CN113030575B - 一种绝缘检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了电动汽车技术领域的一种绝缘检测方法，包括：步骤S10、电动汽车与充电桩建立连接后，启动充电桩绝缘检测电路对充电桩进行绝缘检测；步骤S20、充电桩绝缘检测通过后关闭充电桩绝缘检测电路，充电桩对电动汽车进行充电，车载绝缘检测仪对电动汽车进行周期性的绝缘检测；步骤S30、MCU启动电动汽车绝缘检测电路，并采集电桥电路的电压Ua以及电压Ub；步骤S40、MCU基于所述电压Ua以及电压Ub判断车载绝缘检测仪的工作状态、工作模式以及检测周期，进而计算得到电池正极绝缘电阻Rp和电池负极绝缘电阻Rn，完成绝缘检测。本发明的优点在于：实现对充电桩或者电动汽车进行实时绝缘检测，极大的提升了电动汽车充电的安全性。

Description

一种绝缘检测方法
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，特别指一种绝缘检测方法。
背景技术
电动汽车(BEV)是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆，由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好。
由于电动汽车的充放电系统的输出电压在200V至950V之间，若产生漏电或被人体接触到，将会产生巨大的安全问题，对生命安全造成威胁，因此在给电动汽车充电的过程中需要对充电桩和电动汽车进行绝缘检测。
为了避免因绝缘检测而导致的干扰问题，同一时间只能进行充电桩或者电动汽车其中之一的绝缘检测，因此采用充电前对充电桩进行绝缘检测，充电过程中对电动汽车进行绝缘检测的方法。然而，由于现有的充电桩只包含充电桩的绝缘检测电路，只能在充电初始化阶段对充电桩的绝缘状态进行检测，无法获取充电过程中电动汽车的绝缘状态，而电动汽车的BMS进行绝缘检测后，并不会把绝缘检测数据发送给充电桩，导致充电桩无法获取电动汽车充电过程的绝缘状态，且电动汽车是周期性的进行绝缘检测，未做到实时检测，导致存在安全隐患。
因此，如何提供一种绝缘检测方法，实现对充电桩或者电动汽车进行实时绝缘检测，提升电动汽车充电的安全性，成为一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种绝缘检测方法，实现对充电桩或者电动汽车进行实时绝缘检测，提升电动汽车充电的安全性。
本发明提供了一种绝缘检测方法，包括如下步骤：
步骤S10、电动汽车通过充电枪与充电桩建立连接后，MCU启动充电桩绝缘检测电路对充电桩进行绝缘检测；
步骤S20、充电桩绝缘检测通过后关闭充电桩绝缘检测电路，充电桩对电动汽车进行充电；充电过程中，电动汽车的BMS利用车载绝缘检测仪对电动汽车进行周期性的绝缘检测；
步骤S30、MCU启动电动汽车绝缘检测电路，并采集电桥电路的电压Ua以及电压Ub；
步骤S40、MCU基于所述电压Ua以及电压Ub判断车载绝缘检测仪的工作状态、工作模式以及检测周期，若工作状态为在线，则进入步骤S50；若工作状态为离线，则进入步骤S70；
步骤S50、若工作模式为不平衡电桥法，则进入步骤S60；若工作模式为交流注入法，则进入步骤S70；
步骤S60、设电动汽车的电池正极绝缘电阻为Rp、电池负极绝缘电阻为Rn、车载绝缘检测仪的上桥臂电阻为R1、下桥臂电阻为R2；依次通断电阻R1、R2、Ra以及Rb，在1个检测周期内采集对应的电压值，并利用基尔霍夫电流定律以及各所述电压值进行计算得到Rp和Rn的阻值，完成绝缘检测；
步骤S70、依次通断电阻Ra以及Rb，在1个检测周期内采集对应的电压值，并利用基尔霍夫电流定律以及各所述电压值进行计算得到Rp和Rn的阻值，完成绝缘检测。
进一步地，所述步骤S10具体为：
电动汽车通过充电枪与充电桩建立连接，电动汽车绝缘检测电路的开关K3和开关K4通过充电枪的正极接口DC+、负极接口DC-附着到车载绝缘检测仪上；充电桩绝缘检测电路的开关K3和开关K4分别与充电桩的正极接口DCa+、负极接口DCa-建立连接；MCU启动充电桩绝缘检测电路对充电桩进行绝缘检测。
进一步地，所述步骤S40中，所述MCU基于所述电压Ua以及电压Ub判断车载绝缘检测仪的工作状态、工作模式以及检测周期具体为：
MCU判断所述电压Ua以及电压Ub的取值是否存在波动，若是，则说明车载绝缘检测仪的工作状态为在线；若否，则说明车载绝缘检测仪的工作状态为离线；
MCU判断所述电压Ua以及电压Ub的波动幅度是否大于预设的阈值，若是，则说明车载绝缘检测仪的工作模式为不平衡电桥法；若否，则说明车载绝缘检测仪的工作模式为交流注入法；
MCU基于所述电压Ua以及电压Ub的变化频率计算车载绝缘检测仪的检测周期。
进一步地，所述步骤S60具体为：
设电动汽车的电池正极绝缘电阻为Rp、电池负极绝缘电阻为Rn、车载绝缘检测仪的上桥臂电阻为R1、下桥臂电阻为R2；
断开开关K1以及开关K2的条件下，闭合开关K5断开开关K6，MCU采集1个检测周期内电压Ua的电压最小值Ua1，采集1个检测周期内电压Ub的电压最大值Ub1，根据基尔霍夫电流定律得到：
Figure BDA0002972035890000031
断开开关K5闭合开关K6，采集1个检测周期内电压Ua的电压最大值Ua2，采集1个检测周期内电压Ub的电压最小值Ub2，根据基尔霍夫电流定律得到：
Figure BDA0002972035890000032
断开开关K5以及开关K6的条件下，闭合开关K1断开开关K2，采集1个检测周期内电压Ua的电压最小值Ua3，采集1个检测周期内电压Ub的电压最大值Ub3，根据基尔霍夫电流定律得到：
Figure BDA0002972035890000033
断开开关K1闭合开关K2，采集1个检测周期内电压Ua的电压最大值Ua4，采集1个检测周期内电压Ub的电压最小值Ub4，根据基尔霍夫电流定律得到：
Figure BDA0002972035890000041
基于上述4个等式计算得到：
Figure BDA0002972035890000042
Figure BDA0002972035890000043
进一步地，所述步骤S70具体为：
依次通断电阻Ra以及Rb，在1个检测周期内采集对应的电压值，并利用基尔霍夫电流定律以及各所述电压值进行计算得到Rp和Rn的阻值，完成绝缘检测。
本发明的优点在于：
通过相互独立的充电桩绝缘检测电路以及电动汽车绝缘检测电路对充电桩或者电动汽车进行绝缘检测，且充电桩绝缘检测电路和电动汽车绝缘检测电路均设有电桥电路，通过采集电桥电路的电压采样点的电压(Ua和Ub)，即可判断车载绝缘检测仪的工作状态、工作模式以及检测周期，进而针对不同工作状态和工作模式采取不同的绝缘检测策略，即不论车载绝缘检测仪是否在工作都能进行绝缘检测，实现在电动汽车充电的过程中进行实时的绝缘检测，当绝缘性能不满足条件时能够及时进行主动保护，克服了传统上车载绝缘检测仪是周期性检测，存在空闲区间的安全漏洞，最终极大的提升了电动汽车充电的安全性。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种绝缘检测方法的流程图。
图2是本发明一种绝缘检测电路的电路原理框图。
图3是本发明在车载绝缘检测仪的工作模式为不平衡电桥法时的等效电路图。
图4是本发明在车载绝缘检测仪的工作模式为交流注入法或者工作状态为离线时的等效电路图。
图5是本发明电压Ua和电压Ub的波形示意图。
具体实施方式
本申请实施例中的技术方案，总体思路如下：通过电桥电路进行不平衡电桥法的操作得到电压采样点的电压值，再结合基尔霍夫电流定律得到正极绝缘电阻和负极绝缘电阻。
请参照图1至图5所示，本发明一种绝缘检测方法的较佳实施例，包括如下步骤：
步骤S10、电动汽车通过充电枪与充电桩建立连接后，MCU启动充电桩绝缘检测电路对充电桩进行绝缘检测；
步骤S20、充电桩绝缘检测通过后关闭充电桩绝缘检测电路，充电桩对电动汽车进行充电；充电过程中，电动汽车的BMS利用车载绝缘检测仪对电动汽车进行周期性的绝缘检测；充电桩绝缘检测电路对充电桩进行绝缘检测和电动汽车绝缘检测电路对电动汽车进行绝缘检测的检测方法相同，均是利用不平衡电桥法的操作并结合基尔霍夫电流定律；
步骤S30、MCU启动电动汽车绝缘检测电路，并采集电桥电路的电压Ua以及电压Ub；其中充电桩绝缘检测电路和电动汽车绝缘检测电路用于绝缘检测，为现有电路，并不局限于何种具体电路形态，且均设有一电桥电路，如图3和图4所示；
步骤S40、MCU基于所述电压Ua以及电压Ub判断车载绝缘检测仪的工作状态、工作模式以及检测周期，若工作状态为在线，则进入步骤S50；若工作状态为离线，则进入步骤S70；
步骤S50、若工作模式为不平衡电桥法，则进入步骤S60；若工作模式为交流注入法，则进入步骤S70；
步骤S60、设电动汽车的电池正极绝缘电阻为Rp、电池负极绝缘电阻为Rn、车载绝缘检测仪的上桥臂电阻为R1、下桥臂电阻为R2；依次通断电阻R1、R2、Ra以及Rb，在1个检测周期内采集对应的电压值，并利用基尔霍夫电流定律以及各所述电压值进行计算得到Rp和Rn的阻值，完成绝缘检测；
步骤S70、依次通断电阻Ra以及Rb，在1个检测周期内采集对应的电压值，并利用基尔霍夫电流定律以及各所述电压值进行计算得到Rp和Rn的阻值，完成绝缘检测。
所述步骤S10具体为：
电动汽车通过充电枪与充电桩建立连接，电动汽车绝缘检测电路的开关K3和开关K4通过充电枪的正极接口DC+、负极接口DC-附着到车载绝缘检测仪上；充电桩绝缘检测电路的开关K3和开关K4分别与充电桩的正极接口DCa+、负极接口DCa-建立连接；MCU启动充电桩绝缘检测电路对充电桩进行绝缘检测。MCU通过控制开关K3和开关K4的启闭即可启动或者关闭充电桩绝缘检测电路和电动汽车绝缘检测电路。
所述步骤S40中，所述MCU基于所述电压Ua以及电压Ub判断车载绝缘检测仪的工作状态、工作模式以及检测周期具体为：
MCU判断所述电压Ua以及电压Ub的取值是否存在波动，若是，则说明车载绝缘检测仪的工作状态为在线；若否，则说明车载绝缘检测仪的工作状态为离线；
MCU判断所述电压Ua以及电压Ub的波动幅度是否大于预设的阈值，若是，则说明车载绝缘检测仪的工作模式为不平衡电桥法；若否，则说明车载绝缘检测仪的工作模式为交流注入法；交流注入法相对于不平衡电桥法，电压波动幅度要小很多；
MCU基于所述电压Ua以及电压Ub的变化频率计算车载绝缘检测仪的检测周期。
所述步骤S60具体为：
设电动汽车的电池正极绝缘电阻为Rp、电池负极绝缘电阻为Rn、车载绝缘检测仪的上桥臂电阻为R1、下桥臂电阻为R2；
断开开关K1以及开关K2的条件下，闭合开关K5断开开关K6，MCU采集1个检测周期内电压Ua的电压最小值Ua1，采集1个检测周期内电压Ub的电压最大值Ub1，根据基尔霍夫电流定律得到：
Figure BDA0002972035890000071
断开开关K5闭合开关K6，采集1个检测周期内电压Ua的电压最大值Ua2，采集1个检测周期内电压Ub的电压最小值Ub2，根据基尔霍夫电流定律得到：
Figure BDA0002972035890000072
断开开关K5以及开关K6的条件下，闭合开关K1断开开关K2，采集1个检测周期内电压Ua的电压最小值Ua3，采集1个检测周期内电压Ub的电压最大值Ub3，根据基尔霍夫电流定律得到：
Figure BDA0002972035890000073
断开开关K1闭合开关K2，采集1个检测周期内电压Ua的电压最大值Ua4，采集1个检测周期内电压Ub的电压最小值Ub4，根据基尔霍夫电流定律得到：
Figure BDA0002972035890000074
基于上述4个等式计算得到：
Figure BDA0002972035890000075
Figure BDA0002972035890000076
所述步骤S70具体为：
依次通断电阻Ra以及Rb，在1个检测周期内采集对应的电压值，并利用基尔霍夫电流定律以及各所述电压值进行计算得到Rp和Rn的阻值，完成绝缘检测。
综上所述，本发明的优点在于：
通过相互独立的充电桩绝缘检测电路以及电动汽车绝缘检测电路对充电桩或者电动汽车进行绝缘检测，且充电桩绝缘检测电路和电动汽车绝缘检测电路均设有电桥电路，通过采集电桥电路的电压采样点的电压(Ua和Ub)，即可判断车载绝缘检测仪的工作状态、工作模式以及检测周期，进而针对不同工作状态和工作模式采取不同的绝缘检测策略，即不论车载绝缘检测仪是否在工作都能进行绝缘检测，实现在电动汽车充电的过程中进行实时的绝缘检测，当绝缘性能不满足条件时能够及时进行主动保护，克服了传统上车载绝缘检测仪是周期性检测，存在空闲区间的安全漏洞，最终极大的提升了电动汽车充电的安全性。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (4)

1.一种绝缘检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤S10、电动汽车通过充电枪与充电桩建立连接后，MCU启动充电桩绝缘检测电路对充电桩进行绝缘检测；
步骤S20、充电桩绝缘检测通过后关闭充电桩绝缘检测电路，充电桩对电动汽车进行充电；充电过程中，电动汽车的BMS利用车载绝缘检测仪对电动汽车进行周期性的绝缘检测；
步骤S30、MCU启动电动汽车绝缘检测电路，并采集电桥电路的电压Ua以及电压Ub；
步骤S40、MCU基于所述电压Ua以及电压Ub判断车载绝缘检测仪的工作状态、工作模式以及检测周期，若工作状态为在线，则进入步骤S50；若工作状态为离线，则进入步骤S70；
步骤S50、若工作模式为不平衡电桥法，则进入步骤S60；若工作模式为交流注入法，则进入步骤S70；
步骤S60、设电动汽车的电池正极绝缘电阻为Rp、电池负极绝缘电阻为Rn、车载绝缘检测仪的上桥臂电阻为R1、下桥臂电阻为R2；依次通断电阻R1、R2、Ra以及Rb，在1个检测周期内采集对应的电压值，并利用基尔霍夫电流定律以及各所述电压值进行计算得到Rp和Rn的阻值，完成绝缘检测；
步骤S70、依次通断电阻Ra以及Rb，在1个检测周期内采集对应的电压值，并利用基尔霍夫电流定律以及各所述电压值进行计算得到Rp和Rn的阻值，完成绝缘检测；
所述步骤S60具体为：
设电动汽车的电池正极绝缘电阻为Rp、电池负极绝缘电阻为Rn、车载绝缘检测仪的上桥臂电阻为R1、下桥臂电阻为R2；
断开开关K1以及开关K2的条件下，闭合开关K5断开开关K6，MCU采集1个检测周期内电压Ua的电压最小值Ua1，采集1个检测周期内电压Ub的电压最大值Ub1，根据基尔霍夫电流定律得到：
Figure FDA0004253209810000021
断开开关K5闭合开关K6，采集1个检测周期内电压Ua的电压最大值Ua2，采集1个检测周期内电压Ub的电压最小值Ub2，根据基尔霍夫电流定律得到：
Figure FDA0004253209810000022
断开开关K5以及开关K6的条件下，闭合开关K1断开开关K2，采集1个检测周期内电压Ua的电压最小值Ua3，采集1个检测周期内电压Ub的电压最大值Ub3，根据基尔霍夫电流定律得到：
Figure FDA0004253209810000023
断开开关K1闭合开关K2，采集1个检测周期内电压Ua的电压最大值Ua4，采集1个检测周期内电压Ub的电压最小值Ub4，根据基尔霍夫电流定律得到：
Figure FDA0004253209810000024
基于基尔霍夫电流定律得到的4个等式计算得到：
Figure FDA0004253209810000025
Figure FDA0004253209810000026
2.如权利要求1所述的一种绝缘检测方法，其特征在于：所述步骤S10具体为：
电动汽车通过充电枪与充电桩建立连接，电动汽车绝缘检测电路的开关K3和开关K4通过充电枪的正极接口DC+、负极接口DC-附着到车载绝缘检测仪上；充电桩绝缘检测电路的开关K3和开关K4分别与充电桩的正极接口DCa+、负极接口DCa-建立连接；MCU启动充电桩绝缘检测电路对充电桩进行绝缘检测。
3.如权利要求1所述的一种绝缘检测方法，其特征在于：所述步骤S40中，所述MCU基于所述电压Ua以及电压Ub判断车载绝缘检测仪的工作状态、工作模式以及检测周期具体为：
MCU判断所述电压Ua以及电压Ub的取值是否存在波动，若是，则说明车载绝缘检测仪的工作状态为在线；若否，则说明车载绝缘检测仪的工作状态为离线；
MCU判断所述电压Ua以及电压Ub的波动幅度是否大于预设的阈值，若是，则说明车载绝缘检测仪的工作模式为不平衡电桥法；若否，则说明车载绝缘检测仪的工作模式为交流注入法；
MCU基于所述电压Ua以及电压Ub的变化频率计算车载绝缘检测仪的检测周期。
4.如权利要求1所述的一种绝缘检测方法，其特征在于：所述步骤S70具体为：
依次通断电阻Ra以及Rb，在1个检测周期内采集对应的电压值，并利用基尔霍夫电流定律以及各所述电压值进行计算得到Rp和Rn的阻值，完成绝缘检测。
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