CN109471041A - 动力电池绝缘阻抗在线监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种动力电池绝缘阻抗在线监测装置，所述监测装置包括：控制器单元、信号转换模块、继电器开关模块和信号放大模块，控制器单元的一个输出端接入信号转换模块，控制器单元的另一个输出端接入继电器开关模块，信号转换模块的输出端分别接入继电器开关模块和信号放大模块，信号放大模块的输出端接入控制器单元，控制器单元产生PWM信号，信号转换模块将控制器单元输出的PWM信号转换成固定频率的正弦信号；控制器单元控制继电器开关模块的切换；正弦信号经过继电器开关模块后注入动力电池输出回路；信号放大模块将获取的绝缘阻抗检测信号调整到控制器单元可检测范围内；控制器单元通过采集到的绝缘阻抗检测信号，计算获得动力电池绝缘阻抗值。
Description
技术领域
本发明属于电动车技术领域，特别涉及一种动力电池绝缘阻抗在线监测装置及方法。
背景技术
随着新能源科技的不断发展，电动汽车的使用已经越来越普遍。与传统汽车以燃油为动力源的特点不同，电动汽车是以电池包储能系统作为其动力源。为了尽可能增大电动汽车的续航里程，通常电池包储能系统具有高电压、大电流的特点。
电动汽车在正常使用的理想情况下，电池包储能系统及其高压电气回路作为一个完全封闭的系统，它与电动汽车壳体和底盘之间是完全绝缘的。然而电动汽车在长期使用过程中，汽车行驶路况颠簸以及暴晒雨淋等恶劣环境因素，使得汽车内部电池系统及电气回路容易受到振动、温度和湿度急剧变化以及酸碱腐蚀的影响，这将加剧高压电气回路部件的老化和破损，从而导致高压电气回路与汽车壳体间绝缘阻抗不断降低。
同时，电动汽车的电池模组是由许多节电芯依次通过铜排连接而串联组成，当电动汽车在受到车辆撞击和刮蹭等外部应力作用时，这些电芯容易发生铜排脱落或者电芯损坏漏液等现象，这也将导致高压电气回路与汽车壳体或底盘之间发生绝缘性能下降的问题。
当高压电气回路与汽车壳体间绝缘阻抗降低到一定程度时，高压电气回路母线两端将与汽车壳体底盘之间通过该低阻抗绝缘故障路径而形成漏电回路，导致汽车壳体底盘电位急剧上升，这不仅极大地影响车辆的正常使用，而且也会对驾驶人员以及乘客的人身安全造成严重危害。
因此，为了提高电动汽车的绝缘安全性能，避免因绝缘不良而引发的安全事故，如何能够准确地、快速地监测高压电气系统与车辆壳体底盘之间的绝缘状态则显得尤为重要。
目前，国内针对电动汽车中电池储能装置的绝缘监测方法主要分为两种，一种是外加电阻切换的方法进行检测，另一种是采用采用低频PWM信号注入的方法进行检测。其中，外加电阻切换检测方法的工作原理表述为，如图1所示，假设电池储能装置的绝缘阻抗等效为Rp和Rn，分别为电池储能装置高电压正端或负端对车壳体地之间的绝缘阻抗；R0为已知电阻，S1和S2均为切换开关，分别并联于等效绝缘阻抗Rp和Rn两端；Vp和Vn分别为等效绝缘阻抗Rp和Rn两端检测电压。以等效绝缘阻抗Rp的检测过程为例，当S1断开时，电池储能装置高电压正端对车壳体地之间的绝缘阻抗为Rp，此时Vp电压检测值为Vp1；当S1闭合时，电池储能装置高电压正端对车壳体地之间的绝缘阻抗为Rp与Rc1并联阻抗，此时Vp电压检测值为Vp2；同理，当S2断开或闭合时，Vn电压检测值分别为Vn1和Vn2；根据电路原理计算可得，等效绝缘阻抗Rp和Rn的阻值分别为：
和
因此，在开关S1和S2在不同通断状态下，通过监测电压信号Vp和Vn的幅值大小，就可以通过上述公式换算得到绝缘阻抗Rp和Rn的实时阻值大小。
低频PWM信号注入检测方法的工作原理表述为，如图2所示，假设电池储能装置的绝缘阻抗等效为Riso；电阻R和电容C为已知器件；首先，控制器输出低频PWM信号，并将其通过RC串联电路后注入电池储能装置高电压母线输出回路中，然后，控制器通过ADC采样器检测电阻R和电容C之间节点信号电压幅值Uo；当绝缘阻抗Riso变小时，检测信号Uo幅值也会相应地变小，因此，通过实时监测信号Uo的幅值变化，就可以间接地测量绝缘阻抗Riso的实时阻值大小。目前，该方法在通过监测采样信号Uo幅值来测量绝缘阻抗Riso阻值的算法上有相应地改进，不再以采样信号Uo幅值的时域量作为估算绝缘阻抗Riso阻值的计算输入量，而是以采样信号Uo幅值的频域量作为估算绝缘阻抗Riso阻值的计算输入量。具体表现为：通过对采样信号Uo进行连续采样而得到信号Uo时域离散样本数据，然后再对这一组样本数据进行快速傅里叶变换而得到相应样本频谱，再根据频谱中各个频点幅度值变化来估算绝缘阻抗Riso的实时阻值大小。
由于外加电阻切换的检测方法不需要复杂的信号转换电路设计和繁琐的检测算法，实现起来成本也很低，因而该方法得到了广泛的应用。但是，该方法存在很多缺点。例如：
(1).外加电阻切换过程中，检测信号是直流电压的状态量，而电池储能装置内部是通过很多节电池串联而构成的，当某些电池因电解液泄漏或者连接铜排发生脱落而引起绝缘阻抗降低时，外部检测电路因所采样的直流电压将受到各串联电池本身电压的影响而无法稳定测量；因此，外加电阻切换的测量方法只能检测电池储能装置外部母线输出回路的绝缘阻抗大小，无法检测电池储能装置内部串联电池节点对车壳体地的绝缘阻抗变化情况；
(2).该方法检测过程中很容易受到外部环境因素变化的影响，例如，随着电池储能装置内部各个串联电芯长期充放电使用而老化造成电芯内部直流阻抗变化，同时，电动汽车内部环境温度和湿度的恶劣变化，都将造成该检测方法的采样信号变化异常。因此，该方法在长期使用过程中，容易产生检测过程不稳定，检测精度较低等问题；
(3).该方法在实际检测过程中存在一定的延时，因而检测实时性较差，不利于绝缘阻抗在线监测功能的实现；其主要原因表述为，通常电池储能装置输出回路中，母线两端与车壳地之间存在用于EMC滤波的Y电容器件，由于Y电容器件具有一定数量级的容值，并且被检测的绝缘阻抗值很大，而被检测的采样信号取自Y电容两端，电容器件本身的电压相位滞后性将造成被检测的采样信号变化滞后于实际的绝缘阻抗变化。因此，当电池储能装置母线输出端对车壳体的绝缘阻抗变化时，在延迟一定时间之后，被检测的采样信号才能呈现出相应的变化，由此可见，该检测方法实时性较差。
另一种常用的低频PWM信号注入的检测方法能弥补外加电阻切换检测方法的一些缺陷；例如，低频信号注入检测法是通过注入PWM信号来工作的，PWM信号作为交流信号，能解决直流信号检测存在的问题；该方法在实际检测过程中不会受到电池本身电压的影响，因而不仅能检测电池储能装置外部输出回路的绝缘状态变化，也能检测电池储能装置内部串联电池组的绝缘状态变化。同时，该方法不容易受到外部环境温度、湿度变化和电芯老化后直流内阻变化的影响。但是，该方法的实现同样存在一些缺点。
(1).该方法是将低频PWM信号注入电池储能装置输出回路中，由于电池储能装置输出端对车壳地间Y电容和耦合分布电容的影响，将造成PWM信号的高频谐波部分出现衰减而造成被检测的采样信号畸变，从而造成该方法的检测精度变差；
(2).该方法检测过程中，为了减少被检测的采样信号幅值衰减，通常将被注入的PWM信号幅值尽量增大，而PWM信号低频部分谐波信号的幅值也将被相应地增大，该低频谐波信号随着PWM信号一起被注入电池储能装置输出回路后，该低频谐波将传导到各个串联模组的电池电压采样电路中，从而增大了电池电压采样的纹波系数，形成一定传导干扰。因此，低频PWM信号注入的检测方法容易引起电池储能装置相关的其他电路模块的不稳定工作；
(3).该方法实际工作过程中，由于电动汽车内部EMC电磁环境的恶劣变化，电池储能装置输出回路中通常具有较大的耦合噪声信号，而检测电路通过隔值电容C直接连接于电池储能装置输出回路，因而被检测的采样信号很容易受到耦合噪声信号的影响，造成被检测的采样信号幅值变化不稳定，传统方法是以采样信号幅值变化作为主要检测判据，这将很容易引发该方法在检测过程中产生一系列错误检测等问题；目前，针对传统方法以采样信号幅值的时域量变化作为检测判据的问题，虽然现有的一些方法提出了相应的算法设计改进，但是这些方法由于算法设计的复杂，使得对于控制器的运算能力有了更严格的要求，这将造成成本的大幅度上升，不利于实际产品设计开发。
发明内容
本发明提供了一种动力电池绝缘阻抗在线监测装置和方法，目的在于解决现有的检测方法存在的缺陷。
本发明的实施例之一，一种动力电池绝缘阻抗在线监测装置，该动力电池用于驱动电动车，所述监测装置包括：控制器单元、信号转换模块、继电器开关模块和信号放大模块。
控制器单元的一个输出端接入信号转换模块，控制器单元的另一个输出端接入继电器开关模块，信号转换模块的输出分别接入继电器开关模块和信号放大模块，信号放大模块的一个输出回接控制器单元。
控制器单元产生PWM信号，信号转换模块将控制器单元输出的PWM信号转换成固定频率的正弦信号；
控制器单元控制继电器开关模块的切换；
正弦信号经过继电器开关模块后注入动力电池输出回路；
信号放大模块将获取的绝缘阻抗检测信号调整到控制器单元可检测范围内；
控制器单元通过采集到的绝缘阻抗检测信号，计算获得动力电池绝缘阻抗值。
本发明的有益效果包括：
(1).本发明采用交流注入法进行绝缘阻抗检测，不仅能检测电池储能装置外部输出回路的绝缘状态变化，也能检测电池储能装置内部串联电池组的绝缘状态变化；
(2).本发明将现有低频注入检测方法的PWM信号改进为低频正弦信号，从而使得检测精度不受电池储能装置输出回路对车壳体间耦合分布电容的影响；
(3).本发明所注入的低频正弦信号幅值很小，从而使得被注入的正弦信号不会对电池储能装置相关的其他电路模块产生纹波干扰；
(4).本发明绝缘阻抗计算是以采样信号幅值的频域幅度为样本数据，从而增强其对复杂恶劣的电磁环境适应能力；改进针对采样信号数据处理的算法设计，降低其对控制器运算能力的要求，为产品化设计提供可实现途径；
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：
图1现有技术中外加电阻切换检测方法的原理示意图
图2现有技术中低频PWM信号注入检测方法的原理示意图
图3本发明实施例中的硬件电路实现的整体示意图
图4本发明实施例中信号转换模块的硬件电路示意图
图5本发明实施例中继电器开关模块的硬件电路示意图
图6本发明实施例中信号放大模块的硬件电路示意图
图7本发明实施例中绝缘阻抗在线监测装置的软件流程图
具体实施方式
根据一个或者多个实施例，如图3所示，动力电池绝缘阻抗在线监测装置，包括控制器单元、信号转换模块、继电器开关模块、信号放大模块。
所述的控制器单元用于产生PWM输入信号，控制继电器开关状态切换，采集绝缘阻抗检测电路输出信号，并进行数学运算，将计算所得绝缘阻抗值通过CAN总线通讯上报给车辆控制单元。所述的信号转换模块用于将控制器单元输出的PWM信号转换成固定频率的正弦信号。所述的信号放大模块用于将被检测信号调整到控制器单元可检测范围内，提高采样分辨率。所述的继电器开关模块用于切换被监测的高压回路与低压检测回路之间连接状态，继电器开关模块的存在使得检测装置的电路能够在需要的时候与动力电池输出回路断开，在正式检测开始之前使得检测电路与模拟电路连接进行自检。
为了便于理解本发明的工作原理，下面将针对本发明的硬件具体实现进行详细说明。控制器单元模块通常由通用线性电源、微控制器芯片最小系统组成，其中，通用线性电源为整个电路提供稳定电压；微控制器芯片将产生固定频率和占空比的PWM信号，并通过集成的模数转换器来对被检测信号进行等时间间隔采样，然后通过数学运算得到最终的绝缘阻抗值，最后通过集成的CAN控制器和收发器将绝缘阻抗数据上传至车载CAN总线网络，并共享给车辆控制单元等设备；
根据一个或者多个实施例，信号转换模块是通过无源RC滤波电路将控制器输出的PWM信号转换成相同频率的正弦信号，并将该正弦信号注入电池储能装置输出回路中；其具体硬件电路实现如图4所示，Vin1处为PWM信号输入端，连接至控制器单元；电阻R1、R2和NPN型三极管Q1组成驱动电路，用以提高控制器输出管脚的电流驱动能力；电阻R3、R4和电容C1、C2组成二阶滤波器，用以将PWM信号转换成同频率的正弦信号；电阻R5、R6和运算放大器U1及直流电压Vref组成信号调理电路，用以进行阻抗隔离，避免运算放大器后端电路的阻抗变化对其前端滤波电路的影响，此时直流电压Vref可取2.5V，用于调整转换后正弦信号的直流偏置而便于后续电路的放大处理；电阻R7是用于与被测量的绝缘阻抗形成分压电路，从而使得Vout1处正弦信号幅值变化与被测量的绝缘阻抗产生正相关性；同时，为了保证被注入的正弦信号不会对电池储能装置相关的其他电路模块产生纹波干扰，该模块输出的正弦信号幅值降低至10mV以内。
根据一个或者多个实施例，如图5所示，继电器开关模块是由控制器单元负责控制光电MOS器件的通断状态，从而将信号转换模块输出的正弦信号注入电池储能装置输出回路中；其具体的硬件电路实现如图5所示，Vin2处为正弦信号输入端，被连接至信号转换模块输出端Vout1处；电容C3用于隔离被注入的正弦信号直流分量；电阻R8、NPN型三极管Q2和光电MOS器件U2组成正弦信号注入通道，IO1处为控制器单元控制端口，用于控制正弦信号注入通道的通断状态；电阻R8、NPN型三极管Q3和光电MOS器件U3组成绝缘检测功能验证电路，IO2处为控制器单元控制端口，电阻R9用于替换等效绝缘阻抗，用以在系统初始化过程中预先验证绝缘检测电路能否有效工作；Vout2处为正弦信号输出端，被连接至电池储能装置输出回路中任意节点，通常该节点被连接至电池模组正端。
根据一个或者多个实施例，如图6所示，信号放大模块是将被检测的正弦信号幅值变化量放大，并将调整其直流偏置电压，使其尽量覆盖控制器单元模数转换器的输入范围，增大被检测信号的采样分辨率，从而提高绝缘检测电路的测量精度；其具体的硬件电路实现如下图6所示，Vin3处为正弦信号输入端，被连接至信号转换模块输出端Vout1和继电器开关模块输入端Vin2处；电容C4用于隔离被注入的正弦信号直流分量，并能降低电池模组串联电压耦合干扰；电阻R10、R11、R12和电容C5和直流电压Vref及运算放大器U4组成信号放大电路，其中，直流偏置电压Vref可取作2.5V，使得放大后的正弦信号尽量覆盖控制器单元模数转换器的输入范围；电阻R12与电容C5用作低频滤波器，用于减小电池储能装置输出回路中耦合而来的高频噪声干扰；通过增大电阻R12/R10的比值，增大电路放大倍数，而提高测量精度；电阻R13用于降低模数转换器前端采样噪声的影响；Vout3处为被放大的正弦信号输出端，被连接至控制器单元模数转换器输入端。
根据一个或者多个实施例，动力电池绝缘阻抗在线监测方法，基于一种新型的动力电池绝缘阻抗在线监测装置，其中包含了控制器单元、信号转换模块、继电器开关模块、信号放大模块。
所述信号转换模块是通过无源RC滤波电路将控制器输出的PWM信号转换成相同频率的正弦信号，并将该正弦信号注入电池储能装置输出回路中；其具体硬件电路实现如图4所示；Vin1处为PWM信号输入端，连接至控制器单元；电阻R1、R2和NPN型三极管Q1组成驱动电路，用以提高控制器输出管脚的电流驱动能力；电阻R3、R4和电容C1、C2组成二阶滤波器，用以将PWM信号转换成同频率的正弦信号；电阻R5、R6和运算放大器U1及直流电压Vref组成信号调理电路，用以进行阻抗隔离，避免运算放大器后端电路的阻抗变化对其前端滤波电路的影响，此时直流电压Vref可取2.5V，用于调整转换后正弦信号的直流偏置而便于后续电路的放大处理；电阻R7是用于与被测量的绝缘阻抗形成分压电路，从而使得Vout1处正弦信号幅值变化与被测量的绝缘阻抗产生正相关性。
所述继电器开关模块是由控制器单元负责控制光电MOS器件的通断状态，从而将信号转换模块输出的正弦信号注入电池储能装置输出回路中；其具体的硬件电路实现如图5所示；Vin2处为正弦信号输入端，被连接至信号转换模块输出端Vout1处；电容C3用于隔离被注入的正弦信号直流分量；电阻R8、NPN型三极管Q2和光电MOS器件U2组成正弦信号注入通道，IO1处为控制器单元控制端口，用于控制正弦信号注入通道的通断状态；电阻R8、NPN型三极管Q3和光电MOS器件U3组成绝缘检测功能验证电路，IO2处为控制器单元控制端口，电阻R9用于替换等效绝缘阻抗，用以在系统初始化过程中预先验证绝缘检测电路能否有效工作；Vout2处为正弦信号输出端，被连接至电池储能装置输出回路中任意节点。
所述信号放大模块是将被检测的正弦信号幅值变化量放大，并将调整其直流偏置电压，使其尽量覆盖控制器单元模数转换器的输入范围，增大被检测信号的采样分辨率，从而提高绝缘检测电路的测量精度，其具体的硬件电路实现如图6所示；Vin3处为正弦信号输入端，被连接至信号转换模块输出端Vout1和继电器开关模块输入端Vin2处；电容C4用于隔离被注入的正弦信号直流分量，并能降低电池模组串联电压耦合干扰；电阻R10、R11、R12和电容C5和直流电压Vref及运算放大器U4组成信号放大电路，其中，直流偏置电压Vref可取作2.5V，使得放大后的正弦信号尽量覆盖控制器单元模数转换器的输入范围；电阻R12与电容C5用作低频滤波器，用于减小电池储能装置输出回路中耦合而来的高频噪声干扰；通过增大电阻R12/R10的比值，增大电路放大倍数，而提高测量精度；电阻R13用于降低模数转换器前端采样噪声的影响；Vout3处为被放大的正弦信号输出端，被连接至控制器单元模数转换器输入端。
动力电池绝缘阻抗在线监测方法的工作流程如图7所示。首先在完成系统设置初始化工作后，依靠控制器本身的定时器功能而进行等时间间隔的被测信号数据采集工作，并将所得样本数据载入数组DIN[N]中；然后，将数组DIN[N]分别载入公式(1)和公式(2)中计算得到频域下被测正弦信号所在频点的幅值实部Xk_Re和幅值虚部Xk_Im；再根据公式(3)得到频域下被测正弦信号所在频点的幅度模值Xk，则该模值与被测正弦信号的时域幅值成正相关性；再将频域内被测正弦信号的幅度模值Xk通过标定所得分段函数公式(4)计算得到绝缘阻抗值Riso；最后，将绝缘阻抗值Riso以规定的CAN报文帧形式上传至CAN总线网络，并依次循环工作。
Bi＝Ri-Ki·numi (6)
其中，N表示采样数据个数，fo表示被测正弦信号的频率，fs表示采样频率，π为圆周率，n为采样数组中某点的序列号；公式(4)为计算绝缘阻抗值Riso的分段函数，它表示在被测正弦信号的幅度模值Xk满足numi-1≤Xk＜numi，Xk载入Riso＝Ki·Xk+Bi得到绝缘阻抗值Riso。
其中，numi(i∈N+)表示：通过将标准电阻Ro连接于电池储能装置输出回路与壳体地之间，将其等效成实际绝缘阻抗值Riso，然后按已知的阻值梯度Ri(i∈N+)改变标准电阻Ro的阻值，并得到不同等效绝缘阻值下的被测正弦信号所在频点的幅度模值Xk；
公式(5)表示该分段函数的一次线性函数的斜率Ki(i∈N+)；
公式(6)表示该分段函数的一次线性函数的零位偏置Bi(i∈N+)。
本发明主要应用于电动汽车的动力电池储能系统中，相比于传统的绝缘阻抗监测装置，本发明具有以下优势：
(1).本发明能检测到电池包内部任一电芯节点存在的漏电故障，解决了传统的外加电阻切换检测方法只能检测电池模组两端绝缘状态而无法检测电池模组内部电芯是否发生漏电故障的问题；
(2).本发明能实现快速且准确的检测，解决了传统方法存在的检测过程延时长，实时性差，检测精度不稳定等问题；
(3).本发明具有鲁棒特性优良、抗干扰能力强的特点，解决了传统方法在复杂的电磁干扰环境中无法正常稳定工作，检测电路容易受电池包内部温度变化的影响而导致检测精度降低的问题；
(4).本发明具有低成本、简单易实现的特点，解决了传统方法因计算方法复杂而对控制器运算能力有严格要求，从而造成高成本、难实现等问题；
(5).本发明中只需要极小的低频注入信号，不会影响电池包系统供电质量，解决了现有的低频注入检测方法存在因往电池包供电回路中注入低频信号而增加电池模组检测电压纹波等问题。
值得说明的是，虽然前述内容已经参考若干具体实施方式描述了本发明创造的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。
Claims (6)
1.一种动力电池绝缘阻抗在线监测装置，该动力电池用于驱动电动车，其特征在于，所述监测装置包括：控制器单元、信号转换模块、继电器开关模块和信号放大模块，
控制器单元的一个输出端接入信号转换模块，控制器单元的另一个输出端接入继电器开关模块，信号转换模块的输出端分别接入继电器开关模块和信号放大模块，信号放大模块的输出端接入控制器单元，
控制器单元产生PWM信号，信号转换模块将控制器单元输出的PWM信号转换成固定频率的正弦信号；
控制器单元控制继电器开关模块的切换；
正弦信号经过继电器开关模块后注入动力电池输出回路；
信号放大模块将获取的绝缘阻抗检测信号调整到控制器单元可检测范围内；
控制器单元通过采集到的绝缘阻抗检测信号，计算获得动力电池绝缘阻抗值。
2.根据权利要求1所述的动力电池绝缘阻抗在线监测装置，其特征在于，控制器单元通过CAN总线连接车辆控制单元，控制器单元将获得的动力电池绝缘阻抗值通过CAN总线上报给电动车的车辆控制单元。
3.根据权利要求1所述的动力电池绝缘阻抗在线监测装置，其特征在于，信号转换模块采用无源RC滤波电路将控制器单元输出的PWM信号转换成相同频率的正弦信号，并将该正弦信号注入动力电池储能装置输出回路中，
其中，信号转换模块的输入端Vin1处为PWM信号输入端，连接至控制器单元和电阻R1，电阻R1、R2和NPN型三极管Q1组成驱动电路，用以提高控制器输出管脚的电流驱动能力；
NPN型三极管Q1的集电极连接电阻R3，电阻R3、R4和电容C1、C2组成二阶滤波器，用以将PWM信号转换成同频率的正弦信号；
电阻R4接入运算放大器U1的一个输入端，同时，电阻R5、R6和运算放大器U1及直流电压Vref组成信号调理电路，用以进行阻抗隔离，避免运算放大器后端电路的阻抗变化对其前端滤波电路的影响，
此时直流电压Vref用于调整转换后正弦信号的直流偏置而便于后续电路的放大处理；
运算放大器U1的一个输出端连接电阻R7，电阻R7是用于与被测量的绝缘阻抗形成分压电路，从而使得信号转换模块的输出端Vout1处正弦信号幅值变化与被测量的绝缘阻抗产生正相关性。
4.根据权利要求1所述的动力电池绝缘阻抗在线监测装置，其特征在于，控制器单元控制继电器开关模块的光电MOS器件的通断，从而将信号转换模块输出的正弦信号注入电池储能装置输出回路中；
其中，继电器开关模块的Vin2处为正弦信号输入端，被连接至信号转换模块输出端Vout1处；
Vin2处通过电容C3连接光电MOS器件U2的输出端，电容C3用于隔离被注入的正弦信号直流分量；
电阻R8、NPN型三极管Q2和光电MOS器件U2组成正弦信号注入通道，IO1处为控制器单元的IO1控制端口，用于控制正弦信号注入通道的通断状态；
电阻R8、NPN型三极管Q3和光电MOS器件U3组成绝缘检测功能验证电路，IO2处为控制器单元的IO2控制端口，电阻R9用于替换等效绝缘阻抗，用以在系统初始化过程中预先验证绝缘检测电路能否有效工作；
继电器开关模块的Vout2处连接光电MOS器件U2的输出端，为正弦信号输出端，被连接至动力电池储能装置输出回路中任意节点。
5.根据权利要求1所述的动力电池绝缘阻抗在线监测装置，其特征在于，信号放大模块的电路中，信号放大模块的Vin3处为正弦信号输入端，被连接至信号转换模块输出端Vout1和继电器开关模块输入端Vin2处；
与信号放大模块Vin3连接的电容C4用于隔离被注入的正弦信号直流分量，并能降低电池模组串联电压耦合干扰；
电阻R10、R11、R12和电容C5和直流电压Vref及运算放大器U4组成信号放大电路；
电阻R12与电容C5并联用作低频滤波器，用于减小电池储能装置输出回路中耦合而来的高频噪声干扰；
与，信号放大模块的输出端连接的电阻R13用于降低模数转换器前端采样噪声的影响；
信号放大模块的Vout3输出被放大的正弦信号，连接至控制器单元的模数转换器输入端。
6.一种动力电池绝缘阻抗在线监测方法，基于如权利要求1所述的动力电池绝缘阻抗在线监测装置，其特征在于，所述检测方法包括步骤：
系统初始化后，启动控制器单元的定时器，以等时间间隔采集绝缘阻抗检测信号数据，并将获得的采样数据载入数组DIN[N]中；
将数组DIN[N]分别载入公式(1)和公式(2)中，计算得到频域下被测正弦信号所在频点的幅值实部Xk_Re和幅值虚部Xk_Im；
根据公式(3)得到频域下被测正弦信号所在频点的幅度模值Xk，则该模值与被测正弦信号的时域幅值成正相关性；
将频域内被测正弦信号的幅度模值Xk通过标定所得分段函数公式(4)计算得到绝缘阻抗值Riso；
最后，将绝缘阻抗值Riso以规定的CAN报文帧形式上传至CAN总线网络，并依次循环工作，其中的公式是，
Bi＝Ri-Ki·numi (6)
N表示采样数据个数，fo表示被测正弦信号的频率，fs表示采样频率，π为圆周率，n为采样数组中某点的序列号；
公式(4)为计算绝缘阻抗值Riso的分段函数，它表示在被测正弦信号的幅度模值Xk满足numi-1≤Xk<numi，Xk载入Riso＝Ki·Xk+Bi得到绝缘阻抗值Riso；其中，
numi(i∈N+)表示通过将标准电阻Ro连接于电池储能装置输出回路与壳体地之间，将其等效成实际绝缘阻抗值Riso，然后按已知的阻值梯度Ri(i∈N+)改变标准电阻Ro的阻值，并得到不同等效绝缘阻值下的被测正弦信号所在频点的幅度模值Xk；
公式(5)表示该分段函数的一次线性函数的斜率Ki(i∈N+)；
公式(6)表示该分段函数的一次线性函数的零位偏置Bi(i∈N+)。
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