CN110501645A - 绝缘故障检测方法、装置、电动汽车和计算机存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绝缘故障检测方法、装置、电动汽车和计算机存储介质，该方法包括：通过绝缘检测电路检测动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压，控制对地电压较大的一侧的开关闭合；检测在所述开关闭合后，所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态所需要的时间；判断所需要的时间是否小于或等于预警时间阈值，若是，则判定所述动力电池发生绝缘故障；若否，则判定所述动力电池未发生绝缘故障。采用本发明实施例，能在动力电池的正、负极两端对地的绝缘性能同时下降的情况下，得到准确的绝缘故障检测结果，提高了绝缘故障检测的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种绝缘故障检测方法、装置、电动汽车和计算机存储介质。
背景技术
随着电动汽车技术的快速发展，具有经济环保等优点的电动汽车成为越来越多人选择的交通工具。由于电动汽车中包含高压电气系统，如果电动汽车的动力电池发生绝缘故障，会对电动汽车和使用者的安全构成很大威胁，因此实现电动汽车的绝缘故障检测具有十分重要的现实意义。
目前，在汽车技术领域，一般是采用国标GB/T18384.1推荐的绝缘电阻测量方法测量得到绝缘电阻，再将测量得到的绝缘电阻与绝缘电阻报警阈值进行比较，通过判断测量得到的绝缘电阻值是否低于绝缘电阻报警阈值，从而确定是否为绝缘故障。具体的，参见图1和图2，是国标GB/T18384.1推荐的绝缘电阻测量方法的电路理图，测量步骤如下：
(1)测量REESS的正极端子和负极端子相对电平台的电压，其中，较高的电压定义为U1，较低的电压定义为U′1，相应的两个端子与电平台之间的绝缘电阻分别定义为Ri1和Ri2；其中，Ri2为两个绝缘电阻中阻值较小的，将其确定为REESS的绝缘电阻Ri；
(2)添加一个已知的测量电阻R0与Ri1并联，测量REESS的正极端子和负极端子相对电平台的电压，较高的电压定义为U2，较低的电压定义为U′2；其中，需要在测试期间保持电压的稳定；
(3)通过公式或公式计算得到绝缘电阻Ri。
发明人在实施本发明的过程中发现，由于国标GB/T18384.1推荐的测量方法中的绝缘电阻计算公式存在电压等比例的情况，当正、负极两端对地的绝缘性能同时下降时，也即正、负极两端对地的绝缘电阻同时等比例减小时，两个端子相对电平台的电压也会同时等比例变化，此时通过上述计算公式计算绝缘电阻值，会导致计算得到的绝缘电阻值比实际的绝缘电阻值大，当计算得到的不准确的绝缘电阻值比动力电池对地绝缘电阻故障阈值大时，会得到错误的绝缘故障检测结果，现有的绝缘故障检测的准确性低。
发明内容
本发明实施例提供一种绝缘故障检测方法、装置、电动汽车和计算机存储介质，能在动力电池的正、负极两端对地的绝缘性能同时下降的情况下，得到准确的绝缘故障检测结果，提高了绝缘故障检测的准确性。
为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种绝缘故障检测方法，包括：
通过绝缘检测电路检测动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压，控制对地电压较大的一侧的开关闭合；其中，所述绝缘检测电路包括两个开关，其中一个并联在所述动力电池的正极侧与地之间，另一个开关并联在所述动力电池的负极侧与地之间；
检测在所述开关闭合后，所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态所需要的时间；
判断所需要的时间是否小于或等于预警时间阈值，若是，则判定所述动力电池发生绝缘故障；若否，则判定所述动力电池未发生绝缘故障；其中，所述预警时间阈值是根据所述动力电池的Y电容的容值、所述动力电池对地绝缘电阻故障阈值和所述绝缘检测电路的时间常数系数而配置的。
作为上述方案的改进，所述两个开关分别为第一开关和第二开关，所述绝缘检测电路还包括用于与所述动力电池的正极连接的第一电池接口、用于与所述动力电池的负极连接的第二电池接口和用于与电动汽车的车壳连接的接地接口，及第一测量电阻、第二测量电阻、第一定值电阻、第二定值电阻、第三定值电阻和第四定值电阻；其中，所述第一测量电阻的阻值与所述第二测量电阻的阻值相等；
所述第一开关的第一端连接所述第一电池接口，所述第一开关的第二端连接所述第一测量电阻的第一端，所述第一测量电阻的第二端连接所述接地接口；
所述第一定值电阻的第一端连接所述第一电池接口，所述第一定值电阻的第二端连接所述第二定值电阻的第一端，所述第二定值电阻的第二端连接所述接地接口；
所述第二开关的第一端连接所述第二电池接口，所述第二开关的第二端连接所述第二测量电阻的第一端，所述第二测量电阻的第二端连接所述接地接口；
所述第三定值电阻的第一端连接所述第二电池接口，所述第三定值电阻的第二端连接所述第四定值电阻的第一端，所述第四定值电阻的第二端连接所述接地接口。
作为上述方案的改进，所述通过绝缘检测电路检测动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压，控制对地电压较大的一侧的开关闭合，具体包括：
控制所述绝缘检测电路中的第一开关和第二开关断开；
定期对所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压进行采样；
当检测到在相邻两次采样中所述正极侧对地电压的变化值及所述负极侧对地电压的变化值均小于预设的电压阈值时，确定所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态；
在达到稳态时，根据所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压，判定对地电压较大的一侧；
若所述动力电池的正极侧为对地电压较大的一侧，则控制所述第一开关闭合；
若所述动力电池的负极侧为对地电压较大的一侧，则控制所述第二开关闭合。
作为上述方案的改进，所述检测在所述开关闭合后，所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态所需要的时间，具体包括：
在所述对地电压较大的一侧的开关闭合时，将当前时刻记录为第一时刻；
定期对所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压进行采样；
当检测到在相邻两次采样中所述正极侧对地电压的变化值及所述负极侧对地电压的变化值均小于预设的电压阈值时，将当前时刻记录为第二时刻；
将所述第二时刻和所述第一时刻的时间差，作为所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态所需要的时间。
作为上述方案的改进，所述绝缘检测电路的时间常数系数通过以下公式计算获得：
fp＝△tp/(RP×Cp)
式中，fp为所述绝缘检测电路的时间常数系数；△tp为当所述动力电池的对地电压较大的一侧的开关闭合后，所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态所需要的时间；RP为所述动力电池对地电压较大的一侧的对地等效电阻值；Cp为所述动力电池的Y电容的容值；
若所述动力电池对地电压较大的一侧为正极侧，则该侧的对地等效电阻值的计算公式为：
式中，Rip为所述动力电池的正极侧对地绝缘电阻值；R1为所述第一测量电阻的阻值；R2为所述第一定值电阻的阻值；R3为所述第二定值电阻的阻值；
若所述动力电池对地电压较大的一侧为负极侧，则该侧的对地等效电阻值的计算公式为：
式中，Rin为所述动力电池的负极侧对地绝缘电阻值；R4为所述第二测量电阻的阻值；R5为所述第三定值电阻的阻值；R6为所述第四定值电阻的阻值。
作为上述方案的改进，所述预警时间阈值通过以下公式计算获得：
△t′p＝fp×R′P×Cp
式中，△t′p为所述预警时间阈值；fp为所述绝缘检测电路的时间常数系数；R′P为在所述动力电池对地电压较大的一侧的对地绝缘电阻值等于所述动力电池对地绝缘电阻故障阈值时，所述动力电池对地电压较大的一侧的对地等效电阻值；Cp为所述动力电池的Y电容的容值；
若所述动力电池对地电压较大的一侧为正极侧，则在该侧的对地绝缘电阻值等于所述动力电池对地绝缘电阻故障阈值时，该侧的对地等效电阻值的计算公式为：
式中，Ralarm为所述动力电池对地绝缘电阻故障阈值，R1为所述第一测量电阻的阻值，R2为所述第一定值电阻的阻值，R3为所述第二定值电阻的阻值；
若所述动力电池对地电压较大的一侧为负极侧，则在该侧的对地绝缘电阻值等于所述动力电池对地绝缘电阻故障阈值时，该侧的对地等效电阻值的计算公式为：
式中，Ralarm为所述动力电池对地绝缘电阻故障阈值，R4为所述第二测量电阻的阻值，R5为所述第三定值电阻的阻值，R6为所述第四定值电阻的阻值。
相应地，本发明实施例还提供了一种绝缘故障检测装置，包括：
开关控制模块，用于通过绝缘检测电路检测动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压，控制对地电压较大的一侧的开关闭合；其中，所述绝缘检测电路包括两个开关，其中一个并联在所述动力电池的正极侧与地之间，另一个开关并联在所述动力电池的负极侧与地之间；
时间检测模块，用于检测在所述开关闭合后，所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态所需要的时间；
故障判定模块，用于判断所需要的时间是否小于或等于预警时间阈值，若是，则判定所述动力电池发生绝缘故障；若否，则判定所述动力电池未发生绝缘故障；其中，所述预警时间阈值是根据所述动力电池的Y电容的容值、所述动力电池对地绝缘电阻故障阈值和所述绝缘检测电路的时间常数系数而配置的。
作为上述方案的改进，所述两个开关分别为第一开关和第二开关，所述绝缘检测电路还包括用于与所述动力电池的正极连接的第一电池接口、用于与所述动力电池的负极连接的第二电池接口和用于与电动汽车的车壳连接的接地接口，及第一测量电阻、第二测量电阻、第一定值电阻、第二定值电阻、第三定值电阻和第四定值电阻；其中，所述第一测量电阻的阻值与所述第二测量电阻的阻值相等；
所述第一开关的第一端连接所述第一电池接口，所述第一开关的第二端连接所述第一测量电阻的第一端，所述第一测量电阻的第二端连接所述接地接口；
所述第一定值电阻的第一端连接所述第一电池接口，所述第一定值电阻的第二端连接所述第二定值电阻的第一端，所述第二定值电阻的第二端连接所述接地接口；
所述第二开关的第一端连接所述第二电池接口，所述第二开关的第二端连接所述第二测量电阻的第一端，所述第二测量电阻的第二端连接所述接地接口；
所述第三定值电阻的第一端连接所述第二电池接口，所述第三定值电阻的第二端连接所述第四定值电阻的第一端，所述第四定值电阻的第二端连接所述接地接口。
作为上述方案的改进，所述开关控制模块具体包括：
第一控制单元，用于控制所述绝缘检测电路中的第一开关和第二开关断开；
第一采样单元，用于定期对所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压进行采样；
稳态判定单元，用于当检测到在相邻两次采样中所述正极侧对地电压的变化值及所述负极侧对地电压的变化值均小于预设的电压阈值时，确定所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态；
第二控制单元，用于在达到稳态时，根据所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压，判定对地电压较大的一侧；若所述动力电池的正极侧为对地电压较大的一侧，则控制所述第一开关闭合；若所述动力电池的负极侧为对地电压较大的一侧，则控制所述第二开关闭合。
作为上述方案的改进，所述时间检测模块具体包括：
第一记录单元，用于在所述对地电压较大的一侧的开关闭合时，将当前时刻记录为第一时刻；
第二采样单元，用于定期对所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压进行采样；
第二记录单元，用于当检测到在相邻两次采样中所述正极侧对地电压的变化值及所述负极侧对地电压的变化值均小于预设的电压阈值时，将当前时刻记录为第二时刻；
时间获取单元，用于将所述第二时刻和所述第一时刻的时间差，作为所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态所需要的时间。
本发明实施例还提供了一种电动汽车，包括车壳、动力电池、绝缘检测电路和上述的绝缘故障检测装置。
本发明实施例还提供了一种绝缘故障检测装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的绝缘故障检测方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述的绝缘故障检测方法。
与现有技术相比，本发明实施例提供的一种绝缘故障检测方法、装置、电动汽车和计算机存储介质，通过绝缘检测电路检测动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压，控制对地电压较大的一侧的开关闭合，检测在所述开关闭合后，所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态所需要的时间，判断所需要的时间是否小于或等于预警时间阈值，若是，则判定所述动力电池发生绝缘故障，若否，则判定所述动力电池未发生绝缘故障。在动力电池的正、负极两端对地的绝缘性能同时下降的情况下，由于预警时间阈值是根据所述动力电池的Y电容的容值、所述动力电池对地绝缘电阻故障阈值和所述绝缘检测电路的时间常数系数而配置的，因此通过判断所需要的时间是否小于或等于预警时间阈值，从而判定所述动力电池是否发生绝缘故障，能够得到准确的绝缘故障检测结果，解决了现有技术中由于通过国标GB/T18384.1推荐的测量方法得到的绝缘电阻值不准确，而导致得到不准确的绝缘故障检测结果的问题，提高了绝缘故障检测的准确性。
附图说明
图1是现有技术的国标GB/T18384.1推荐的绝缘电阻测量方法的第一个电路原理图。
图2是现有技术的国标GB/T18384.1推荐的绝缘电阻测量方法的第二个电路原理图。
图3是本发明提供的绝缘故障检测方法的一个实施例的流程示意图。
图4是本发明提供的绝缘故障检测方法中绝缘检测电路的一个实施例的结构示意图。
图5是本发明提供的绝缘故障检测方法中绝缘检测电路的一个实施例的应用场景示意图。
图6是本发明提供的绝缘故障检测方法中步骤S1的一个实施例的流程示意图。
图7是本发明提供的绝缘故障检测方法中步骤S2的一个实施例的流程示意图。
图8是本发明提供的绝缘故障检测装置的一个实施例的结构示意图。
图9是本发明提供的绝缘故障检测装置的另一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本技术领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
参见图3，是本发明提供的绝缘故障检测方法的一个实施例的流程示意图。
本发明实施例提供一种绝缘故障检测方法，包括步骤S1至步骤S3，具体如下：
S1、通过绝缘检测电路检测动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压，控制对地电压较大的一侧的开关闭合；其中，所述绝缘检测电路包括两个开关，其中一个并联在所述动力电池的正极侧与地之间，另一个开关并联在所述动力电池的负极侧与地之间。
通过绝缘检测电路检测动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压，当正极侧对地电压大于负极侧对地电压时，将正极侧作为对地电压较大的一侧，并控制绝缘检测电路中并联在动力电池的正极侧与地之间的开关闭合；当正极侧对地电压小于负极侧对地电压时，将负极侧作为对地电压较大的一侧，并控制绝缘检测电路中并联在动力电池的负极侧与地之间的开关闭合；当正极侧对地电压等于负极侧对地电压时，说明此时动力电池的正极侧对地绝缘电阻值和负极侧对地绝缘电阻值相等，因此可以是将正极侧作为对地电压较大的一侧，并控制绝缘检测电路中并联在动力电池的正极侧与地之间的开关闭合，也可以是将负极侧作为对地电压较大的一侧，并控制绝缘检测电路中并联在动力电池的负极侧与地之间的开关闭合，均不影响本发明的有益效果。在具体实施时，绝缘检测电路通过与车壳连接而接地。
S2、检测在所述开关闭合后，所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态所需要的时间。
可以理解的，在对地电压较大的一侧的开关闭合后，动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压会发生变化，并在一定时间后达到稳定状态。检测在对地电压较大的一侧的开关闭合后，至动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳定状态所需要的时间。
S3、判断所需要的时间是否小于或等于预警时间阈值，若是，则判定所述动力电池发生绝缘故障；若否，则判定所述动力电池未发生绝缘故障；其中，所述预警时间阈值是根据所述动力电池的Y电容的容值、所述动力电池对地绝缘电阻故障阈值和所述绝缘检测电路的时间常数系数而配置的。
在检测到所需要的时间后，判断所需要的时间是否小于或等于根据动力电池的Y电容的容值、动力电池对地绝缘电阻故障阈值和绝缘检测电路的时间常数系数而配置的预警时间阈值，如果是，则说明此时动力电池对地绝缘电阻值达到了故障阈值，因此判定动力电池发生绝缘故障，如果否，则说明此时动力电池对地绝缘电阻值未达到故障阈值，因此判定动力电池未发生绝缘故障。其中，所述动力电池的Y电容的容值可以是在车辆进行强检前用外部设备测量得到。
在上述实施例的基础上，参见图4，所述两个开关为第一开关S1和第二开关S2，所述绝缘检测电路还包括用于与所述动力电池的正极连接的第一电池接口A、用于与所述动力电池的负极连接的第二电池接口B和用于与电动汽车的车壳连接的接地接口C，及第一开关S1、第二开关S2、第一测量电阻R1、第二测量电阻R4、第一定值电阻R2、第二定值电阻R3、第三定值电阻R5和第四定值电阻R6；其中，所述第一测量电阻R1的阻值与所述第二测量电阻R4的阻值相等；
所述第一开关S1的第一端连接所述第一电池接口A，所述第一开关S1的第二端连接所述第一测量电阻R1的第一端，所述第一测量电阻R1的第二端连接所述接地接口C；
所述第一定值电阻R2的第一端连接所述第一电池接口A，所述第一定值电阻R2的第二端连接所述第二定值电阻R3的第一端，所述第二定值电阻R3的第二端连接所述接地接口C；
所述第二开关S2的第一端连接所述第二电池接口B，所述第二开关S2的第二端连接所述第二测量电阻R4的第一端，所述第二测量电阻R4的第二端连接所述接地接口C；
所述第三定值电阻R5的第一端连接所述第二电池接口B，所述第三定值电阻R5的第二端连接所述第四定值电阻R6的第一端，所述第四定值电阻R6的第二端连接所述接地接口C。
参见图5，是本发明提供的绝缘故障检测方法的绝缘检测电路的一个实施例的应用场景示意图。
在实际应用中，所述绝缘检测电路的第一电池接口A连接动力电池Ubat的正极侧，第二电池接口B连接动力电池Ubat的负极侧，接地接口C与电动汽车的车壳连接以接地。
作为优选方案，参见图6，上述步骤S1具体包括步骤S11至步骤S14：
S11、控制所述绝缘检测电路中的第一开关S2和第二开关S2断开。
首先，控制绝缘检测电路中的第一开关S1和第二开关S2均处于断开状态，以减少第一测量电阻或第二测量电阻对动力电池的正极侧对地电压或负极侧对地电压造成的影响。
S12、定期对所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压进行采样。
可以理解的，在具体实施时，采样的周期可以是根据实际情况进行设定，均不影响本发明的有益效果。
S13、当检测到在相邻两次采样中所述正极侧对地电压的变化值及所述负极侧对地电压的变化值均小于预设的电压阈值时，确定所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态。
在每次采样后，检测本次采样得到的正极侧对地电压与上一次采样到的正极侧对地电压相比的变化值，及本次采样得到的负极侧对地电压与上一次采样到的负极侧对地电压相比的变化值，当检测到两者的变化值均小于预设的电压阈值时，即可确定动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态。其中，在具体实施时，电压阈值可以是根据电压采样的分辨率和精度进行预设，均不影响本发明的有益效果，可选地，预设的电压阈值为1V。
S14、在达到稳态时，根据所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压，判定对地电压较大的一侧；若所述动力电池的正极侧为对地电压较大的一侧，则控制所述第一开关S1闭合；若所述动力电池的负极侧为对地电压较大的一侧，则控制所述第二开关S2闭合。
在确定动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态时，根据动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压，判定动力电池的正极侧为对地电压较大的一侧，还是负极侧为对地电压较大的一侧，若动力电池的正极侧为对地电压较大的一侧，则控制第一开关S1闭合；若动力电池的负极侧为对地电压较大的一侧，则控制第二开关S2闭合。
该优选方案使得在判定对地电压较大的一侧时，所检测到的动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压均为达到稳态时的值，能提高判断的准确性，从而进一步提高绝缘故障检测的准确性。
作为优选方案，参见图7，上述步骤S2具体包括步骤S21至步骤S24：
S21、在所述对地电压较大的一侧的开关闭合时，将当前时刻记录为第一时刻。
在第一开关S1或第二开关S2闭合时，将当前时刻记录为第一时刻。
S22、定期对所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压进行采样。
可以理解的，在具体实施时，采样的周期可以是根据实际情况进行设定，均不影响本发明的有益效果。
S23、当检测到在相邻两次采样中所述正极侧对地电压的变化值及所述负极侧对地电压的变化值均小于预设的电压阈值时，将当前时刻记录为第二时刻。
在每次采样后，检测本次采样得到的正极侧对地电压与上一次采样到的正极侧对地电压相比的变化值，及本次采样得到的负极侧对地电压与上一次采样到的负极侧对地电压相比的变化值，当检测到两者的变化值均小于预设的电压阈值时，即可确定动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态，此时将当前时刻记录为第二时刻。其中，在具体实施时，电压阈值可以是根据电压采样的分辨率和精度进行预设，均不影响本发明的有益效果，可选地，预设的电压阈值为1V。
S24、将所述第二时刻和所述第一时刻的时间差，作为所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态所需要的时间。
作为优选方案，所述绝缘检测电路的时间常数系数通过以下公式计算获得：
fp＝△tp/(RP×Cp)
式中，fp为所述绝缘检测电路的时间常数系数；△tp为当所述动力电池的对地电压较大的一侧的开关闭合后，所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态所需要的时间；RP为所述动力电池对地电压较大的一侧的对地等效电阻值；Cp为所述动力电池的Y电容的容值；
若所述动力电池对地电压较大的一侧为正极侧，则该侧的对地等效电阻值的计算公式为：
式中，Rip为所述动力电池的正极侧对地绝缘电阻值；R1为所述第一测量电阻的阻值；R2为所述第一定值电阻的阻值；R3为所述第二定值电阻的阻值；
若所述动力电池对地电压较大的一侧为负极侧，则该侧的对地等效电阻值的计算公式为：
式中，Rin为所述动力电池的负极侧对地绝缘电阻值；R4为所述第二测量电阻的阻值；R5为所述第三定值电阻的阻值；R6为所述第四定值电阻的阻值。
作为优选方案，所述预警时间阈值通过以下公式计算获得：
△t′p＝fp×R′P×Cp
式中，△t′p为所述预警时间阈值；fp为所述绝缘检测电路的时间常数系数；R′P为在所述动力电池对地电压较大的一侧的对地绝缘电阻值等于所述动力电池对地绝缘电阻故障阈值时，所述动力电池对地电压较大的一侧的对地等效电阻值；Cp为所述动力电池的Y电容的容值；
若所述动力电池对地电压较大的一侧为正极侧，则在该侧的对地绝缘电阻值等于所述动力电池对地绝缘电阻故障阈值时，该侧的对地等效电阻值的计算公式为：
式中，Ralarm为所述动力电池对地绝缘电阻故障阈值，R1为所述第一测量电阻的阻值，R2为所述第一定值电阻的阻值，R3为所述第二定值电阻的阻值；
若所述动力电池对地电压较大的一侧为负极侧，则在该侧的对地绝缘电阻值等于所述动力电池对地绝缘电阻故障阈值时，该侧的对地等效电阻值的计算公式为：
式中，Ralarm为所述动力电池对地绝缘电阻故障阈值，R4为所述第二测量电阻的阻值，R5为所述第三定值电阻的阻值，R6为所述第四定值电阻的阻值。
本发明实施例提供的绝缘故障检测方法，通过绝缘检测电路检测动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压，控制对地电压较大的一侧的开关闭合，检测在所述开关闭合后，所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态所需要的时间，判断所需要的时间是否小于或等于预警时间阈值，若是，则判定所述动力电池发生绝缘故障，若否，则判定所述动力电池未发生绝缘故障。在动力电池的正、负极两端对地的绝缘性能同时下降的情况下，由于预警时间阈值是根据所述动力电池的Y电容的容值、所述动力电池对地绝缘电阻故障阈值和所述绝缘检测电路的时间常数系数而配置的，因此通过判断所需要的时间是否小于或等于预警时间阈值，从而判定所述动力电池是否发生绝缘故障，能够得到准确的绝缘故障检测结果，解决了现有技术中由于通过国标GB/T18384.1推荐的测量方法得到的绝缘电阻值不准确，而导致得到不准确的绝缘故障检测结果的问题，提高了绝缘故障检测的准确性。
本发明实施例还提供了一种绝缘故障检测装置，能够实施上述绝缘故障检测方法的所有流程。
参见图8，是本发明提供的绝缘故障检测装置的一个实施例的结构示意图。
本发明实施例提供的一种绝缘故障监测装置，包括：
开关控制模块21，用于通过绝缘检测电路检测动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压，控制对地电压较大的一侧的开关闭合；其中，所述绝缘检测电路包括两个开关，其中一个并联在所述动力电池的正极侧与地之间，另一个开关并联在所述动力电池的负极侧与地之间；
时间检测模块22，用于检测在所述开关闭合后，所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态所需要的时间；
故障判定模块23，用于判断所需要的时间是否小于或等于预警时间阈值，若是，则判定所述动力电池发生绝缘故障；若否，则判定所述动力电池未发生绝缘故障；其中，所述预警时间阈值是根据所述动力电池的Y电容的容值、所述动力电池对地绝缘电阻故障阈值和所述绝缘检测电路的时间常数系数而配置的。
进一步地，所述两个开关分别为第一开关和第二开关，所述绝缘检测电路还包括用于与所述动力电池的正极连接的第一电池接口、用于与所述动力电池的负极连接的第二电池接口和用于与电动汽车的车壳连接的接地接口，及第一测量电阻、第二测量电阻、第一定值电阻、第二定值电阻、第三定值电阻和第四定值电阻；其中，所述第一测量电阻的阻值与所述第二测量电阻的阻值相等；
所述第一开关的第一端连接所述第一电池接口，所述第一开关的第二端连接所述第一测量电阻的第一端，所述第一测量电阻的第二端连接所述接地接口；
所述第一定值电阻的第一端连接所述第一电池接口，所述第一定值电阻的第二端连接所述第二定值电阻的第一端，所述第二定值电阻的第二端连接所述接地接口；
所述第二开关的第一端连接所述第二电池接口，所述第二开关的第二端连接所述第二测量电阻的第一端，所述第二测量电阻的第二端连接所述接地接口；
所述第三定值电阻的第一端连接所述第二电池接口，所述第三定值电阻的第二端连接所述第四定值电阻的第一端，所述第四定值电阻的第二端连接所述接地接口。
更进一步地，所述开关控制模块具体包括：
第一控制单元，用于控制所述绝缘检测电路中的第一开关和第二开关断开；
第一采样单元，用于定期对所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压进行采样；
稳态判定单元，用于当检测到在相邻两次采样中所述正极侧对地电压的变化值及所述负极侧对地电压的变化值均小于预设的电压阈值时，确定所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态；
第二控制单元，用于在达到稳态时，根据所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压，判定对地电压较大的一侧；若所述动力电池的正极侧为对地电压较大的一侧，则控制所述第一开关闭合；若所述动力电池的负极侧为对地电压较大的一侧，则控制所述第二开关闭合。
更进一步地，所述时间检测模块具体包括：
第一记录单元，用于在所述对地电压较大的一侧的开关闭合时，将当前时刻记录为第一时刻；
第二采样单元，用于定期对所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压进行采样；
第二记录单元，用于当检测到在相邻两次采样中所述正极侧对地电压的变化值及所述负极侧对地电压的变化值均小于预设的电压阈值时，将当前时刻记录为第二时刻；
时间获取单元，用于将所述第二时刻和所述第一时刻的时间差，作为所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态所需要的时间。
本发明实施例提供的绝缘故障检测装置，通过绝缘检测电路检测动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压，控制对地电压较大的一侧的开关闭合，检测在所述开关闭合后，所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态所需要的时间，判断所需要的时间是否小于或等于预警时间阈值，若是，则判定所述动力电池发生绝缘故障，若否，则判定所述动力电池未发生绝缘故障。在动力电池的正、负极两端对地的绝缘性能同时下降的情况下，由于预警时间阈值是根据所述动力电池的Y电容的容值、所述动力电池对地绝缘电阻故障阈值和所述绝缘检测电路的时间常数系数而配置的，因此通过判断所需要的时间是否小于或等于预警时间阈值，从而判定所述动力电池是否发生绝缘故障，能够得到准确的绝缘故障检测结果，解决了现有技术中由于通过国标GB/T18384.1推荐的测量方法得到的绝缘电阻值不准确，而导致得到不准确的绝缘故障检测结果的问题，提高了绝缘故障检测的准确性。
在具体实施当中，本发明实施例提供的绝缘故障检测方法及装置，能应用于电动汽车中，能在电动汽车的动力电池的正、负极两端对地的绝缘性能同时下降的情况下，得到准确的绝缘故障检测结果，提高了绝缘故障检测的准确性，从而提升动力汽车的安全。
本发明实施例还提供一种电动汽车，包括车壳、动力电池、绝缘检测电路和上述实施例中的绝缘故障检测装置。该绝缘故障检测装置应用于电动汽车中，对动力电池进行绝缘故障检测的原理与上述实施例相同，在此不再赘述。
参见图9，是本发明提供的绝缘故障检测装置的另一个实施例的结构示意图。
本发明实施例提供的一种绝缘故障检测装置，包括处理器31、存储器32以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器31执行的计算机程序，所述处理器31执行所述计算机程序时实现如上任一实施例所述的绝缘故障检测方法。
另外，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上任一实施例所述的绝缘故障检测方法。
所述处理器31执行所述计算机程序时实现上述各个绝缘故障检测方法实施例中的步骤，例如图3所示的绝缘故障检测方法的所有步骤。或者，所述处理器31执行所述计算机程序时实现上述各绝缘故障检测装置实施例中各模块/单元的功能，例如图8所示的绝缘故障检测装置的各模块的功能。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器32中，并由所述处理器31执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述绝缘故障检测装置中的执行过程。例如，所述计算机程序可以被分割成开关控制模块、时间检测模块和故障判定模块，各模块具体功能如下：开关控制模块，用于通过绝缘检测电路检测动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压，控制对地电压较大的一侧的开关闭合；其中，所述绝缘检测电路包括两个开关，其中一个并联在所述动力电池的正极侧与地之间，另一个开关并联在所述动力电池的负极侧与地之间；时间检测模块，用于检测在所述开关闭合后，所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态所需要的时间；故障判定模块，用于判断所需要的时间是否小于或等于预警时间阈值，若是，则判定所述动力电池发生绝缘故障；若否，则判定所述动力电池未发生绝缘故障；其中，所述预警时间阈值是根据所述动力电池的Y电容的容值、所述动力电池对地绝缘电阻故障阈值和所述绝缘检测电路的时间常数系数而配置的。
所述绝缘故障检测装置可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述绝缘故障检测装置可包括，但不仅限于，处理器31、存储器32。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是绝缘故障检测装置的示例，并不构成对绝缘故障检测装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述绝缘故障检测装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器31可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器31是所述绝缘故障检测装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个绝缘故障检测装置的各个部分。
所述存储器32可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器31通过运行或执行存储在所述存储器32内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器32内的数据，实现所述绝缘故障检测装置的各种功能。所述存储器32可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述绝缘故障检测装置集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种绝缘故障检测方法，其特征在于，包括：
通过绝缘检测电路检测动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压，控制对地电压较大的一侧的开关闭合；其中，所述绝缘检测电路包括两个开关，其中一个并联在所述动力电池的正极侧与地之间，另一个开关并联在所述动力电池的负极侧与地之间；
检测在所述开关闭合后，所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态所需要的时间；
判断所需要的时间是否小于或等于预警时间阈值，若是，则判定所述动力电池发生绝缘故障；若否，则判定所述动力电池未发生绝缘故障；其中，所述预警时间阈值是根据所述动力电池的Y电容的容值、所述动力电池对地绝缘电阻故障阈值和所述绝缘检测电路的时间常数系数而配置的。
2.如权利要求1所述的绝缘故障检测方法，其特征在于，所述两个开关分别为第一开关和第二开关，所述绝缘检测电路还包括用于与所述动力电池的正极连接的第一电池接口、用于与所述动力电池的负极连接的第二电池接口和用于与电动汽车的车壳连接的接地接口，及第一测量电阻、第二测量电阻、第一定值电阻、第二定值电阻、第三定值电阻和第四定值电阻；其中，所述第一测量电阻的阻值与所述第二测量电阻的阻值相等；
所述第一开关的第一端连接所述第一电池接口，所述第一开关的第二端连接所述第一测量电阻的第一端，所述第一测量电阻的第二端连接所述接地接口；
所述第一定值电阻的第一端连接所述第一电池接口，所述第一定值电阻的第二端连接所述第二定值电阻的第一端，所述第二定值电阻的第二端连接所述接地接口；
所述第二开关的第一端连接所述第二电池接口，所述第二开关的第二端连接所述第二测量电阻的第一端，所述第二测量电阻的第二端连接所述接地接口；
所述第三定值电阻的第一端连接所述第二电池接口，所述第三定值电阻的第二端连接所述第四定值电阻的第一端，所述第四定值电阻的第二端连接所述接地接口。
3.如权利要求2所述的绝缘故障检测方法，其特征在于，所述通过绝缘检测电路检测动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压，控制对地电压较大的一侧的开关闭合，具体包括：
控制所述绝缘检测电路中的第一开关和第二开关断开；
定期对所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压进行采样；
当检测到在相邻两次采样中所述正极侧对地电压的变化值及所述负极侧对地电压的变化值均小于预设的电压阈值时，确定所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态；
在达到稳态时，根据所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压，判定对地电压较大的一侧；
若所述动力电池的正极侧为对地电压较大的一侧，则控制所述第一开关闭合；
若所述动力电池的负极侧为对地电压较大的一侧，则控制所述第二开关闭合。
4.如权利要求1或3所述的绝缘故障检测方法，其特征在于，所述检测在所述开关闭合后，所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态所需要的时间，具体包括：
在所述对地电压较大的一侧的开关闭合时，将当前时刻记录为第一时刻；
定期对所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压进行采样；
当检测到在相邻两次采样中所述正极侧对地电压的变化值及所述负极侧对地电压的变化值均小于预设的电压阈值时，将当前时刻记录为第二时刻；
将所述第二时刻和所述第一时刻的时间差，作为所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态所需要的时间。
5.如权利要求2所述的绝缘故障检测方法，其特征在于，所述绝缘检测电路的时间常数系数通过以下公式计算获得：
fp＝△tp/(RP×Cp)
式中，fp为所述绝缘检测电路的时间常数系数；△tp为当所述动力电池的对地电压较大的一侧的开关闭合后，所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态所需要的时间；RP为所述动力电池对地电压较大的一侧的对地等效电阻值；Cp为所述动力电池的Y电容的容值；
若所述动力电池对地电压较大的一侧为正极侧，则该侧的对地等效电阻值的计算公式为：
式中，Rip为所述动力电池的正极侧对地绝缘电阻值；R1为所述第一测量电阻的阻值；R2为所述第一定值电阻的阻值；R3为所述第二定值电阻的阻值；
若所述动力电池对地电压较大的一侧为负极侧，则该侧的对地等效电阻值的计算公式为：
式中，Rin为所述动力电池的负极侧对地绝缘电阻值；R4为所述第二测量电阻的阻值；R5为所述第三定值电阻的阻值；R6为所述第四定值电阻的阻值。
6.如权利要求5所述的绝缘故障检测方法，其特征在于，所述预警时间阈值通过以下公式计算获得：
△t′p＝fp×R′P×Cp
式中，△t′p为所述预警时间阈值；fp为所述绝缘检测电路的时间常数系数；R′P为在所述动力电池对地电压较大的一侧的对地绝缘电阻值等于所述动力电池对地绝缘电阻故障阈值时，所述动力电池对地电压较大的一侧的对地等效电阻值；Cp为所述动力电池的Y电容的容值；
若所述动力电池对地电压较大的一侧为正极侧，则在该侧的对地绝缘电阻值等于所述动力电池对地绝缘电阻故障阈值时，该侧的对地等效电阻值的计算公式为：
式中，Ralarm为所述动力电池对地绝缘电阻故障阈值，R1为所述第一测量电阻的阻值，R2为所述第一定值电阻的阻值，R3为所述第二定值电阻的阻值；
若所述动力电池对地电压较大的一侧为负极侧，则在该侧的对地绝缘电阻值等于所述动力电池对地绝缘电阻故障阈值时，该侧的对地等效电阻值的计算公式为：
式中，Ralarm为所述动力电池对地绝缘电阻故障阈值，R4为所述第二测量电阻的阻值，R5为所述第三定值电阻的阻值，R6为所述第四定值电阻的阻值。
7.一种绝缘故障检测装置，其特征在于，包括：
开关控制模块，用于通过绝缘检测电路检测动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压，控制对地电压较大的一侧的开关闭合；其中，所述绝缘检测电路包括两个开关，其中一个并联在所述动力电池的正极侧与地之间，另一个开关并联在所述动力电池的负极侧与地之间；
时间检测模块，用于检测在所述开关闭合后，所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态所需要的时间；
故障判定模块，用于判断所需要的时间是否小于或等于预警时间阈值，若是，则判定所述动力电池发生绝缘故障；若否，则判定所述动力电池未发生绝缘故障；其中，所述预警时间阈值是根据所述动力电池的Y电容的容值、所述动力电池对地绝缘电阻故障阈值和所述绝缘检测电路的时间常数系数而配置的。
8.如权利要求7所述的绝缘故障检测装置，其特征在于，所述两个开关分别为第一开关和第二开关，所述绝缘检测电路还包括用于与所述动力电池的正极连接的第一电池接口、用于与所述动力电池的负极连接的第二电池接口和用于与电动汽车的车壳连接的接地接口，及第一测量电阻、第二测量电阻、第一定值电阻、第二定值电阻、第三定值电阻和第四定值电阻；其中，所述第一测量电阻的阻值与所述第二测量电阻的阻值相等；
所述第一开关的第一端连接所述第一电池接口，所述第一开关的第二端连接所述第一测量电阻的第一端，所述第一测量电阻的第二端连接所述接地接口；
所述第一定值电阻的第一端连接所述第一电池接口，所述第一定值电阻的第二端连接所述第二定值电阻的第一端，所述第二定值电阻的第二端连接所述接地接口；
所述第二开关的第一端连接所述第二电池接口，所述第二开关的第二端连接所述第二测量电阻的第一端，所述第二测量电阻的第二端连接所述接地接口；
所述第三定值电阻的第一端连接所述第二电池接口，所述第三定值电阻的第二端连接所述第四定值电阻的第一端，所述第四定值电阻的第二端连接所述接地接口。
9.如权利要求8所述的绝缘故障检测装置，其特征在于，所述开关控制模块具体包括：
第一控制单元，用于控制所述绝缘检测电路中的第一开关和第二开关断开；
第一采样单元，用于定期对所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压进行采样；
稳态判定单元，用于当检测到在相邻两次采样中所述正极侧对地电压的变化值及所述负极侧对地电压的变化值均小于预设的电压阈值时，确定所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态；
第二控制单元，用于在达到稳态时，根据所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压，判定对地电压较大的一侧；若所述动力电池的正极侧为对地电压较大的一侧，则控制所述第一开关闭合；若所述动力电池的负极侧为对地电压较大的一侧，则控制所述第二开关闭合。
10.如权利要求7或9所述的绝缘故障检测装置，其特征在于，所述时间检测模块具体包括：
第一记录单元，用于在所述对地电压较大的一侧的开关闭合时，将当前时刻记录为第一时刻；
第二采样单元，用于定期对所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压进行采样；
第二记录单元，用于当检测到在相邻两次采样中所述正极侧对地电压的变化值及所述负极侧对地电压的变化值均小于预设的电压阈值时，将当前时刻记录为第二时刻；
时间获取单元，用于将所述第二时刻和所述第一时刻的时间差，作为所述动力电池的正极侧对地电压和负极侧对地电压达到稳态所需要的时间。
11.一种电动汽车，其特征在于，包括车壳、动力电池、绝缘检测电路和如权利要求7至10任意一项所述的绝缘故障检测装置。
12.一种绝缘故障检测装置，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任意一项所述的绝缘故障检测方法。
13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至6中任意一项所述的绝缘故障检测方法。
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