CN106646170A - 一种新型纯电动客车绝缘状态监测系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种新型纯电动客车绝缘状态监测系统及其控制方法,包括相连接的动力电池、负载、继电器第一开关组、继电器第二开关组、绝缘监控仪、供电电源、电池管理系统和整车控制器；所述绝缘监控仪包括无源检测模块、有源检测模块和主控模块；所述主控模块用于与无源检测模块和有源监测模块进行信息交互和动态切换运行无源检测模块和有源检测模块；所述电池管理系统控制继电器第一开关组，所述整车控制器控制继电器第二开关组；所述动力电池、继电器第一开关组、继电器第二开关组和负载形成一电路回路。本发明整合电动客车绝缘监控的有源和无源的检测方法于同一个系统中，绝缘检测安全、准确、快速高效。
Description
技术领域
本发明涉及电动客车绝缘状态检测技术领域，尤其涉及一种新型纯电动客车绝缘状态监测系统及其控制方法。
背景技术
电动车辆作为一种节能环保的交通工具，在本世纪得到了长足的发展。由于电动车辆所采用的动力部分的驱动电压大部分都在36VDC(VOLT Direct Current)以上，有的高达500VDC，远远超过安全电压的级别，因此，电动车辆的动力系统需要有非常可靠的绝缘性，以保证电动车辆的正常运行和使用者的安全。一般使用不导电的物质将带电体隔离或包裹起来以提高绝缘性，并防止触电，良好绝缘性可以保证电气设备与线路的安全运行。绝缘电阻是电气设备和电气线路最基本的绝缘指标。但是，影响绝缘电阻的因素很多，如绝缘层破裂、空气潮湿、带有导电性粉尘、加大与带电体的接触面积和压力以及潮湿油污等情况，均能使电气部件绝缘性能降低。
按现有国标强制要求，电动客车必须具备绝缘监控系统满足安全要求。按目前电动客车广泛应用的绝缘电阻检测方法，主要有电阻测量法和低频注入法。
电阻测量法是一种无源检测方法，检测动力电池侧的绝缘状态，而无法在负载上高压之前检测到整车负载端的绝缘状态，这样存在一个安全风险：因在高压继电器未闭合前无法检测负载端绝缘状态，当整车负载端存在绝缘故障时，在整车上高压电期间(执行闭合高压继电器)存在负载过电流烧损或者人员触电的风险。但该种检测方法具有响应速度快、检测精度高的优点。
而低频注入法是一种有源检测方法，可以在负载上高压之前检测到整车负载端的绝缘状态，该种方法在静态情况下具有较高的检测精度。但当在动态情况下，由于实车行驶时高压回路中电池端电压和总电流的波动，会对注入的电压信号产生干扰，从而影响检测出来的绝缘电阻的精度。此外，由于电池两端和负载两端对车身地有μF级别的等效电容，注入的电压信号会对等效电容进行充放电，从而使检测到的绝缘电阻判断响应时间延长。
因此，急需要有一种绝缘监控系统可以整合这两种方法对电动客车进行绝缘状态检测。
发明内容
为解决上述电动客车绝缘状态检测系统的技术问题，本发明提供了一种整合电阻测量法和低频注入法、安全可靠的新型纯电动客车绝缘状态监测系统及其控制方法：
一种新型纯电动客车绝缘状态监测系统及其控制方法,包括相连接的动力电池、负载、继电器第一开关组、继电器第二开关组、绝缘监控仪、供电电源、电池管理系统和整车控制器；所述绝缘监控仪包括无源检测模块、有源检测模块和主控模块，所述无源检测模块通过第一无源检测端点L1+和第二无源检测端点L1-分别和动力电池的正极和负极相连接，所述有源检测模块通过第一有源检测端点L2+和第二有源检测端点L2-和所述负载的两端相连接；所述主控模块用于与无源检测模块和有源监测模块进行信息交互和动态切换运行无源检测模块和有源检测模块；所述绝缘监控仪通过整车CAN通信网络与所述电池管理系统和所述整车控制器进行信息交互；所述电池管理系统控制继电器第一开关组，所述整车控制器控制继电器第二开关组；所述动力电池、继电器第一开关组、继电器第二开关组和负载形成一电路回路；所述继电器第一开关组包括第一开关和第二开关，所述继电器第二开关组包括第三开关和第四开关；所述第一开关和所述第二开关设于与动力电池正极和负极连接的回路上；所述第三开关设于与负载连接的正极回路上，所述第四开关与所述第三开关相并联，所述第四开关所在支路上串联设有一预充电阻。
作为进一步改进，所述电池管理系统控制所述第一开关和所述第二开关断开或闭合；所述整车控制器控制所述第三开关和所述第四开关断开或闭合；所述第四开关为预充继电器开关；所述第三开关为高压主继电器开关。
作为进一步改进，所述供电电源与绝缘监控仪相连接，所述供电电源的大小为24V；所述绝缘监控仪引出的一根搭铁线与车身地相连接。
作为进一步改进，所述整车CAN网络通过CANH和CANL连接绝缘监控仪、电池管理系统、整车控制器和整车其他CAN节点。
一种根据权利要求1中所述的新型纯电动客车绝缘状态监测系统的控制方法，其步骤包括：
S1，所述主控模块控制所述无源检测模块检测动力电池的绝缘状态，并将检测到的绝缘状态通过所述整车CAN网络反馈给电池管理系统，若绝缘状态正常，则所述电池管理系统控制第一开关和第二开关闭合(电池管理系统检测到电池参数同时满足开关闭合的前提条件下)；
S2，所述主控模块控制所述有源检测模块检测负载的绝缘状态，并将检测到的绝缘状态通过所述整车CAN网络反馈给整车控制器，若绝缘状态正常，则所述整车控制器控制第四开关先闭合(整车控制器检测到负载参数同时满足开关闭合的前提条件下)；然后通过所述预充电阻进行预充，当预充成功后，所述整车控制器控制第三开关闭合，使其整个电路形成高压回路；
S3，所述继电器第一开关组和继电器第二开关组均闭合完后，所述主控模块判断所述动力电池和负载之间是否形成高圧回路，若已形成高压回路，则主控模块控制所述无源检测模块检测动力电池(由于形成高压回路，故等同同时检测负载)的绝缘状态。
作为进一步改进，上述S1步骤中，所述无源检测模块检测到的绝缘状态若不正常，则控制第一开关和第二开关保持断开并重复S1步骤。
作为进一步改进，上述S2步骤中，所述有源检测模块检测到的绝缘状态若不正常，则控制第三开关和第四开关保持断开并重复S2步骤。
作为进一步改进，上述S3步骤中，所述主控模块若检测到所述电路回路尚未形成高压回路，则控制所述无源检测模块不采取动作并重复S3步骤。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：
本发明一种新型纯电动客车绝缘状态监测系统及其控制方法整合了电阻测量法和低频注入法于同一套系统中，通过所述主控模块来进行实时切换和调控，实现了高压负载在上高压之前均能检测到电池端和负载端的绝缘电阻，避免了因只检测电池端(或负载端)而上高压后造成的安全隐患；而且充分利用了电阻测量法和低频注入法的优点，所检测出来的绝缘电阻更加快速准确。因此，本发明方法具备更加安全、准确、快速高效的优点。
附图说明
附图1是本发明一种新型纯电动客车绝缘状态监测系统及其控制方法的结构示意图；
附图2是本发明一种新型纯电动客车绝缘状态监测系统及其控制方法的控制方法的流程图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“相连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
请参考图1，实施例中，一种新型纯电动客车绝缘状态监测系统及其控制方法,包括相连接的动力电池10、负载20、继电器第一开关组30、继电器第二开关组40、绝缘监控仪50、供电电源60、电池管理系统70和整车控制器80；所述绝缘监控仪50包括无源检测模块51、有源检测模块52和主控模块53，所述无源检测模块51通过第一无源检测端点L1+和第二无源检测端点L1-分别和动力电池10的正极和负极相连接，所述有源检测模块通过第一有源检测端点L2+和第二有源检测端点L2-和所述负载20的两端相连接；所述主控模块53用于与无源检测模块51和有源监测模块52进行信息交互和动态切换运行无源检测模块51和有源检测模块52，所述主控模块53能单独调控无源检测模块51或有源监测模块52依次运行；所述绝缘监控仪50通过整车CAN通信网络与所述电池管理系统70和所述整车控制器80进行信息交互，具体的：所述绝缘监控仪50检测绝缘状态结果，并传递绝缘监控状态；所述电池管理系统70控制继电器第一开关组30，所述整车控制器80控制继电器第二开关组40；所述动力电池10、继电器第一开关组30、继电器第二开关组40和负载20形成一电路回路；所述继电器第一开关组30包括K1第一开关31和K2第二开关32，所述继电器第二开关组40包括K3第三开关41和K4第四开关42；所述K1第一开关31和所述K2第二开关32分别设于与动力电池正极和负极连接的回路上；所述K3第三开关41设于与负载20连接的正极回路上，所述K4第四开关42与所述K3第三开关41相并联，所述K4第四开关42所在支路上串联设有一预充电阻43，所述电池管理系统控制所述K1第一开关31和所述K2第二开关32断开或闭合；所述整车控制器控制K4第四开关42和所述K3第三开关41断开或闭合；所述第四开关为预充继电器开关；所述第三开关为高压主继电器开关；采用了整合电阻测量法和低频注入法于同一套系统中的方式，通过绝缘监控仪来进行实时切换和调控，实现了高压负载在上高压之前均能检测到电池端和负载端的绝缘电阻，避免了因只检测电池端(或负载端)而上高压后造成的安全隐患；而且通过扬长避短，充分利用了电阻测量法和低频注入法的优点，所检测出来的绝缘电阻更加快速准确。因此，本发明方法具备更加安全、准确、快速高效的优点。
请参考图1，所述供电电源60与绝缘监控仪50相连接用于给整个系统供电，所述供电电源60的大小为24V；所述绝缘监控仪50引出的一根搭铁线与车身地110相连接；所述整车CAN通信网络通过CANH和CANL连接绝缘监控仪50、电池管理系统70、整车控制器80和整车其他CAN节点100，实现对绝缘监控信息的交互传递。
请参考图2，实施例中，一种根据上述所述的新型纯电动客车绝缘状态监测系统的控制方法，其步骤包括：
S1.所述主控模块53控制所述无源检测模块51检测动力电池的绝缘状态，并将检测到的绝缘状态信息通过所述整车CAN通信网络反馈给电池管理系统70，若绝缘状态正常，则所述电池管理系统70控制K1第一开关31和K2第二开关32闭合(此闭合控制是在电池管理系统70在检测到电池参数同时满足开关闭合的前提条件下实施的，具体如：电池单体电压值、电池总压值、电池温度等参数)；S2.所述主控模块53控制所述有源检测模块52检测负载的绝缘状态，并将检测到的绝缘状态通过所述整车CAN通信网络反馈给整车控制器80，若绝缘状态正常，则所述整车控制器80控制K4第四开关42先闭合(此闭合控制是在整车控制器80检测到负载参数同时满足开关闭合的前提条件下实施的)；然后所述预充电阻90进行预充，当预充结束后，所述整车控制器80控制K3第三开关41闭合，使其整个电路形成高压回路；S3.所述继电器K1第一开关31组和继电器K2第二开关32组均闭合完后，所述主控模块判断所述动力电池和负载之间是否形成高圧回路，若已形成高压电路，则主控模块控制所述无源检测模块检测动力电池(由于形成高压回路，故等同同时检测负载)的绝缘状态。
请参考图2，实施例中，所述S1步骤中所述无源检测模块53检测到的绝缘状态若不正常，则控制K1第一开关31和K2第二开关32保持断开并重复S1步骤；S2步骤中所述有源检测模块52检测到的绝缘状态若不正常，则控制K3第三开关41和K4第四开关42保持断开并重复S2步骤；S3步骤中所述主控模块53若检测到所述电路回路尚未形成高压回路，则控制所述无源检测模块51不采取动作并重复S3步骤。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (8)
1.一种新型纯电动客车绝缘状态监测系统及其控制方法,其特征在于：包括相连接的动力电池、负载、继电器第一开关组、继电器第二开关组、绝缘监控仪、供电电源、电池管理系统和整车控制器；所述绝缘监控仪包括无源检测模块、有源检测模块和主控模块，所述无源检测模块通过第一无源检测端点L1+和第二无源检测端点L1-分别和动力电池的正极和负极相连接，所述有源检测模块通过第一有源检测端点L2+和第二有源检测端点L2-和所述负载的两端相连接；所述主控模块用于与无源检测模块和有源监测模块进行信息交互和动态切换运行无源检测模块和有源检测模块；所述绝缘监控仪通过整车CAN通信网络与所述电池管理系统和所述整车控制器进行信息交互；所述电池管理系统控制继电器第一开关组，所述整车控制器控制继电器第二开关组；所述动力电池、继电器第一开关组、继电器第二开关组和负载形成一电路回路；所述继电器第一开关组包括第一开关和第二开关，所述继电器第二开关组包括第三开关和第四开关；所述第一开关和所述第二开关设于与动力电池正极和负极连接的回路上；所述第三开关设于与负载连接的正极回路上，所述第四开关与所述第三开关相并联，所述第四开关所在支路上串联设有一预充电阻。
2.根据权利要求1所述的一种新型纯电动客车绝缘状态监测系统及其控制方法,其特征在于：所述电池管理系统控制所述第一开关和所述第二开关断开或闭合；所述整车控制器控制所述第三开关和所述第四开关断开或闭合；所述第四开关为预充继电器开关；所述第三开关为高压主继电器开关。
3.根据权利要求1所述的一种新型纯电动客车绝缘状态监测系统及其控制方法,其特征在于：所述供电电源与绝缘监控仪相连接，所述供电电源的大小为24V；所述绝缘监控仪引出一根搭铁线与车身地相连接。
4.根据权利要求1所述的一种新型纯电动客车绝缘状态监测系统及其控制方法,其特征在于：所述整车CAN网络通过CANH和CANL连接绝缘监控仪、电池管理系统、整车控制器和整车其他CAN节点。
5.一种根据权利要求1中所述的新型纯电动客车绝缘状态监测系统的控制方法，其步骤包括：
S1，所述主控模块控制所述无源检测模块检测动力电池的绝缘状态，并将检测到的绝缘状态通过所述整车CAN网络反馈给电池管理系统，若绝缘状态正常，则所述电池管理系统控制第一开关和第二开关闭合(电池管理系统检测到电池参数同时满足开关闭合的前提条件下)；
S2，所述主控模块控制所述有源检测模块检测负载的绝缘状态，并将检测到的绝缘状态通过所述整车CAN网络反馈给整车控制器，若绝缘状态正常，则所述整车控制器控制第四开关先闭合(整车控制器检测到负载参数同时满足开关闭合的前提条件下)；然后通过所述预充电阻进行预充，当预充成功后，所述整车控制器控制第三开关闭合，使其整个电路形成高压回路；
S3，所述继电器第一开关组和继电器第二开关组均闭合完后，所述主控模块判断所述动力电池和负载之间是否形成高圧回路，若已形成高压回路，则主控模块控制所述无源检测模块检测动力电池(由于形成高压回路，故等同同时检测负载)的绝缘状态。
6.根据权利要求7所述的一种新型纯电动客车绝缘状态监测系统及其控制方法的控制方法，其特征在于所述S1步骤中：所述无源检测模块检测到的绝缘状态若不正常，则控制第一开关和第二开关保持断开并重复S1步骤。
7.根据权利要求7所述的一种新型纯电动客车绝缘状态监测系统及其控制方法的控制方法，其特征在于所述S2步骤中：所述有源检测模块检测到的绝缘状态若不正常，则控制第三开关和第四开关保持断开并重复S2步骤。
8.根据权利要求7所述的一种新型纯电动客车绝缘状态监测系统及其控制方法的控制方法，其特征在于所述S3步骤中：所述主控模块若检测到所述电路回路尚未形成高压回路，则控制所述无源检测模块不采取动作并重复S3步骤。
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