CN110161394A - 一种基于无迹卡尔曼滤波的绝缘检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种基于无迹卡尔曼滤波的绝缘检测方法，包括电池包、电池包电路以及设置在电路中的多个电阻，本发明一种基于无迹卡尔曼滤波的绝缘检测方法，结构简单，投入成本低，通过采集线连接到电池包电路板相应位置即可开始检测，检测速度快，检测精度高，基于无迹卡尔曼滤波能够消除常规量测方法带来的不确定性，得到更可靠量测数据。

Description

一种基于无迹卡尔曼滤波的绝缘检测方法
技术领域
本发明涉及电池检测技术领域，尤其涉及一种基于无迹卡尔曼滤波的绝缘检测方法。
背景技术
目前新能源电动汽车发展迅速，可以解决油、气不可再生能源和环境污染问题。但是随着新能源电动汽车的续航能力越来越强，电动汽车上的电池组的电压和容量也越来越高。现在，电动汽车的电池组电压达到300V以上，远远超过了人体安全电压，危及到人身安全，所以电池组和电动汽车车体之间的绝缘漏电检测是一个重点安全问题，目前通常使用高频注入法来检测整车的绝缘电阻(电池组负极与车身之间的电阻)。高频注入法是将高频交流信号注入到电气系统中，再通过计算其幅值或相位来推算绝缘电阻值。然而，由于向直流系统注入交流信号，实际上是给直流系统引入了一个干扰源，影响直流系统的正常工作且电路复杂、成本高、稳定性较差，此外，因受分布电容的影响检测精度较低，现有技术中还存在不平衡桥法和低频注入法，但是不平衡桥法误差较大，而低频注入法又电路复杂，测量速度慢，运算量大，成本比较高。
现有技术中公开了公开号CN107329062A一种绝缘检测电路，采用绝缘检测电路通过电压发生器产生第一电压和第二电压后，MCU分别采集两次电阻网络的电压值后计算出第一绝缘电阻和第二绝缘电阻的电阻值，该检测电路成本较高，不利于大范围推广，且直接采集电阻值，抗干扰能力低，检测误差较大。
现有技术中公开了公开号CN107861039A，绝缘检测电路，其通过控制单元输出低频的数字脉冲信号，缓冲单元用于将数字脉冲信号转化成模拟脉冲信号以实现信号驱动，所述绝缘检测单元依据模拟脉冲信号产生交流信号并输出至控制单元，控制单元通过对交流信号计算而得出绝缘电阻以实现对整车绝缘性能的检测，避免了向直流系统注入高频交流信号而带来的干扰；但是该检测电路，仅仅是降低了上述高频注入法检测的干扰源强度，其检测的数值精度以及误差依然存在。
发明内容
本发明一种基于无迹卡尔曼滤波的绝缘检测方法，包括电池包、电池包电路以及设置在电路中的多个电阻，其采用的步骤为：
A1、其中，所述电路包括Rp：电池包正极绝缘阻值，Rn：电池包负极绝缘阻值，R1、R2、R3、R4：采样电阻，Vp：电池包正极电压，Vn：电池包负极电压，V0：单片机采样电压值，I1、I2、I3、I4：各支路电流值，V总：电池包总压，S：连接线以及连接状态；A2、其中已知的数据为：R1、R2、R3、R4、V0、V总，通过算法计算出Rp以及Rn；
A3所述算法为：I1+I2＝I3+I4，VP＝I1*(R1+R2+R3)；
A4、进一步，V总＝Vp-Vn，
A5、进一步，得出
V0(R1+R2+R3)(R4Rn-RpR4-RpRn)+(V0RnR4+V总R3Rn)＝0
A6、以上为S打开状态，当S闭合式，R2被短路，则可得到另一组数据V0；
A7、上述算法变为：
V0(R1+R3)(R4Rn-RpR4-RpRn)+Rp(V0RnR4+V总R3R4+V总R3Rn)＝0
则通过上述算法公式，两个未知数可解出Rp以及Rn。
进一步，该检测方法采用多惯性传感器的非线性系统，采用标准的UKF滤波处理，其采用的算法包括：
B1、初始化：
B2、Sigma点集计算：
B3、Sigma点权值计算为：
λ＝α2(n+k)-n，α决定Sigma点的散布程度；β用
B4、式中，
来描述X的分布信息，通常β>1，通过经验和仿真计算得到；为矩阵(n+λ)Pk-1的均方根的第i列；Wi m为均值的权值；Wi c为方差的权值；
xi,k|k-1＝f(xi,k-1),i＝0,1,…,2n
B5、时间更新：
B6、测量更新：
根据上述公式可得出Rp以及Rn的阻值。
本发明一种基于无迹卡尔曼滤波的绝缘检测方法，结构简单，投入成本低，通过采集线连接到电池包电路板相应位置即可开始检测，检测速度快，检测精度高，基于无迹卡尔曼滤波能够消除常规量测方法带来的不确定性，得到更可靠量测数据。
附图说明
图1为本发明电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
根据图1所示的电路；
本发明一种基于无迹卡尔曼滤波的绝缘检测方法，包括电池包、电池包电路以及设置在电路中的多个电阻，其采用的步骤为：
A1、其中，所述电路包括Rp：电池包正极绝缘阻值，Rn：电池包负极绝缘阻值，R1、R2、R3、R4：采样电阻，Vp：电池包正极电压，Vn：电池包负极电压，V0：单片机采样电压值，I1、I2、I3、I4：各支路电流值，V总：电池包总压，S：连接线以及连接状态；
A2、其中已知的数据为：R1、R2、R3、R4、V0、V总，通过算法计算出Rp以及Rn；
A3所述算法为：I1+I2＝I3+I4，VP＝I1*(R1+R2+R3)；
A4、进一步，V总＝Vp-Vn，
A5、进一步，得出
V0(R1+R2+R3)(R4Rn-RpR4-RpRn)+(V0RnR4+V总R3Rn)＝0
A6、以上为S打开状态，当S闭合式，R2被短路，则可得到另一组数据V0；
A7、上述算法变为：
V0(R1+R3)(R4Rn-RpR4-RpRn)+Rp(V0RnR4+V总R3R4+V总R3Rn)＝0
则通过上述算法公式，两个未知数可解出Rp以及Rn。
进一步，该检测方法采用多惯性传感器的非线性系统，采用标准的UKF滤波处理，其采用的算法包括：
B1、初始化：
B2、Sigma点集计算：
B3、Sigma点权值计算为：
B4、式中，λ＝α2(n+k)-n，α决定Sigma点的散布程度；β用来描述X的分布信息，通常β>1，通过经验和仿真计算得到；为矩阵(n+λ)Pk-1的均方根的第i列；Wi m为均值的权值；Wi c为方差的权值；
xi,k|k-1＝f(xi,k-1),i＝0,1,…,2n
B5、时间更新：
B6、测量更新：
根据上述公式可得出Rp以及Rn的阻值。
本发明一种基于无迹卡尔曼滤波的绝缘检测方法，结构简单，投入成本低，通过采集线连接到电池包电路板相应位置即可开始检测，检测速度快，检测精度高，基于无迹卡尔曼滤波能够消除常规量测方法带来的不确定性，得到更可靠量测数据。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所述技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于无迹卡尔曼滤波的绝缘检测方法，其特征在于：包括电池包、电池包电路以及设置在电路中的多个电阻，其采用的步骤为：
A1、其中，所述电路包括Rp：电池包正极绝缘阻值，Rn：电池包负极绝缘阻值，R1、R2、R3、R4：采样电阻，Vp：电池包正极电压，Vn：电池包负极电压，V0：单片机采样电压值，I1、I2、I3、I4：各支路电流值，V总：电池包总压，S：连接线以及连接状态；
A2、其中已知的数据为：R1、R2、R3、R4、V0、V总，通过算法计算出Rp以及Rn；
A3所述算法为：I1+I2＝I3+I4，VP＝I1*(R1+R2+R3)；
A4、进一步，V总＝Vp-Vn，
A5、进一步，得出
V0(R1+R2+R3)(R4Rn-RpR4-RpRn)+(V0RnR4+V总R3Rn)＝0
A6、以上为S打开状态，当S闭合式，R2被短路，则可得到另一组数据V0；
A7、上述算法变为：
V0(R1+R3)(R4Rn-RpR4-RpRn)+Rp(V0RnR4+V总R3R4+V总R3Rn)＝0
则通过上述算法公式，两个未知数可解出Rp以及Rn。
2.根据权利要求1所述的基于无迹卡尔曼滤波的绝缘检测方法，其特征在于：该检测方法采用多惯性传感器的非线性系统，采用标准的UKF滤波处理，其采用的算法包括：
B1、初始化：
B2、Sigma点集计算：
B3、Sigma点权值计算为：
λ＝α2(n+k)-n，α决定Sigma点的散布程度；β用来描
B4、式中，
述X的分布信息，通常β>1，通过经验和仿真计算得到；为矩阵(n+λ)Pk-1的均方根的第i列；Wi m为均值的权值；Wi c为方差的权值；
xi,k|k-1＝f(xi,k-1),i＝0,1,…,2n
B5、时间更新：
B6、测量更新：
根据上述公式可得出Rp以及Rn的阻值。
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