线对车体、电池负母线对车体电压分别是V₁′、V₂′，利用单片机分别测量此时R、R′两端的输出电压VR1′、VR2′；

(4)根据电路原理，分别列出如下两个方程：

$\frac{V_1}{R_p}+\frac{V_1}{R_1+R_2+R}=\frac{V_2}{R_n}+\frac{V_2}{R_3+R_4+R^{\′}}$

$\frac{{V_1}^{\′}}{R_p}+\frac{{V_1}^{\′}}{R_2+R}=\frac{{V_2}^{\′}}{R_n}+\frac{{V_2}^{\′}}{R_4+R^{\′}}$

(5)根据分压原理，列出如下四个方程：

$V_1=\frac{\mathrm{VR}1}{R}*(R_1+R_2+\text{R})$

$V_2=\frac{\mathrm{VR}2}{R^{\′}}*(R_3+R_4+R^{\′})$

${V_1}^{\′}=\frac{{\mathrm{VR}1}^{\′}}{R}*(R_2+R)$

${V_2}^{\′}=\frac{{\mathrm{VR}2}^{\′}}{R^{\′}}*(R_4+R^{\′})$

(6)联合以上六个方程可以解出绝缘电阻Rp、Rn，即可得到纯电动高压绝缘电阻实时在线的测量。

本发明的纯电动高压绝缘电阻实时在线检测方法中，Rp、Rn的测量计算精度测量与VR1、VR2，VR1′、VR2′的采样精度及电阻R1、R2、R3、R4、R、R′的精度有关。作为优选，所述的VR1、VR2、VR1′、VR2′的采样精度均为10^-5V；所述电阻的R1、R2、R3、R4、R、R′的精度为10^-4欧姆。而在采样精度一定的情况下(采样精度与单片机A/D模块采样精度有关)，R₁、R₂、R₃、R₄、R、R′采用高精度的电阻及尽量保证R1与R3、R2与R4、R与R′的对称性，同时步骤(4)中的两个公式要保证等号的成立，V₁、V₂和V1′、V2′的采样要分别保证同时性，避免大电流用电引起的电压波动导致计算精度受影响

与现有的物理课力学实验台相比，本发明的纯电动高压绝缘电阻实时在线检测方法具有以下优点：

1.真正检测绝缘电阻；

2.实时在线动态检测绝缘电阻；

3.电池正负母线对车体绝缘电阻均检测；

4.采用分压方式，通过低电压系统实现高压系统的监测；

5.采样电阻严格采用高精度高对称电阻，避免了对绝缘电阻计算精度的影响；

6.正母线及负母线电压采样同时刻进行，避免了对绝缘电阻计算精度的影响。

附图说明

图1是本发明的纯电动高压绝缘电阻实时在线检测方法电路原理图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，一种纯电动高压绝缘电阻实时在线检测方法，它包括以下步骤：

(1)选择高精度电阻R1、R2、R3、R4、R、R′，并按照本申请的电路原理图连接好电路图；

(2)断开开关管S1、S2，采样电池正母线对车体、电池负母线对车体电压分别为V₁、V₂，利用单片机分别测量此时R、R′两端的输出电压VR1、VR2；

(3)闭合开关管S1、S2，并采样电池正母线对车体、电池负母线对车体电压分别是V₁′、V₂′，利用单片机分别测量此时R、R′两端的输出电压VR1′、VR2′；

(4)根据电路原理，分别列出如下两个方程：

$\frac{V_1}{R_p}+\frac{V_1}{R_1+R_2+R}=\frac{V_2}{R_n}+\frac{V_2}{R_3+R_4+R^{\′}}$

$\frac{{V_1}^{\′}}{R_p}+\frac{{V_1}^{\′}}{R_2+R}=\frac{{V_2}^{\′}}{R_n}+\frac{{V_2}^{\′}}{R_4+R^{\′}}$

(5)根据分压原理，列出如下四个方程：

$V_1=\frac{\mathrm{VR}1}{R}*(R_1+R_2+\text{R})$

$V_2=\frac{\mathrm{VR}2}{R^{\′}}*(R_3+R_4+R^{\′})$

${V_1}^{\′}=\frac{{\mathrm{VR}1}^{\′}}{R}*(R_2+R)$

${V_2}^{\′}=\frac{{\mathrm{VR}2}^{\′}}{R^{\′}}*(R_4+R^{\′})$

(6)联合以上六个方程可以解出绝缘电阻Rp、Rn，即可得到纯电动高压绝缘电阻实时在线的测量。

本发明的纯电动高压绝缘电阻实时在线检测方法中，Rp、Rn的测量计算精度测量与VR1、VR2，VR1′、VR2′的采样精度及电阻R1、R2、R3、R4、R、R′的精度有关。作为优选，所述的VR1、VR2、VR1′、VR2′的采样精度均为10^-5V；所述电阻的R1、R2、R3、R4、R、R′的精度为10^-4欧姆。而在采样精度一定的情况下(采样精度与单片机A/D模块采样精度有关)，R₁、R₂、R₃、R₄、R、R′采用高精度的电阻及尽量保证R1与R3、R2与R4、R与R′的对称性，同时步骤(4)中的两个公式要保证等号的成立，V₁、V₂和V1′、V2′的采样要分别保证同时性，避免大电流用电引起的电压波动导致计算精度受影响

与现有的绝缘电阻测量方法相比，本发明的纯电动高压绝缘电阻实时在线检测方法实现了真正检测绝缘电阻的功能，并能实时在线动态检测绝缘电阻，其不仅能够通过电池正负母线对车体绝缘电阻均检测，而且采用分压方式，通过低电压系统实现高压系统的监测，采样电阻严格采用高精度高对称电阻，避免了对绝缘电阻计算精度的影响，正母线及负母线电压采样同时刻进行，避免了对绝缘电阻计算精度的影响。

Claims (4)

1.一种纯电动高压绝缘电阻实时在线检测方法，其特征在于，它包括以下步骤：

(1)选择高精度电阻R1、R2、R3、R4、R、R′，并按照本申请的电路原理图连接好电路图；

(2)断开开关管S1、S2，采样电池正母线对车体、电池负母线对车体电压分别为V₁、V₂，利用单片机分别测量此时R、R′两端的输出电压VR1、VR2；

(3)闭合开关管S1、S2，并采样电池正母线对车体、电池负母线对车体电压分别是V₁′、V₂′，利用单片机分别测量此时R、R′两端的输出电压VR1′、VR2′；

(4)根据电路原理，分别列出如下两个方程：

$\frac{V_1}{R_p}+\frac{V_1}{R_1+R_2+R}=\frac{V_2}{R_n}+\frac{V_2}{R_3+R_4+R^{\′}}$

$\frac{{V_1}^{\′}}{R_p}+\frac{{V_1}^{\′}}{R_2+R}=\frac{{V_2}^{\′}}{R_n}+\frac{{V_2}^{\′}}{R_4+R^{\′}}$

(5)根据分压原理，列出如下四个方程：

$V_1=\frac{\mathrm{VR}1}{R}*(R_1+R_2+\text{R})$

$V_2=\frac{\mathrm{VR}2}{R^{\′}}*(R_3+R_4+R^{\′})$

${V_1}^{\′}=\frac{{\mathrm{VR}1}^{\′}}{R}*(R_2+R)$

${V_2}^{\′}=\frac{{\mathrm{VR}2}^{\′}}{R^{\′}}*(R_4+R^{\′})$

(6)联合以上六个方程可以解出绝缘电阻Rp、Rn，即可得到纯电动高压绝缘电阻实时在线的测量。

2.根据权利要求1所述的一种纯电动高压绝缘电阻实时在线检测方法，其特征在于，所述的R1、R2、R3、R4、R、R′采用高精度的电阻，且保证R1与R3、R2与R4、R与R′的对称性。

3.根据权利要求1所述的一种纯电动高压绝缘电阻实时在线检测方法，其特征在于，所述的VR1、VR2、VR1′、VR2′的采样精度均为10^-5V。

4.根据权利要求2所述的一种纯电动高压绝缘电阻实时在线检测方法，其特征在于，所述电阻的R1、R2、R3、R4、R、R′的精度为10^-4欧姆。