CN114414965B - 一种车载高压绝缘状态检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种车载高压电路绝缘状态检测方法，所述方法包括：在第一开关连通第一触点的情况下，产生方波信号从底盘地注入，分别经由第一等效绝缘电阻、第七电阻和第二绝缘电阻、第八电阻、再经由采样电阻流回；在正、负电压信号的至少一个方波周期内在采样电阻两端采集反馈电压的第一值和第二值；第一值为在方波信号为正电压时刻采样电阻两端的电压值，第二值为在方波信号为负电压时刻采样电阻两端的电压值；根据第一值和第二值获得采样电阻两端电压值的差值；根据采样电阻的阻值、反馈电压值的差值以及第七、第八电阻的阻值获得第一、二绝缘电阻的阻值；根据第一、第二绝缘电阻的阻值和动力电池的电压的比值分别确定绝缘强度的值。

Description

一种车载高压绝缘状态检测方法

技术领域

本申请涉及电动汽车领域，具体而言，尤其涉及一种车载高压绝缘状态检测方法。

背景技术

动力电池是电动汽车的重要核心部件，是车载高压动力来源。实际驾驶工况中，电动汽车的动力电池等高压设备的正负母线对地绝缘性能可能会因腐蚀、老化或磨损产生故障导致绝缘失效。绝缘失效可能发生漏电、起火等安全事故，导致生命财产损失，甚至引发严重灾难。

现有技术中电动汽车的车载高压绝缘性能检测分为无源式与有源式两大类。无源式检测方法主要是将分压电阻和偏置电阻并联接入待测电气系统，通过采样偏置电阻上的电压信号，计算出绝缘电阻值，该类方法只有在正负极母线带电工作时才能检测，接入的偏执电阻阻值的选取对检测结果影响较大，在正负极母线的绝缘电阻值同比例下降或对称时，所列计算方程无解，无法获得绝缘电阻值。此外，故障线路的获取具有较大局限性，排查范围较大，维修存在一定困难。

有源式检测方法是通过外接电源产生高压或低压信号注入到电气系统中，通过采集反馈信号来计算绝缘电阻值。该类方法如果采用高压注入会对电路系统会造成较大瞬时冲击，影响电池及电路安全，会加重绝缘安全问题；如果采用低压信号注入法中会给系统带来较大的电磁干扰，绝缘电阻值测量误差较大，且无法获取故障点的线路位置，为排查绝缘故障带来一定的困难。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本申请实施例提供了一种车载高压绝缘状态检测方法，用于整车高压电路的绝缘检测，所述整车高压电路包括：动力电池；其中，所述动力电池正、负极与底盘地之间为第一、二等效绝缘电阻R_P1、R_N1；第七、第八电阻R₇、R₈，串联于所述动力电池的正、负极之间；信号发生器U_S，提供方波信号,所述方波信号为正、负电压信号；第一开关S1，所述第一开关S1包括第一触点A和第二触点B；所述信号发生器U_S的第一端与第一触点A连接，所述信号发生器U_S的第二端通过采样电阻R_m连接于所述第七电阻R₇、第八电阻R₈的中间节点；所述方法包括：在所述第一开关S1连通第一触点A的情况下，触发所述信号发生器U_S，产生方波信号从所述底盘地注入，分别经由所述第一绝缘电阻R_P1、第七电阻R₇和第二绝缘电阻R_N1、第八电阻R₈、再经由采样电阻R_m流回；在所述正、负电压信号的一个方波周期内在所述采样电阻R_m两端采集反馈电压的第一值和第二值；所述第一值为在所述方波信号为正电压时刻所述采样电阻R_m两端的反馈电压的值，所述第二值为在所述方波信号为所述负电压信号时刻所述采样电阻R_m两端的反馈电压的值；根据所述第一值和第二值获得所述采样电阻R_m两端的反馈电压的差值；根据所述采样电阻R_m的阻值、所述反馈电压值的差值以及所述第七、第八电阻R₇、R₈阻值获得所述第一、二绝缘电阻R_P1、R_N1的阻值；根据所述第一、第二绝缘电阻R_P1、R_N1的阻值和所述动力电池的电压的比值分别确定绝缘强度的值；根据所述绝缘强度的值确定发生绝缘故障。

作为一种可以实现的实施例，所述整车高压电路还包括：串联线路，包括依次串联的第三、一、二、四电阻R₃、R₁、R₂和R₄；所述串联线路的两端与所述底盘地之间为所述第三、四等效绝缘电阻R_P2、R_N2；所述方波信号从所述底盘地注入后，分别经由所述第三绝缘电阻R_P2、第一、三电阻R₁、R₃和第四绝缘电阻R_N2第二、四电阻R₂、R₄流回；所述方法还包括：获得第一电压值和第二电压值，所述第一电压值为所述方波信号为正电压信号或负电压信号下所述第一电阻R₁两端的电压值，所述第二电压值为所述方波信号为正电压信号或负电压信号下第二电阻R₂两端的电压值；根据所述第一电压值、第二电压值、对应的方波信号电压值和所述第三电阻R₃、第一电阻R₁、第二电阻R₂和第四电阻R₄和的阻值确定所述第三、四绝缘电阻R_P2、R_N2的阻值；根据所述第三、四绝缘电阻R_P2、R_N2的阻值和所述动力电池的电压的比值分别确定绝缘强度的值；根据所述绝缘强度的值确定发生绝缘故障。

作为一种可以实现的实施例，所述整车高压电路还包括：第二开关S，设置于所述动力电池的正极和所述串联线路的一端之间；第三开关S'，设置于所述动力电池的负极和所述串联线路的另一端之间；在所述第二开关S和第三开关S'闭合状态下，所述第一开关连通第二触点B的情况下，所述第一、二电阻R₁和R₂的中间节点接所述底盘地；所述方法还包括：获得第三电压值和第四电压值；所述第三电压值为所述动力电池供电状态下，第一电阻R₁两端电压值，所述第四电压值为所述动力电池供电状态下，所述第二电阻R₂两端的电压值；分别接入第五、六电阻R₅或R₆进行分流，获得第五、第六电压值；所述第五电压值为分流后所述第一电阻R₁两端电压值，所述第六电压值为分流后所述所述第二电阻R₂两端的电压值；根据所述第三、第四、第五、第六电压值获得第五、第六绝缘电阻R_P、R_N电阻值；根据所述第五、第六绝缘电阻R_P、R_N电阻值的阻值确定发生绝缘故障。

作为一种可以实现的实施例，所述整车高压电路还包括：第一、二继电器K1、K2；所述第五电阻通过所述第一继电器K1与所述第一电阻R₁并联；所述第六电阻通过所述第二继电器K2所述第二电阻R₂并联。

作为一种可以实现的实施例，所述分别接入所述第五、六电阻R₅或R₆进行分流，包括：在所述第三电压值大于第四电压值的情况下，所述第一继电器K1闭合，所述第二继电器K2断开，接入所述第五电阻R₅进行分流。

作为一种可以实现的实施例，所述接入所述第五电阻R₅或第六电阻或R₆进行分流，包括：在所述第四电压值大于第三电压值的情况下，所述第二继电器K2闭合，所述第一继电器K1断开，接入所述第六电阻R₆进行分流。

作为一种可以实现的实施例，所述根据所述第五、第六绝缘电阻R_P、R_N电阻值的阻值确定发生绝缘故障，包括：根据所述第五、第六绝缘电阻R_P、R_N的阻值确定绝缘强度的值；所述绝缘强度的值包括第五、第六绝缘强度的值；根据所述绝缘强度的值确定发生绝缘故障。

作为一种可以实现的实施例，所述根据所述第五、第六绝缘电阻R_P、R_N的阻值确定绝缘强度的值，包括：均布采集多次所述第一、二电阻R₁和R₂两端电压值，获得所述第三、第四电压值的平均值；根据所述第三、第四电压值的平均值获得所述动力电池的电压输出值：根据所述所述第五、第六绝缘电阻R_P、R_N的阻值和所述动力电池的输出值确定第五、第六绝缘强度的值。

作为一种可以实现的实施例，所述根据所述绝缘强度的值确定发生绝缘故障,包括：根据所述绝缘强度的值分别确定发生绝缘故障的等级；根据所述绝缘故障的等级确定绝缘故障，进行故障预警。

作为一种可以实现的实施例，所述信号发生器U_S由低压电瓶供电。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书披露的多个实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书披露的多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例提出的车载高压绝缘状态检测的检测原理图；

图2为本申请实施例中动力电池与底盘地之间的等效绝缘电路的原理图；

图3为本申请实施例中高压线路与底盘地之间的等效绝缘电路原理图；

图4为本申请实施例中电源上电状态下整车高压等效绝缘电路原理图；

图5为本申请实施例1提出的车载高压绝缘状态检测方法的逻辑控制框架图；

图6为本申请提供的车载高压绝缘状态检测方法的系统架构图。

具体实施方式

为了使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

在本申请实施例的描述中，“示例性的”、“例如”或者“举例来说”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”、“例如”或者“举例来说”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”、“例如”或者“举例来说”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B这三种情况。另外，除非另有说明，术语“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个系统是指两个或两个以上的系统，多个终端是指两个或两个以上的终端。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。

在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三等”或模块A、模块B、模块C等，仅用于区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

在以下的描述中，所涉及的表示步骤的标号，如S110、S120……等，并不表示一定会按此步骤执行，在允许的情况下可以互换前后步骤的顺序，或同时执行。

下面通过附图和实施例，对本申请的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本申请实施例提出的车载高压绝缘状态检测的检测原理图。如图1所示，R_P1、R_N1代表动力电池正负极对地等效绝缘电阻，R_P2、R_N2代表连接动力电池正负极母线开关之后部分的高压线路的绝缘电阻，R_P1、R_N1、R_P2、R_N2的大小由电动汽车动力电池的电压决定，国家标准(GB 18384-2020电动汽车安全要求)要求直流电源绝缘电阻阻值与电压的比值不能小于100Ω/V，为安全起见，电动汽车绝缘性能设计时该比值一般大于1000Ω/V。

图1中，R₁、R₂、R₃、R₄和R₇、R₈是已知电阻值的桥式电阻，其中R₇、R₈、R₃、R₄由一系列阻值200kΩ以上的降压电阻串联构成，R_m为采样电阻。处理器通过采集R₁、R₂、两端的电压计算动力电池的总压与动力电池正负极的对地电压，,且满足R₁＝R₂，R₃＝R₄，R₇＝R₈，且阻值大小根据电动汽车动力电池的电压决定，即R₇、R₈并联到R_P1、R_N1时，其并联值满足电阻与电压之比的安全范围；R₁、R₂、R₃、R₄并联到R_P2、R_N2时，其并联值满足电阻与电压之比的安全范围。

在图1中，K1、K2为继电器，由处理器控制开闭；R₅、R₆为接入的桥式分压电阻，用以改变R₁、R₂两端的电压值，构造新的不平衡桥，R₅＝R₆。继电器K1、K2断开，且双置开关S1悬空的情况下，串联在一起的R₁、R₂、R₃、R₄并联到R_P、R_N。S1为双置开关，可置于A或B位置其中之一。可以将图1中的R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇和R₈分别记为第一、二、三、四、五、六、七、八电阻，R_m为采样电阻。

在图1中，信号发生器U_s由低压电源供电，低压电源来源于车载低压电瓶，信号发生器U_s和检测系统的运行均为该低压电源供电。以12V低压电源为例，需要把电源进行变压处理，变压至3.3V、5V和±40V。信号发生器U_s内部包括变压与稳压电路，处理器控制信号发生器U_s内部的三极管的导通与截止状态产生并输出±40V方波信号。

本申请实施例提出的车载高压绝缘状态检测方法的检测原理为根据动力电池是否输出电能分成两种不同的工作状态协调检测车载高压电路的绝缘状态。

在一个可以实现的实施方式中，可以根据汽车的开关S和S'的状态判断工作状态。开关S设置于动力电池的正极和由电阻R₃、R₁、R₂、R₄依次串联组成的串联线路的一端之间；开关S'设置于动力电池的负极和由电阻R₃、R₁、R₂、R₄依次串联组成的串联线路的另一端之间；在开关S和S'断开的情况下,动力电池电源输出被切断，此时记作第一工作状态；在开关S和S'闭合的情况下，动力电池输出高压电能，此时记作第二工作状态。

第一工作状态是车辆的动力电池与汽车其他电气设备处于断开状态，此时动力电池存储能量，具有高电压，而被开关S和S'断开的其余高压线路没有上电，没有高电压，因此，第一工作状态下图1所示的电动汽车的车载高压绝缘状态检测电路可以等效为分为两部分，第一部分是动力电池与底盘地之间的等效绝缘电路，第二部分是不带电的高压线路与底盘地之间的等效绝缘电路。此时车载高压系统与底盘地之间的等效绝缘电阻R_P、R_N被等效为两部分，分别为动力电池与底盘地之间的等效绝缘电阻R_P1、R_N1和开关S和S'之后的高压线路与底盘地之间的等效绝缘电阻R_P2、R_N2。

图2为本申请实施例中动力电池与底盘地之间的等效绝缘电路的原理图。如图2所示，因为动力电池存储能量，因而是具有高压存在。此时双置开关S1置于触点A，保持触点A闭合状态，由处理器控制信号发生器U_s，产生方波信号，该方波信号可以为±40V的电压信号，通过汽车底盘地注入，由动力电池正、负极母线与底盘地之间的等效绝缘电阻R_P1、R_N1和分压电阻R₇、R₈流回，并在采样电阻R_m两端进行电压采样，即采集对应的反馈电压的电压值。将图2所示的电路记为动力电池等效电路。可以将双置开关S1记为第一开关，第一开关S1包括第一触点A和第二触点B；将等效绝缘电阻R_P1、R_N1记为第一、二绝缘电阻。

根据图2，本申请实施例提出一种车载高压电路绝缘状态检测方法，用于整车高压电路的绝缘检测，整车高压电路包括：动力电池；其中，动力电池正、负极与底盘地之间为第一、二等效绝缘电阻R_P1、R_N1；第七、第八电阻R₇、R₈，串联于动力电池的正、负极之间；信号发生器U_S，提供方波信号,方波信号为正、负电压信号；第一开关S1，第一开关S1包括第一触点A和第二触点B；信号发生器U_S的第一端与第一触点A连接，信号发生器U_S的第二端通过采样电阻R_m连接于第七电阻R₇、第八电阻R₈的中间节点；方法包括：在第一开关S1连通第一触点A的情况下，触发信号发生器U_S，产生方波信号从底盘地注入，分别经由第一等效绝缘电阻R_P1、第七电阻R₁₁和第二等效绝缘电阻R_P1、第八电阻R₂₁、再经由采样电阻R_m流回；在正、负电压信号的至少一个方波周期内在采样电阻R_m两端采集反馈电压的第一值和第二值；第一值为在方波信号为正电压时刻采样电阻R_m两端的反馈电压的值，第二值为在方波信号为负电压信号时刻采样电阻R_m两端的反馈电压的值；根据第一值和第二值获得采样电阻R_m两端的反馈电压的差值；根据采样电阻R_m的阻值、反馈电压值的差值以及第七、第八电阻R₇、R₈阻值获得第一、二绝缘电阻R_P1、R_N1的阻值；根据第一、第二绝缘电阻R_P1、R_N1的阻值和动力电池的电压的比值分别确定绝缘强度的值；根据绝缘强度的值确定发生绝缘故障。

图3为本申请实施例中高压线路与底盘地之间的等效绝缘电路原理图。如图所3所示，因为开关S和S'断开，高压线路与动力电池保持断开状态，此时开关S1置于触A点，保持A点闭合状态，且继电器K1、K2断开，R_P2、R_N2代表除去动力电池正负极母线接入部分的高压线路与底盘地之间的等效绝缘电阻。将图3所示的电路记为高压线路等效电路。可以将开关S和S'分别记为第二、三开关。将等效绝缘电阻R_P2、R_N2记为第三、四绝缘电阻。

根据图3，在一个可以实现的实施方式中，整车高压电路还包括：串联线路，包括依次串联的第三、一、二、四电阻,R₃、R₁、R₂和R₄；串联线路的两端与底盘地之间为第三、四等效绝缘电阻R_P2、R_N2；方波信号从底盘地注入后，分别经由第三等效绝缘电阻R_P2、第一、三电阻R₁、R₃和第四等效绝缘电阻R_N2第二、四电阻R₂、R₄流回；本申请实施例提出车载高压电路绝缘状态检测方法还包括：获得第一电压值和第二电压值，第一电压值为在方波信号为正电压信号或负电压信号下第一电阻R₁两端的电压值，第二电压值为在方波信号为正电压信号或负电压信号下第二电阻R₂两端的电压值；根据第一电压值、第二电压值、对应的方波信号的真或负电压值和第三、一、二、四电阻R₃、R₁、R₂和R₄的阻值确定第三、四绝缘电阻R_P2、R_N2的阻值；根据第三、四绝缘电阻R_P2、R_N2的阻值和动力电池的电压的比值分别确定绝缘强度的值；根据所述绝缘强度的值确定发生绝缘故障。

为了避免在车辆停泊放置期间受到老鼠或其他因素的破坏，使得动力电池和高压线路与底盘地之间的绝缘出现问题不能及时发现，而导致车辆在启动后发生触电事故，在第一工作状态下对动力电池等效电路和高压线路等效电路均进行周期性检查。示例性地，检测周期可以为每小时一次。

图4为本申请实施例中电源上电状态下整车高压等效绝缘电路原理图。第二工作状态是车辆处于电源上电状态，如图4所示，开关S和S'闭合，动力电池与电气设备连接，动力电池输出高压电能供电，高压线路具有电压。在第二工作状态下，以车身为参考基准,控制开关S1闭合至B点。R_P1、R_N1和R_P2、R_N2可以看做一个整体进行计算，即R_P1、R_P2等效为一个R_P；R_N1、R_N2等效为一个R_N。可以将等效绝缘电阻R_P、R_N记为第五、六绝缘电阻。

在第一开关K₁断开和闭合、第二开关K₂断开和闭合的状态下，改变正负极绝缘电阻两端的电压值，构造新的不平衡桥，并根据电阻R₁、和R₂两端采样电压计算K_P、K_N的大小是否满足绝缘性能要求。

根据图4，在一个可以实现的实施方式中，整车高压电路还包括：第二开关S，设置于动力电池的正极和串联线路的一端之间；第三开关S'，设置于动力电池的负极和串联线路的另一端之间；在第二开关S和第三开关S'闭合状态下，第一开关连通第二触点B的情况下，第一、二电阻R₁和R₂的中间节点接底盘地；本申请实施例提出车载高压电路绝缘状态检测方法还包括：获得第三电压值和第四电压值；第三电压值为动力电池供电状态下，第一电阻R₁两端电压值，第四电压值为动力电池供电状态下，第二电阻R₂两端的电压值；分别接入第五、六电阻R₅或R₆进行分流，获得第五、第六电压值；第五电压值为分流后第一电阻R₁两端电压值，第六电压值为分流后第二电阻R₂两端的电压值；根据第三、第四、第五、第六电压值获得第五、第六绝缘电阻R_P、R_N电阻值；根据第五、第六绝缘电阻R_P、R_N电阻值的阻值确定发生绝缘故障。

动力电池的输出电压在电动汽车运行期间，尤其是行驶过程，会出现不容忽视的波动，为避免动力电池因电压不稳导致的采集电压不准，而出现计算偏差较大而引起误判因此采用平均值法来减小采样误差。

实施1

图5为本申请实施例1提出的车载高压绝缘状态检测方法的逻辑控制框架图。如图5所示，包括以下步骤：

S51,系统初始化后，可以根据开关S和S'是否闭合判断车辆的工作状态，在开关S和S'断开的情况下，车辆处于第一工作状态，执行步骤S52-54；开关S和S'闭合的情况下，执行步骤S55-56。

在一个可以实现的实施方式中，处理器控制开关S和S'断开,在开关S和S'断开的情况下，车辆处于第一工作状态，执行步骤S52-54；处理器控开关S和S'闭合,在开关S和S'闭合的情况下，车辆处于第二工作状态，执行步骤S55-56。

S52，处理器控制图1中的开关S1连通触点A，保持触点A闭合，触点B断开。

S53，通过底盘地注入方波信号。

在一个可以实现的实施方式中，信号发生器U_S的第一端与第一触点A连接，信号发生器U_S的第二端通过采样电阻R_m连接于第七电阻R₇、第八电阻R₈的中间节点。此时，处理器控制断开继电器K1、K2。

S54，根据注入方波信号的反馈电压分别检测动力电池等效电路和高压线路等效电路绝缘性能。

在一个可以实现的实施方式中，动力电池等效电路如图2所示，包括动力电池；其中，动力电池正、负极与底盘地之间为第一、二等效绝缘电阻R_P1、R_N1；第七、第八电阻R₇、R₈串联于动力电池的正、负极之间；信号发生器U_S，提供方波信号,所述方波信号为正、负电压信号；第一开关S1，第一开关S1包括第一触点A和第二触点B；信号发生器U_S的第一端与第一触点A连接，所述信号发生器U_S的第二端通过采样电阻R_m连接于所述第七电阻R₇、第八电阻R₈的中间节点。

在一个可以实现的实施方式中，高压线路等效电路为一个串联线路，如图3所示，包括依次串联的第三、一、二、四电阻R₃、R₁、R₂和R₄；串联线路的两端与底盘地之间为所述第三、四等效绝缘电阻R_P2、R_N2。

在一个可以实现的实施方式中，包括S54以下步骤S541-S542。

S541，根据注入方波信号进行动力电池等效电路绝缘性能的检测。

在一个可以实现的实施方式中，S541包括以下步骤S5411-S5413：

S5411，采集方波信号注入动力电池等效电路的反馈电压。

在一个可以实现的实施方式中，处理器控制信号发生器U_s，产生±40V方波信号，通过汽车的底盘地注入，由动力电池正、负极母线与底盘地之间的等效绝缘电阻R_P1、R_N1和分压电阻R₇、R₈流回。

在一个可以实现的实施方式中，可以在采样电阻R_m两端进行电压采样，获得对应的反馈电压，该反馈电压信号为模拟信号，经模数转换器把模拟信号转换为离散的数字信号后，发送到滤波模块进行滤波处理，从而获得方波信号的正、负压值部分通过采样电阻R_m后的反馈电压U_m+和U_m-的值。可以将反馈电压U_m+和U_m-的值分别记为第一值和第二值。

在一个可以实现的实施方式中，在正、负电压信号的至少一个方波周期内在采样电阻R_m两端采集反馈电压的第一值和第二值；其中第一值为在方波信号为正电压时刻所述采样电阻R_m两端的反馈电压的值，第二值为在所述方波信号为所述负电压信号时刻所述采样电阻R_m两端的反馈电压的值。

S5412，根据反馈电压的值计算动力电池的正、负极母线与底盘地之间的等效绝缘电阻R_P1、R_N1的阻值。

在一个可以实现的实施方式中，可以根据第一值和第二值获得采样电阻R_m两端的反馈电压的差值ΔU_m；根据采样电阻R_m的阻值、反馈电压值的差值ΔU_m以及所述第七、第八电阻R₇、R₈阻值获得所述第一、二绝缘电阻R_P1、R_N1的阻值。

在一个可以实现的实施方式中，处理器根据滤波处理后的反馈电压的第一值U_m+和第二值U_m-的进行计算，获得动力电池正负极母线与底盘地之间的等效绝缘电阻R_P1、R_N1的阻值：

公式(1)和(2)中，U为动力电池的额定电压值；R为电阻R₇、R₈的电阻值，且R＝R₇＝R₈；R_m为采样电阻R_m的阻值；ΔU_S为方波信号的正电压U_s+、负电压U_s-的差值，ΔU_S＝U_S+-U_S-；ΔU_m为方波信号的正、负压值部分通过动力电池电路后在采样电阻R_m两端采集的反馈电压的第一值U_m+和第二值U_m-的差值，即ΔU_m＝U_m+-U_m-。

S5413，计算绝缘电阻R_P1、R_N1的阻值与动力电池额定电压的比值，获得动力电池正负极绝缘强度K_P1、K_N1：

S542，根据注入的方波信号对高压线路等效电路的绝缘性能的检测。

在一个可以实现的实施方式中，步骤S542包括以下步骤S5421-S5423。

S5421，采集方波信号注入高压线路等效电路的反馈电压。

在一个可以实现的实施方式中，方波信号从底盘地注入后，分别经由第三绝缘电阻R_P2、第一、三电阻R₁、R₃流回和第四绝缘电阻R_N2、第二、四电阻R₂(R₄)流回。

在一个可以实现的实施方式中，可以在电阻R₁两端和电阻R₂两端分别进行电压采样，获得电阻R₁两端对应的第一电压U₁和电阻R₂两端对应的第二电压U₂的值，第一、二电压U₁和U₂的信号为模拟信号，将模拟信号转换为离散的数字信号后，进行滤波处理，从而获得方波信号的正、负压值部分通过电阻R₁两端和电阻R₂两端后的第一、二电压U₁和U₂的值。

在一个可以实现的实施方式中，获得第一电压值和第二电压值；其中，第一电压值为方波信号为正电压信号下第一电阻R₁两端的电压值，第二电压值为对应的方波信号为正电压信号下第二电阻R₂两端的电压值。或第一电压值为方波信号为负电压信号下第一电阻R₁两端的电压值，第二电压值为对应的方波信号为负电压信号下第二电阻R₂两端的电压值。

S5422，根据高压线路等效电路的反馈电压计算高压线路等效电路等效绝缘电阻的阻值。

在一个可以实现的实施方式中，高压线路等效电路的反馈电压为方波信号的正、负压值部分通过电阻R₁两端和电阻R₂两端后的第一、二电压U₁和U₂的值，可以根据第一、二电压的值计算第三、四绝缘电阻R_P2、R_N2的阻值。

进一步地，可以根据第一电压值、第二电压值、对应的方波信号的电压值和第三、一、二、四电阻R₃、R₁、R₂和R₄的阻值确定第三、四绝缘电阻R_P2、R_N2的阻值：

公式(5)和(6)中，R₁、R₂、R₃、R₄分别为第一、第二、第三、第四电阻的电阻值，阻值已知；U_S为方波信号的正电压U_S+或负电压U_S-的值。

S5423，根据高压线路等效电路等效绝缘电阻的阻值计算高压线路等效电路绝缘强度。

在一个可以实现的实施方式中，可以计算绝缘电阻R_P2、R_N2的阻值与动力电池额定电压的比值，获得高压线路绝缘强度K_P2、K_N2：

S55，第二工作状态下，处理器控制图1中的开关S1连通触点B，保持触点B闭合、触点A断开。

在第二工作状态下，动力电池与电气设备连接，为电气设备供电，此时高压线路具有电压，车身相当于接地，为电压参考基准，即零电位。

S561，分别采集第一、第二电阻R₁、R₂两端电压值。可以将第二工作状态下第一电阻R₁两端的电压U₁和第二电阻R₂两端的电压U₂的电压值分别记为第三、第四电压值。

在一个可以实现的实施方式中，可以获得第三电压值和第四电压值；第三电压值为动力电池供电状态下，第一电阻R₁两端电压值，所述第四电压值为动力电池供电状态下，第二电阻R₂两端的电压值。

动力电池的电压的输出在电动汽车运行期间，尤其是行驶过程，会出现不容忽视的波动，为避免动力电池因电压不稳导致的第一电阻R₁两端的电压U₁和第二电阻R₂两端的电压U₂的采样电压不准出现计算偏差较大，而引起误判，可以采用平均值法来减小采样误差。

在一个可以实现的实施方式中，可以由时钟控制在一段时间，例如20ms内，处理器均布采集多次电阻R₁两端的电压U₁的值和电阻R₂两端的电压U₂的值，分别计算电压U₁和电压U₂多次采样的平均值以获得电阻R₁两端电压U₁的平均值和电阻R₂两端电压U₂的平均值，例如计算5次采样的平均值。

S562，根据第一、第二电阻R₁、R₂两端电压值计算整车高压等效绝缘电阻的阻值。其中，整车高压等效绝缘电阻的阻值为第五、第六绝缘电阻R_P、R_N的阻值。

在一个可以实现的实施方式中，可以根据第一、第二电阻R₁、R₂两端第三、第四电压的平均值计算整车高压第五、第六绝缘电阻R_P、R_N的阻值。

在一个可以实现的实施方式中，S562包括以下步骤：

S5621，根据第一、第二电阻R₁、R₂两端电压U₁、U₂的值计算动力电池电压U的值。

在一个可以实现的实施方式中，可以根据电阻R₁、R₂两端电压U₁、U₂的平均值，计算动力电池电压U输出值：

S5622，分别接入第五、六电阻R₅或R₆进行分压，获得第五、第六电压值；第五电压值为分压后第一电阻R₁两端电压值，第六电压值为分压后所述第二电阻R₂两端的电压值。

在一个可以实现的实施方式中，整车高压电路还包括：第一、二继电器K1、K2；第五电阻通过所述第一继电器K1与所述第一电阻R₁并联；第六电阻通过所述第二继电器K2所述第二电阻R₂并联。

在一个可以实现的实施方式中，当U₁＞U₂，则有R_P＞R_N，执行S5623-S5624；当U₁≤U₂，则有R_P≤R_N，执行S5625-S5627。

S5623，处理器控制继电器K1闭合，K2断开，采集第一电阻R₁两端电压U′₁，采集第二电阻R₂两端电压U′₂。U′₁为分压后第一电阻R₁两端电压值，记为第五电压值，U′₂分压后第二电阻R₂两端电压值，记为第六电压值。

在一个可以实现的实施方式中，在第三电压值大于第四电压值的情况下，第一继电器K1闭合，第二继电器K2断开，接入第五电阻R₅进行分流。

S5624，计算整车高压等效绝缘电阻R_P、R_N的阻值。

在一个可以实现的实施方式中，可以根据第三、第四、第五、第六电压值和和第三、一、二、四电阻R₃、R₁、R₂和R₄的阻值获得第五、第六绝缘电阻R_P、R_N电阻值为：

根据第五、第六绝缘电阻R_P、R_N的阻值和动力电池电压U输出值确定绝缘强度的值；绝缘强度的值包括第五、第六绝缘强度K_P和K_N的值：

S5625，控制继电器K1断开，K2闭合，采集第二电阻R₂两端电压U″₂，采集第一电阻R₁两端电压U″₁。此时U″₁为第五电压的值，U″₂为第六电压的值。

在一个可以实现的实施方式中，在第四电压值大于第三电压值的情况下，第二继电器K2闭合，第一继电器K1断开，接入第六电阻R₆进行分流。

S5626，计算整车高压等效绝缘电阻R_P、R_N的阻值。

在一个可以实现的实施方式中，可以根据第三、第四、第五、第六电压值获和和第三、一、二、四电阻R₃、R₁、R₂和R₄的阻值得第五、第六绝缘电阻R_P、R_N电阻值为：

S563，根据整车高压等效绝缘电阻的阻值计算整车高压等效绝缘强度。其中，整车高压等效绝缘强度为第五、第六绝缘强度K_P和K_N的值。

在一个可以实现的实施方式中，可以根据第五、第六绝缘电阻R_P、R_N的阻值和动力电池电压U输出值确定绝缘强度的值；绝缘强度的值包括第五绝缘强度K_P和第六绝缘强度K_N的值：

S57，根据绝缘强度的值判定绝缘故障的等级,其中绝缘强度的值包括K_P1和K_N1的值，K_P2和K_N2的值，K_p和K_N的值。

S58，根据绝缘故障等级进行相应的故障预警。示例性地：

在K_P1和K_N1均大于1000Ω/V，K_P2和K_N2均大于1000Ω/V，或K_p和K_N均大于1000Ω/V的情况下，可判定正、负端阻值均为安全阻值；在此情况下等待执行下一次检测。

在500Ω/V＜(K_P1或K_N1)≤1000Ω/V、500Ω/V＜(K_P2或K_N2)≤1000Ω/V、或500Ω/V＜(K_P或K_N)≤1000Ω/V的情况下，可判定正、负端发生一级安全预警；在此情况下提醒驾乘人员注意绝缘性能下降，需要做检查与处理。

在100Ω/V＜(K_P1或K_N1)≤500Ω/V、100Ω/V＜(K_P2或K_N2)≤500Ω/V、或100Ω/V＜(K_P或K_N)≤500Ω/V的情况下，可判定正、负端发生二级安全预警，在此情况下，需要尽快处理绝缘安全性能下降问题，如检查并及时更换高压线路等。

在(K_P1或K_N1)≤100Ω/V、(K_P2或K_N2)≤100Ω/V、或(K_P或K_N)≤100Ω/V的情况下，可判定正(负)端发生三级安全预警，车子发出警报声音显示安全严重警告，切断或禁止动力电池与其他设备连接，且禁止行驶，提示驾乘人员必须排除故障方可启动行驶。若在行驶过程，则语音提示在安全路段紧急停车，待车辆停稳后，断开动力电池供电。

图6为本申请提供的车载高压绝缘状态检测系统架构图。如图6所示，主要功能模块包括：

处理器61，通过CAN通讯模块65获得车辆工作状态信息来判定执行第一工作状态检测、第二工作状态检测。

在第一工作状态时，处理器61根据车辆工作状态发送第一控制指令至信号发生模块62。

信号发生模块62，根据第一控制指令产生正负40V方波信号。

第一采样子模块611采集正、负40V方波信号，获得第一模拟信号。

模数转换器612把第一模拟信号转换为第一数字信号；

处理器61利用滤波算法降低干扰信号的影响，并把滤波后的第一数字信号进行计算处理；同时以确保发射的波形与最初设定的保持一致。

信号输出模块63，将正、负40V方波信号从车身分别注入整车高压电路，经过采样电阻R_m或者R₁、R₂流回。

反射滤波模块64，采集的正负40V方波经过采样电阻R_m或者R₁、R₂流回的信号，获得第二模拟信号。

处理器61计算第二数字信号，利用滤波算法，以降低干扰信号的影响，并把滤波后的数据进行计算处理，获得动力电池正、负极绝缘强度，判定绝缘故障等级。

CAN通讯模块65，根据绝缘故障等级发送预警信息到预警保护模块66。

CAN通讯模块65，通过信息接收与反馈模块60采集的开关开闭状态获取车辆工作状态信息，把相应的信息发送到处理器61处理，以便处理器61执行对应的控制逻辑方案。

预警保护模块66，接收到CAN通讯模块65发送的预警信息后发出相应的预警指示或者断电停车的指令。

在第二工作状态时，处理器61控制第二采样子模块613采集第一、二电阻R₁、R₂两端电压。

第二采样子模块613，采集R₁、R₂两端电压，获得第三模拟信号U₁、U₂。

模数转换器612，把第三模拟信号转换成第三数字信号。

处理器61判断U₁、U₂的关系，若U₁＞U₂，控制继电器K1闭合，K2断开，控制第二采样子模块613采集R₁两端电压U′₁、R₂两端电压U′₂，分别计算K_P或K_N的大小来确定是否满足绝缘性能要求。同理，若U₁≤U₂，则有R_P≤R_N，处理器控制继电器K2闭合，K1断开，第二采样子模块613采集R₂两端电压U″₂，采集R₁两端电压U″₁，分别计算K_P或K_N的大小来确定是否满足绝缘性能要求。

最后根据计算结果确定预警分级区间，处理器61通过CAN通讯模块65发送预警信息；预警保护模块66根据预警信息执行相应的指令。

可以理解的是，本申请的实施例中的处理器61可以是中央处理单元(centralprocessing unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signalprocessor，DSP)、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件，硬件部件或者其任意组合。通用处理器可以是微处理器，也可以是任何常规的处理器。

本申请的实施例中的方法步骤可以通过硬件的方式来实现，也可以由处理器执行软件指令的方式来实现。软件指令可以由相应的软件模块组成，软件模块可以被存放于随机存取存储器(random access memory，RAM)、闪存、只读存储器(read-only memory，ROM)、可编程只读存储器(programmable rom，PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable PROM，EPROM)、可擦除可编程只读存储器(electrically EPROM，EEPROM)、寄存器、硬盘、移动硬盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者通过所述计算机可读存储介质进行传输。所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid state disk，SSD))等。

可以理解的是，在本申请的实施例中涉及的各种数字编号仅为描述方便进行的区分，并不用来限制本申请的实施例的范围。

Claims (9)

1.一种车载高压电路绝缘状态检测方法，用于整车高压电路的绝缘检测，所述整车高压电路包括：

动力电池与底盘地之间的等效绝缘电路:动力电池；其中，所述动力电池正、负极与底盘地之间为第一、二等效绝缘电阻(R_P1)、(R_N1)；第七、第八电阻(R₇)、(R₈)，串联于所述动力电池的正、负极之间；信号发生器(U_S)，提供方波信号,所述方波信号为正、负电压信号；第一开关(S1)，所述第一开关(S1)包括第一触点(A)和第二触点(B)；所述信号发生器(U_S)的第一端与所述第一触点(A)连接，所述信号发生器(U_S)的第二端通过采样电阻(R_m)连接于所述第七电阻(R₇)、第八电阻(R₈)的中间节点；

不带电的高压线路与底盘地之间的等效绝缘电路:串联线路，包括依次串联的第三、一、二、四电阻(R₃)、(R₁)、(R₂)和(R₄)；所述串联线路的两端与所述底盘地之间为第三、四等效绝缘电阻(R_P2)、(R_N2)；所述方波信号从所述底盘地注入后，分别经由所述第三等效绝缘电阻(R_P2)、第一、三电阻(R₁)、(R₃)和第四等效绝缘电阻(R_N2)第二、四电阻(R₂)(R₄)流回；

其特征在于，所述方法包括：

动力电池与底盘地之间的等效绝缘电路的电路绝缘状态检测方法:在所述第一开关(S1)连通第一触点(A)的情况下，触发所述信号发生器(U_S)，产生方波信号从所述底盘地注入，分别经由所述第一等效绝缘电阻(R_P1)、第七电阻(R₇)和第二等效绝缘电阻(R_N1)、第八电阻(R₈)、再经由采样电阻(R_m)流回；

在所述正、负电压信号的至少一个方波周期内在所述采样电阻(R_m)两端采集反馈电压的第一值和第二值；所述第一值为在所述方波信号为正电压时刻所述采样电阻(R_m)两端的反馈电压的值，所述第二值为在所述方波信号为所述负电压信号时刻所述采样电阻(R_m)两端的反馈电压的值；

根据所述第一值和第二值获得所述采样电阻(R_m)两端的反馈电压的差值；

根据所述采样电阻(R_m)的阻值、所述反馈电压值的差值以及所述第七、第八电阻(R₇)、(R₈)阻值获得所述第一、二等效绝缘电阻(R_P1)、(R_N1)的阻值；

根据所述第一、第二等效绝缘电阻(R_P1)、(R_N1)的阻值和所述动力电池的电压的比值分别确定第一绝缘强度值；

根据所述第一绝缘强度值确定动力电池与底盘地之间的等效绝缘电路发生绝缘故障；

不带电的高压线路与底盘地之间的等效绝缘电路的电路绝缘状态检测方法:获得第一电压值和第二电压值，所述第一电压值为所述方波信号为正电压信号或负电压信号下所述第一电阻(R₁)两端的电压值，所述第二电压值为所述方波信号为正电压信号或负电压信号下第二电阻(R₂)两端的电压值；

根据所述第一电压值、第二电压值、对应的方波信号电压值和所述第三电阻(R₃)、第一电阻(R₁)、第二电阻(R₂)和第四电阻(R₄)的阻值确定所述第三、四等效绝缘电阻(R_P2)、(R_N2)的阻值；

根据所述第三、四等效绝缘电阻(R_P2)、(R_N2)的阻值和所述动力电池的电压的比值分别确定第二绝缘强度值；

根据所述第二绝缘强度值确定不带电的高压线路与底盘地之间的等效绝缘电路发生绝缘故障。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述整车高压电路还包括：

第五、第六绝缘电阻(R_P)、(R_N)，位于所述动力电池正、负极与底盘地之间，其中，所述第五绝缘电阻(R_P)由第一等效绝缘电阻(R_P1)、第三等效绝缘电阻(R_P2)等效得到，所述第六绝缘电阻(R_N)由第二等效绝缘电阻(R_N1)、第四等效绝缘电阻(R_N2)等效得到；

第二开关(S)，设置于所述动力电池的正极和所述串联线路的一端之间；

第三开关(S')，设置于所述动力电池的负极和所述串联线路的另一端之间；

在所述第二开关(S)和第三开关(S')闭合状态下，所述第一开关连通第二触点(B)的情况下，所述第一电阻(R₁)和第二电阻(R₂)的中间节点接所述底盘地；所述方法还包括：

获得第三电压值和第四电压值；所述第三电压值为所述动力电池供电状态下，第一电阻(R₁)两端电压值，所述第四电压值为所述动力电池供电状态下，所述第二电阻(R₂)两端的电压值；

分别接入第五电阻(R₅)或第六电阻(R₆)进行分流，获得第五、第六电压值；所述第五电压值为分流后所述第一电阻(R₁)两端电压值，所述第六电压值为分流后所述第二电阻(R₂)两端的电压值；

根据所述第三、第四、第五、第六电压值获得第五、第六绝缘电阻(R_P)、(R_N)电阻值；

根据所述第五、第六绝缘电阻(R_P)、(R_N)电阻值的阻值确定发生绝缘故障。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述整车高压电路还包括：第一继电器(K1)和第二继电器(K2)；

所述第五电阻通过所述第一继电器(K1)与所述第一电阻(R₁)并联；

所述第六电阻通过所述第二继电器(K2)与所述第二电阻(R₂)并联。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分别接入所述第五电阻(R₅)或第六电阻(R₆)进行分流，包括：

在所述第三电压值大于第四电压值的情况下，所述第一继电器(K1)闭合，所述第二继电器(K2)断开，接入所述第五电阻(R₅)进行分流。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分别接入所述第五电阻(R₅)或第六电阻(R₆)进行分流，包括：

在所述第四电压值大于第三电压值的情况下，所述第二继电器(K2)闭合，所述第一继电器(K1)断开，接入所述第六电阻(R₆)进行分流。

6.根据权利要求2-5之一所述的方法，其特征在于，所述根据所述第五、第六绝缘电阻(R_P)、(R_N)阻值确定发生绝缘故障，包括：

根据所述第五、第六绝缘电阻(R_P)、(R_N)的阻值确定绝缘强度的值；所述绝缘强度的值包括第五、第六绝缘强度的值；

根据所述绝缘强度的值确定发生绝缘故障。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述第五、第六绝缘电阻(R_P)、(R_N)的阻值确定绝缘强度的值，包括：

均布采集多次所述第一、二电阻(R₁)和(R₂)两端电压值，获得所述第三、第四电压值的平均值；

根据所述第三、第四电压值的平均值获得所述动力电池的电压输出值：

根据所述第五、第六绝缘电阻(R_P)、(R_N)的阻值和所述动力电池的输出值确定第五、第六绝缘强度的值。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述绝缘强度的值确定发生绝缘故障,包括：

根据所述绝缘强度的值分别确定发生绝缘故障的等级；

根据所述绝缘故障的等级确定绝缘故障，进行故障预警。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号发生器(U_S)由低压电瓶供电。

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