CN109856459A - 一种电动汽车绝缘电阻测量装置和方法以及报警装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车绝缘电阻测量装置和方法以及报警装置，包括：脉冲电源的负极电连接于电动汽车的车身地；RC并联电路的一端电连接于脉冲电源的正极，另一端电连接于电动汽车的用电负载的总正极连接端；根据RC并联电路中的电阻的电阻值、电容的电容值、电动汽车的Y电容，估算出采集时刻；在采集时刻采集脉冲电源的正极与车身地之间的第一电压值和用电负载的总正极连接端与车身地之间的第二电压值；根据第一电压值、第二电压值、RC并联电路中的电阻的电阻值，确定电动汽车的用电负载的绝缘电阻。本发明实现了根据电动汽车Y电容的大小，实时调整绝缘电阻的测量周期，使得电动汽车绝缘电阻的测量准确，提高了电动汽车的安全性。

Description

一种电动汽车绝缘电阻测量装置和方法以及报警装置

技术领域

本发明涉及汽车安全领域，特别设计一种电动汽车绝缘电阻测量装置和方法以及采用该电动汽车绝缘电阻测量装置的报警装置。

背景技术

电动汽车绝缘电阻的实时监测对电动汽车用电安全至关重要。但是，受到用电环境的影响，导致了在不同时刻监测到的绝缘电阻出现不同结果。而电动汽车的Y电容会影响到对绝缘电阻监测的准确性。

电动汽车Y电容是指电动汽车中的高压电池回路与车身地之间的电容。电动汽车中的高压部件中通常会含有Y电容，尤其实在电机控制器中Y电容值较大。各高压部件的Y电容以及高压线束的寄生电容，共同构成的电动汽车的Y电容。

不同车辆的Y电容值不同，并且同一车辆在不同温湿度环境下，Y电容也有一定幅度的波动。而电动汽车Y电容的大小直接影响电动汽车绝缘电阻的测量周期，Y电容越大，测量周期越长。

在现有技术中，首先实际测量整车的Y电容，由Y电容匹配绝缘电阻的测量周期，之后根据测量周期进行电动汽车的绝缘电阻的测量。在随后的绝缘电阻测量中，不论Y电容如何变化，都采用最初设定的测量周期进行绝缘电阻的测量。随着时间的推移，电动汽车的Y电容会随之变化，导致了初始测量周期相对于Y电容变化后所匹配的新的测量周期越来越长(新的测量周期越来越短)，进而导致了绝缘故障报警时间过渡滞后，降低了整车的安全性。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动汽车绝缘电阻测量装置和方法以及报警装置，以使得绝缘电阻的测量周期能够锁着Y电容的变化而变化，从而获取准确的电动汽车绝缘电阻，提高电动汽车的安全性。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种电动汽车绝缘电阻测量装置，包括：

脉冲电源，所述脉冲电源的负极电连接于电动汽车的车身地；

RC并联电路，所述RC并联电路的一端电连接于所述脉冲电源的正极，所述RC并联电路的另一端电连接于所述电动汽车的用电负载的总正极连接端；

估算模块，所述估算模块根据所述RC并联电路中的电阻的电阻值、所述RC并联电路中的电容的电容值、所述电动汽车的Y电容，估算出采集时刻；

信号采集模块，所述信号采集模块电连接于所述估算模块，并电连接于所述车身地、所述脉冲电源的正极和所述用电负载的总正极连接端，以在所述采集时刻采集第一电压值和第二电压值，其中，所述第一电压值为所述脉冲电源的正极与所述车身地之间的电压值，所述第二电压值为所述用电负载的总正极连接端与所述车身地之间的电压值；以及，

绝缘电阻确定模块，所述绝缘电阻获取模块电连接于所述信号采集模块，以从所述信号采集模块接收所述第一电压值和所述第二电压值，并根据所述第一电压值、所述第二电压值、所述RC并联电路中的电阻的电阻值，确定所述电动汽车的用电负载的绝缘电阻。

进一步，所述估算模块估算所述采集时刻包括：

采用下式估算最大时间常数

τ_max＝R₁×(C₁+C_y)

其中，τ_max为所述最大时间常数，R₁为所述RC并联电路中的电阻的电阻值，C₁为所述RC并联电路中的电容的电容值，C_y为所述电动汽车的Y电容；

将所述最大时间常数的至少一倍值，确定为所述采集时刻。

进一步，所述绝缘电阻确定模块根据所述第一电压值、所述第二电压值、所述RC并联电路中的电阻的电阻值，确定所述电动汽车的用电负载的绝缘电阻，包括：

采用下式获得所述电动汽车的用电负载的绝缘电阻

R_y＝V_y(t)×R₁/((V₁(t)-V_y(t))

其中，R_y为所述电动汽车的用电负载的绝缘电阻，t为所述采集时刻，V₁(t)为在所述采集时刻采集的所述第一电压值，V_y(t)为在所述采集时刻采集的所述第二电压值，R₁为所述RC并联电路中的电阻的电阻值。

进一步，所述脉冲电源周期性地输出脉冲方波电压。

进一步，所述脉冲方波电压为±12V。

一种电动汽车绝缘电阻测量方法，包括：

将脉冲电源的负极电连接于电动汽车的车身地；

将RC并联电路的一端电连接于所述脉冲电源的正极，将所述RC并联电路的另一端电连接于所述电动汽车的用电负载的总正极连接端；

根据所述RC并联电路中的电阻的电阻值、所述RC并联电路中的电容的电容值、所述电动汽车的Y电容，估算出采集时刻；

在所述采集时刻采集第一电压值和第二电压值，其中，所述第一电压值为所述脉冲电源的正极与所述车身地之间的电压值，所述第二电压值为所述用电负载的总正极连接端与所述车身地之间的电压值；

根据所述第一电压值、所述第二电压值、所述RC并联电路中的电阻的电阻值，确定所述电动汽车的用电负载的绝缘电阻。

进一步，根据所述RC并联电路中的电阻的电阻值、所述RC并联电路中的电容的电容值、所述电动汽车的Y电容，估算出采集时刻，包括：

采用下式估算最大时间常数

τ_max＝R₁×(C₁+C_y)

其中，τ_max为所述最大时间常数，R₁为所述RC并联电路中的电阻的电阻值，C₁为所述RC并联电路中的电容的电容值，C_y为所述电动汽车的Y电容；

将所述最大时间常数的至少一倍值，确定为所述采集时刻。

进一步，根据所述第一电压值、所述第二电压值、所述RC并联电路中的电阻的电阻值，确定所述电动汽车的用电负载的绝缘电阻，包括：

采用下式获得所述电动汽车的用电负载的绝缘电阻

R_y＝V_y(t)×R₁/((V₁(t)-V_y(t))

其中，R_y为所述电动汽车的用电负载的绝缘电阻，t为所述采集时刻，V₁(t)为在所述采集时刻采集的所述第一电压值，V_y(t)为在所述采集时刻采集的所述第二电压值，R₁为所述RC并联电路中的电阻的电阻值。

进一步，所述脉冲电源周期性地输出脉冲方波电压。

一种报警装置，包括：

采用如上任一项所述的电动汽车绝缘电阻测量装置；以及

报警模块，所述报警模块电连接于所述绝缘电阻确定模块，以从所述绝缘电阻确定模块获取所述绝缘电阻，并在所述绝缘电阻小于预设报警阈值时，发出报警信号。

从上述方案可以看出，本发明的电动汽车绝缘电阻测量装置和方法，实现了根据电动汽车Y电容的大小，实时调整绝缘电阻的测量周期，使得电动汽车绝缘电阻的测量准确，从而当所测得的绝缘电阻过低时，能够更加精准的发出警报，提高了电动汽车的安全性。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1为本发明实施例的电动汽车绝缘电阻测量装置结构示意图。

图2为本发明实施例的电动汽车绝缘电阻测量方法流程示意图。

图3为本发明实施例中的第一电压和第二电压的变化时序示意图。

标号说明

1、脉冲电源

2、RC并联电路

3、估算模块

4、信号采集模块

5、绝缘电阻确定模块

6、用电负载

GND、车身地

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。

如图1所示，本发明实施例的电动汽车绝缘电阻测量装置，包括脉冲电源1、RC并联电路2、估算模块3、信号采集模块4和绝缘电阻确定模块5。其中，脉冲电源1的负极电连接于电动汽车的车身地GND。RC并联电路2的一端电连接于脉冲电源1的正极，RC并联电路2的另一端电连接于电动汽车的用电负载6的总正极连接端。估算模块3根据RC并联电路2中的电阻的电阻值、RC并联电路2中的电容的电容值、电动汽车的Y电容，估算出采集时刻。信号采集模块4电连接于估算模块3信号采集模块4，并电连接于车身地GND、脉冲电源1的正极和用电负载6的总正极连接端，以在采集时刻采集第一电压值和第二电压值，其中，第一电压值为脉冲电源1的正极与车身地GND之间的电压值，第二电压值为用电负载6的总正极连接端与车身地GND之间的电压值。绝缘电阻获取模块电连接于信号采集模块4，以从信号采集模块4接收第一电压值和第二电压值，并根据第一电压值、第二电压值、RC并联电路2中的电阻的电阻值，确定电动汽车的用电负载6的绝缘电阻。

在一个具体实施例中，RC并联电路2包括电阻R1和电容C1，其中，电阻R1的一端和电容C1的一端均电连接于脉冲电源1的正极，电阻R1的另一端和电容C1的另一端均电连接于电动汽车的用电负载6的总正极连接端，电阻R1和电容C1二者之间为并联关系。

在一个具体实施例中，脉冲电源1周期性地输出脉冲方波电压。优选地，脉冲方波电压为±12V，即在一个时间周期内，前半周期输出+12V电压，后半周期输出-12V电压。

在可选实施例中，估算模块3估算采集时刻包括：

采用下式估算最大时间常数：

τ_max＝R₁×(C₁+C_y)

其中，τ_max为最大时间常数，R₁为RC并联电路2中的电阻的电阻值(即电阻R1的电阻值)，C₁为RC并联电路2中的电容的电容值(即电容C1的电容值)，C_y为电动汽车的Y电容；

将最大时间常数的至少一倍值，确定为采集时刻。

优选地，将最大时间常数的三倍值，确定为采集时刻，即

t＝3×τ

其中，t为采集时刻。

将电动汽车的用电负载6看作一个整体，其具有Y电容和绝缘电阻，那么，由用电负载6和RC并联电路2组成的电路的时间常数为：

τ_max＝(R₁||R_y)×(C₁+C_y)

其中，R_y为电动汽车的用电负载6的绝缘电阻，R₁||R_y表示求电阻R1电动汽车的用电负载6的绝缘电阻的并联电阻，在理想状态下，R_y为无穷大，电阻R1电动汽车的用电负载6的绝缘电阻的并联电阻的最大值即为R₁，因此时间常数可以采用下式估算：

τ_max＝R₁×(C₁+C_y)

在可选实施例中，绝缘电阻确定模块5根据第一电压值、第二电压值、RC并联电路2中的电阻的电阻值，确定电动汽车的用电负载6的绝缘电阻，包括：

采用下式获得电动汽车的用电负载6的绝缘电阻：

R_y＝V_y(t)×R₁/((V₁(t)-V_y(t))

其中，R_y为电动汽车的用电负载6的绝缘电阻，t为采集时刻，V₁(t)为在采集时刻采集的第一电压值，V_y(t)为在采集时刻采集的第二电压值，R₁为RC并联电路2中的电阻的电阻值。

本发明实施例中，采集时刻为脉冲电源1输出电压在每次跳变时刻开始计时后的时刻。

图2所示，本发明实施例的电动汽车绝缘电阻测量方法，包括以下步骤：

步骤1、将脉冲电源的负极电连接于电动汽车的车身地；

步骤2、将RC并联电路的一端电连接于脉冲电源的正极，将RC并联电路的另一端电连接于电动汽车的用电负载的总正极连接端；

步骤3、根据RC并联电路中的电阻的电阻值、RC并联电路中的电容的电容值、电动汽车的Y电容，估算出采集时刻；

步骤4、在采集时刻采集第一电压值和第二电压值，其中，第一电压值为脉冲电源的正极与车身地之间的电压值，第二电压值为用电负载的总正极连接端与车身地之间的电压值；

步骤5、根据第一电压值、第二电压值、RC并联电路中的电阻的电阻值，确定电动汽车的用电负载的绝缘电阻。

在一个可选实施例中，步骤3中的根据RC并联电路中的电阻的电阻值、RC并联电路中的电容的电容值、电动汽车的Y电容，估算出采集时刻，包括：

采用下式估算最大时间常数

τ_max＝R₁×(C₁+C_y)

其中，τ_max为最大时间常数，R₁为RC并联电路中的电阻的电阻值，C₁为RC并联电路中的电容的电容值，C_y为电动汽车的Y电容；

将最大时间常数的至少一倍值，确定为采集时刻。

在一个可选实施例中，步骤5中的根据第一电压值、第二电压值、RC并联电路中的电阻的电阻值，确定电动汽车的用电负载的绝缘电阻，包括：

采用下式获得电动汽车的用电负载的绝缘电阻

R_y＝V_y(t)×R₁/((V₁(t)-V_y(t))

其中，R_y为电动汽车的用电负载的绝缘电阻，t为采集时刻，V₁(t)为在采集时刻采集的第一电压值，V_y(t)为在采集时刻采集的第二电压值，R₁为RC并联电路中的电阻的电阻值。

在一个可选实施例中，脉冲电源周期性地输出脉冲方波电压。

图3示出了本发明实施例中的第一电压值和第二电压值的时序图。从图3可以看出，在每次第一跳变后，第二电压会出现一个过渡过程(图3中虚线框中区域)，该过渡过程中，第二电压并不稳定，若在过渡过程中采集第二电压并据此所获得电动汽车绝缘电阻将存在偏差，本发明实施例中，将采集时刻设置为最大时间常数的三倍后，采集时刻将会落在过渡过程以外的区域，而在过渡过程以外的区域，第二电压的抖动可以忽略不计，进而所获得的绝缘电阻将比在过渡过程所获得的绝缘电阻更加准确。同时，本发明实施例中，最大时间常数的获得还由电动汽车的Y电容所确定，因此，最大时间常数进而采集时刻也是由Y电容所确定，从而本发明实施例将绝缘电阻的采集直接和Y电容的大小联系在一起，从而实现了随着电动汽车使用时间的推移，Y电容随之变化而不断调整绝缘电阻的采集时刻，从而实现了电动汽车绝缘电阻的准确获取，提高了电动汽车的安全性。

本发明实施例中，电动汽车的Y电容的获取可以通过现有技术实现，此处不再赘述。

本发明实施例还提供了一种报警装置，包括上述各项实施例所述的电动汽车绝缘电阻测量装置以及一报警模块。其中，该报警模块电连接于电动汽车绝缘电阻测量装置中的，以从绝缘电阻确定模块获取绝缘电阻，并在绝缘电阻小于预设报警阈值时，发出报警信号。

本发明实施例的电动汽车绝缘电阻测量装置和方法，实现了根据电动汽车Y电容的大小，实时调整绝缘电阻的测量周期，使得电动汽车绝缘电阻的测量准确，从而当所测得的绝缘电阻过低时，能够更加精准的发出警报，提高了电动汽车的安全性。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施方式描述的，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车绝缘电阻测量装置，其特征在于，包括：

脉冲电源(1)，所述脉冲电源(1)的负极电连接于电动汽车的车身地(GND)；

RC并联电路(2)，所述RC并联电路(2)的一端电连接于所述脉冲电源(1)的正极，所述RC并联电路(2)的另一端电连接于所述电动汽车的用电负载(6)的总正极连接端；

估算模块(3)，所述估算模块(3)根据所述RC并联电路(2)中的电阻的电阻值、所述RC并联电路(2)中的电容的电容值、所述电动汽车的Y电容，估算出采集时刻；

信号采集模块(4)，所述信号采集模块(4)电连接于所述估算模块(3)，并电连接于所述车身地(GND)、所述脉冲电源(1)的正极和所述用电负载(6)的总正极连接端，以在所述采集时刻采集第一电压值和第二电压值，其中，所述第一电压值为所述脉冲电源(1)的正极与所述车身地(GND)之间的电压值，所述第二电压值为所述用电负载(6)的总正极连接端与所述车身地(GND)之间的电压值；以及，

绝缘电阻确定模块(5)，所述绝缘电阻获取模块电连接于所述信号采集模块(4)，以从所述信号采集模块(4)接收所述第一电压值和所述第二电压值，并根据所述第一电压值、所述第二电压值、所述RC并联电路(2)中的电阻的电阻值，确定所述电动汽车的用电负载(6)的绝缘电阻。

2.根据权利要求1所述的电动汽车绝缘电阻测量装置，其特征在于，所述估算模块(3)估算所述采集时刻包括：

采用下式估算最大时间常数

τ_max＝R₁×(C₁+C_y)

其中，τ_max为所述最大时间常数，R₁为所述RC并联电路(2)中的电阻的电阻值，C₁为所述RC并联电路(2)中的电容的电容值，C_y为所述电动汽车的Y电容；

将所述最大时间常数的至少一倍值，确定为所述采集时刻。

3.根据权利要求1所述的电动汽车绝缘电阻测量装置，其特征在于，所述绝缘电阻确定模块(5)根据所述第一电压值、所述第二电压值、所述RC并联电路(2)中的电阻的电阻值，确定所述电动汽车的用电负载(6)的绝缘电阻，包括：

采用下式获得所述电动汽车的用电负载(6)的绝缘电阻

R_y＝V_y(t)×R₁/((V₁(t)-V_y(t))

其中，R_y为所述电动汽车的用电负载(6)的绝缘电阻，t为所述采集时刻，V₁(t)为在所述采集时刻采集的所述第一电压值，V_y(t)为在所述采集时刻采集的所述第二电压值，R₁为所述RC并联电路(2)中的电阻的电阻值。

4.根据权利要求1所述的电动汽车绝缘电阻测量装置，其特征在于：

所述脉冲电源(1)周期性地输出脉冲方波电压。

5.根据权利要求3所述的电动汽车绝缘电阻测量装置，其特征在于：

所述脉冲方波电压为±12V。

6.一种电动汽车绝缘电阻测量方法，包括：

将脉冲电源的负极电连接于电动汽车的车身地；

将RC并联电路的一端电连接于所述脉冲电源的正极，将所述RC并联电路的另一端电连接于所述电动汽车的用电负载的总正极连接端；

根据所述RC并联电路中的电阻的电阻值、所述RC并联电路中的电容的电容值、所述电动汽车的Y电容，估算出采集时刻；

在所述采集时刻采集第一电压值和第二电压值，其中，所述第一电压值为所述脉冲电源的正极与所述车身地之间的电压值，所述第二电压值为所述用电负载的总正极连接端与所述车身地之间的电压值；

根据所述第一电压值、所述第二电压值、所述RC并联电路中的电阻的电阻值，确定所述电动汽车的用电负载的绝缘电阻。

7.根据权利要求6所述的电动汽车绝缘电阻测量方法，其特征在于，根据所述RC并联电路中的电阻的电阻值、所述RC并联电路中的电容的电容值、所述电动汽车的Y电容，估算出采集时刻，包括：

采用下式估算最大时间常数

τ_max＝R₁×(C₁+C_y)

其中，τ_max为所述最大时间常数，R₁为所述RC并联电路中的电阻的电阻值，C₁为所述RC并联电路中的电容的电容值，C_y为所述电动汽车的Y电容；

将所述最大时间常数的至少一倍值，确定为所述采集时刻。

8.根据权利要求9所述的电动汽车绝缘电阻测量方法，其特征在于，根据所述第一电压值、所述第二电压值、所述RC并联电路中的电阻的电阻值，确定所述电动汽车的用电负载的绝缘电阻，包括：

采用下式获得所述电动汽车的用电负载的绝缘电阻

R_y＝V_y(t)×R₁/((V₁(t)-V_y(t))

其中，R_y为所述电动汽车的用电负载的绝缘电阻，t为所述采集时刻，V₁(t)为在所述采集时刻采集的所述第一电压值，V_y(t)为在所述采集时刻采集的所述第二电压值，R₁为所述RC并联电路中的电阻的电阻值。

9.根据权利要求6所述的电动汽车绝缘电阻测量方法，其特征在于：

所述脉冲电源周期性地输出脉冲方波电压。

10.一种报警装置，其特征在于，包括：

采用如权利要求1至5任一项所述的电动汽车绝缘电阻测量装置；以及

报警模块，所述报警模块电连接于所述绝缘电阻确定模块(5)，以从所述绝缘电阻确定模块(5)获取所述绝缘电阻，并在所述绝缘电阻小于预设报警阈值时，发出报警信号。