CN107589302A - 一种电动车高压绝缘检测方法及其检测*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动车高压绝缘检测方法及其检测***，所述检测方法通过动力电池组给电容充电，再通过电容对绝缘电阻放电，测量电容充放电过程中电容两端的电压差，根据电容的放电电压公式计算获得或根据电压差查表获得动力电池对车身地之间的绝缘阻值。所述检测***由微控制器、绝缘检测电路、开关控制电路、电压测量电路以及通信电路组成，其中检测电路由电容、电阻和开关组成，通过闭合或断开开关，使电池组与电容之间形成电容充电回路或使电容与电池组对地车身绝缘电阻之间形成电容放电电路。本发明能够实现快速高效地检测电池高压***与车身之间的绝缘阻值，防止高压电***在绝缘故障情况下运行，以提高人车的安全性。

Description

一种电动车高压绝缘检测方法及其检测***

技术领域

本发明属于电动车辆安全检测技术领域，涉及高压绝缘检测技术，具体涉及一种电动车高压绝缘检测方法及其检测***。

背景技术

电动车的动力来源于其搭载的高压电池组，动力电池组的工作电压越高，则对电池高压***和车身***之间的绝缘性能的要求也越高。整车要求高压***与低压***必须完全隔离，防止漏电流大于人体安全电流时对人体造成伤害，或因绝缘问题影响车内控制器的性能。因此，动力电池***需要有非常可靠的绝缘性，以保证电动车辆的正常运行和使用者的安全。

现有的绝缘检测方法主要有“电阻分压法”和“电桥平衡原理法”。其中，电阻分压法是通过在高压***正负极对车身之间引入电阻，根据电阻分压的原理计算绝缘电阻阻值；而电桥平衡原理法是利用搭建的电桥结构，检测绝缘电阻低时电桥失衡产生的电压信号，进而测量绝缘电阻。

上述现有的两种绝缘检测方法中：

1、“电阻分压法”常需要引入电阻，人为造成绝缘降低，而且硬件结构比较复杂，操作及使用上不够便捷，导致检测效率降低；

2、“电桥平衡原理法”无法检测动力电池***正、负极绝缘同等下降时的情况，导致该方法在实际运用中存在局限性，检测过程存在盲区，造成检测的可靠性降低。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种电动车高压绝缘检测方法及其检测***，以实现快速高效地检测电池高压***与车身之间的绝缘阻值，防止高压电***在绝缘故障情况下运行，以提高人车的安全性。结合说明书附图，本发明的技术方案如下：

一种电动车高压绝缘检测方法，所述检测方法通过动力电池组给电容充电，再通过电容对绝缘电阻放电，测量电容充放电过程中电容两端的电压差，根据电容的放电电压公式计算获得或根据电压差查表获得动力电池对车身地之间的绝缘阻值。

实施一种电动车高压绝缘检测方法的检测***，所述测量***由微控制器、绝缘检测电路、开关控制电路、电压测量电路以及通信电路组成；

所述绝缘检测电路由电容和检测单元组成；

所述检测单元由电阻和开关串联组成；

通过闭合或断开检测单元中的开关，使动力电池组、电容以及闭合的开关所在检测单元的电阻形成闭合回路，从而实现动力电池组向电容充电；

通过闭合或断开检测单元中的开关，还能使电容、闭合的开关所在检测单元的电阻以及电池组对地车身的绝缘电阻形成闭合回路，从而实现电容向电池组对地车身的绝缘电阻放电。

进一步地，所述绝缘检测电路由第一电容和四组检测单元组成，每组检测单元由一个电阻和一个开关串联组成；

第一检测单元一端连接动力电池组的正极，另一端与第二检测单元一端相连，第二检测单元另一端连接车身地；

第三检测单元一端连接动力电池组的负极，另一端与第四检测单元一端相连，第四检测单元另一端连接车身地；

所述第一电容连接于第一检测单元和第二检测单元相连处与第三检测单元和第四检测单元相连处之间。

进一步地，所述绝缘检测电路由第一电容和四组检测单元组成，每组检测单元由一个电阻和一个开关串联组成；

第一检测单元一端连接动力电池组的正极，第二检测单元一端连接动力电池组的负极，第一检测单元另一端与第二检测单元另一端相连；

第三检测单元一端连接动力电池组的负极，另一端与第四检测单元一端相连，第四检测单元另一端连接车身地；

所述第一电容连接于第一检测单元和第二检测单元相连处与第三检测单元和第四检测单元相连处之间。

进一步地，所述绝缘检测电路由第一电容和四组检测单元组成，每组检测单元由一个电阻和一个开关串联组成；

第一检测单元一端连接动力电池组的正极，另一端与第四检测单元一端相连，第四检测单元另一端连接车身地；

第二检测单元一端连接动力电池组的正极，第三检测单元一端连接动力电池组的负极，第二检测单元另一端与第三检测单元另一端相连；

所述第一电容连接于第一检测单元和第四检测单元相连处与第二检测单元和第三检测单元相连处之间。

进一步地，所述绝缘检测电路由第一电容、第二电容和六组检测单元组成，每组检测单元由一个电阻和一个开关串联组成；

第一检测单元一端连接动力电池组的正极，另一端与第二检测单元的一端相连，第二检测单元另一端连接车身地；

第四检测单元一端连接动力电池组的负极，所述第一电容连接于第四单元另一端与第一检测单元和第二检测单元相连处；

第五检测单元一端连接动力电池组的负极，另一端与第六检测单元的一端相连，第六检测单元另一端连接车身地；

第三检测单元一端连接动力电池组的正极，所述第二电容连接于第三检测单元另一端与第五检测单元和第六检测单元相连处。

进一步地，所述微控制器根据测量量进行记录和计算，并根据需要对***其他元件进行控制；所述开关控制电路用于控制***内开关的闭合或断开；所述电压测量电路用于对***内电压进行测量；所述通信电路用于与***外部的控制器进行通信，报告绝缘电阻值等***信息。

更进一步地，所述开关为普通开关、MOS管、光耦或磁耦。

一种电动车高压绝缘检测方法，所述绝缘检测方法通过如权利要求3-5中任意一项所述的检测***实现，具体过程如下：

步骤一：断开所有检测单元的开关，绝缘检测处于初始状态；

步骤二：断开两组检测单元的开关，并闭合另外两组检测单元的开关，使动力电池组通过开关闭合的检测单元中电阻与电容之间形成回路，电容第一次充电，测量电容两端电压直至达到动力电池组电压；

步骤三：断开两组检测单元的开关，并闭合另外两组检测单元的开关，使电容、开关闭合的检测单元中电阻以及电池组一极对车身地的绝缘电阻之间形成回路，电容第一次放电，测量电容两端电压及放电时间；

步骤四：断开两组检测单元的开关，并闭合另外两组检测单元的开关，使动力电池组通过开关闭合的检测单元中电阻与电容之间再次形成回路，电容第二次充电，测量电容两端电压直至达到动力电池组电压；

步骤五：断开两组检测单元的开关，并闭合另外两组检测单元的开关，使电容、开关闭合的检测单元中电阻以及电池组另一极对车身地的绝缘电阻之间形成回路，电容第二次放电，测量电容两端电压及放电时间；

步骤六：根据电容的放电电压公式：

得到第一次放电或第二次放电后的电容两端的电压差公式：

其中：ΔU为电容充电后与放电后两端的电压差；U₀为动力电池组电压；e为自然常数；t为放电时间；C为电容的电容量；R为电容放电过程中，放电回路中的所有电阻的阻值之和；

根据上述公式进行反向推导计算，求得电容放电回路中的电池组一极对车身地的绝缘电阻，或先标定不同电压对应的绝缘阻值，根据电容两端电压差查表得到绝缘阻值。

一种电动车高压绝缘检测方法，所述绝缘检测方法通过如权利要求6所述的检测***实现，具体过程如下：

步骤一：断开所有检测单元的开关，绝缘检测处于初始状态；

步骤二：断开两组检测单元的开关，并闭合另外四组检测单元的开关，使动力电池组通过开关闭合的检测单元中电阻分别与两个电容之间形成回路，两个电容分别充电，分别测量两个电容两端电压直至达到动力电池组电压；

步骤三：闭合两组检测单元的开关，并断开另外四组检测单元的开关，使一个电容、开关闭合的检测单元中电阻以及电池组一极对车身地的绝缘电阻之间形成回路，一个电容放电，测量该电容两端电压及放电时间；

步骤四：闭合两组检测单元的开关，并断开另外四组检测单元的开关，使另一个电容、开关闭合的检测单元中电阻以及电池组另一极对车身地的绝缘电阻之间形成回路，另一个电容放电，测量该电容两端电压及放电时间；

步骤五：根据电容的放电电压公式：

得到其中一个电容放电后两端电压差公式：

其中：ΔU为放电电容充电后与放电后两端的电压差；U₀为动力电池组电压；e为自然常数；t为放电电容的放电时间；C为放电电容的电容量；R为放电电容在放电过程中，放电回路中的所有电阻的阻值之和；

根据上述公式进行反向推导计算，求得放电电容的放电回路中，电池组一极对车身地的绝缘电阻，或先标定不同电压对应的绝缘阻值，根据放电的电容两端电压差查表得到绝缘阻值。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明所述电动车高压绝缘检测方法根据电容的放电电压公式再根据各个状态测得的电容两端电压即可求出电池正极和负极对车身地的绝缘电阻值，设计原理简单、操作便捷、易实现；

2、本发明所述电动车高压绝缘检测方法通过选择合适的电容值，即可得到稳定、准确度高、响应速度快及可靠的测量结果。

3、本发明所述电动车高压绝缘检测***通过在电池组和车身地之间引入电容以及由电阻和开关组成的检测单元即可实现绝缘检测，***结构简单、成本低，易于推广应用；

4、本发明所述电动车高压绝缘检测***通过电容的充电和放电，可以分别测量电池组正极和负极对车身地的绝缘电阻值，并且在正负极绝缘同时下降时也可以实现绝缘阻值分别测量的目的，结果准确，针对性强，便于绝缘下降后车辆的诊断和维修；

5、本发明所述电动车高压绝缘检测***通过控制开关实现电容的充放电，在***关闭绝缘检测功能或断电时，所有开关断开，车辆的高低压***之间不会因检测***引入额外的绝缘电阻；

6、本发明所述电动车高压绝缘检测***中电容的充放电电压不会高于电池组电压，因此在进行绝缘检测时的电压等级与电池组相当，不会引入高于电池组电压的信号，对车辆原有高低压***影响小。

附图说明

图1为本发明所述的电动车高压绝缘检测***中的绝缘检测电路原理图(实施例一)；

图2为本发明所述的电动车高压绝缘检测***的结构框图；

图3为本发明所述的电动车高压绝缘检测方法的流程框图；

图4为本发明所述的电动车高压绝缘检测***中，绝缘检测电路的实施例二；

图5为本发明所述的电动车高压绝缘检测***中，绝缘检测电路的实施例三；

图6为本发明所述的电动车高压绝缘检测***中，绝缘检测电路的实施例四。

具体实施方式

为进一步阐述本发明的技术方案，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

实施例一：

本实施例中提供了一种电动车高压绝缘检测方法及其检测***，如图2所示，所述检测***由带有定时器的微控制器、绝缘检测电路、开关控制电路、电压测量电路以及通信电路组成；微控制器分别与绝缘检测电路、开关控制电路、电压测量电路和通信电路信号连接；其中，所述微控制器用于根据测量量进行记录和计算，以及根据需要对***其他元件进行控制；所述绝缘检测电路用于实现绝缘检测操作过程；所述开关控制电路用于控制***内开关的闭合或断开；所述电压测量电路用于对***内电压进行测量；所述通信电路用于与***外部的控制器进行通信，报告绝缘电阻值等***信息。

如图1所示，所述绝缘检测电路连接在动力电池组B和车身地GND之间，电池组正极对车身地的绝缘电阻为Rp，电池组负极对车身地的绝缘电阻为Rn，所述绝缘检测电路由第一电容C1和四组由电阻R和开关S串联组成的检测单元组成；其中，第一检测单元由第一电阻R1和第一开关S1串联组成；第二检测单元由第二电阻R2和第二开关S2串联组成；第三检测单元由第三电阻R3和第三开关S3串联组成；第四检测单元由第四电阻R4和第四开关S4串联组成；第一电阻R1的一端连接动力电池组B的正极，第一电阻R1的另一端与第一开关S1的一端连接，第一开关S1的另一端与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端与第二开关S2的一端连接，第二开关S2的另一端连接车身地GND；第三电阻R3的一端连接动力电池组B的负极，第三电阻R3的另一端与第三开关S3的一端连接，第三开关S3的另一端与第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端与第四开关S4的一端连接，第四开关S4的另一端连接车身地GND；所述第一电容C1连接于相邻的第一开关S1和第二电阻R2之间的任意一点与相邻的第三开关S3和第四电阻R4之间任意一点。

所述第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4采用普通开关、MOS管、光耦、磁耦等具有开关功能的器件。

如图3所示，根据上述电动车高压绝缘检测***，本发明所述的电动车高压绝缘检测方法如下：

步骤一：微控制器通过开关控制电路控制第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4均断开，绝缘检测处于初始状态，并准备进入第一状态；

步骤二：绝缘检测开始进行第一状态，微控制器通过开关控制电路控制第一开关S1和第三开关S3闭合，且第二开关S2和第四开关S4断开，此时，动力电池组B、第一电阻R1、第一电容C1以及第三电阻R3串联形成回路，电流从动力电池组B的正极流出，经过第一电阻R1、第一电容C1以及第三电阻R3后，流回动力电池组B的负极，第一电容C1充电；第一电容C1充电过程中，微控制器通过电压测量电路实时检测第一电容C1两端的电压，直至第一电容C1两端的电压达到动力电池电压U₀，微控制器对动力电池电压U₀进行记录，绝缘检测结束第一状态，并准备进入第二状态；

步骤三：绝缘检测开始进行第二状态，微控制器通过开关控制电路控制第一开关S1和第四开关S4闭合，且第二开关S2和第三开关S3断开，此时，第一电容C1、第一电阻R1、电池组正极对车身地绝缘电阻Rp以及第四电阻R4串联形成回路，第一电容C1放电；在电流从第一电容C1的一端流出，经过第一电阻R1、电池组正极对车身地绝缘电阻Rp和第四电阻R4后，流回第一电容C1的另一端的过程中，微控制器通过定时器检测到所经过的时间为第二状态时间t₂，微控制器通过电压测量电路检测第一电容C1两端的电压达到第二状态电压U₂，微控制器对第二状态时间t₂和第二状态电压U₂进行记录，绝缘检测结束第二状态，并准备进入第三状态；

步骤四：绝缘检测开始进行第三状态，微控制器通过开关控制电路再次控制第一开关S1和第三开关S3闭合，且第二开关S2和第四开关S4断开，此时，动力电池组B、第一电阻R1、第一电容C1以及第三电阻R3再次串联形成回路，第一电容C1再次充电；第一电容C1充电过程中，微控制器通过电压测量电路实时检测第一电容C1两端的电压，直至第一电容C1两端的电压再次达到动力电池电压U₀，微控制器对动力电池电压U₀进行记录，绝缘检测结束第三状态，并准备进入第四状态；

步骤五：绝缘检测开始进行第四状态，微控制器通过开关控制电路控制第二开关S2和第三开关S3闭合，且第一开关S1和第四开关S4断开，此时，第一电容C1、第二电阻R2、电池组负极对车身地绝缘电阻Rn以及第三电阻R3串联形成回路，第一电容C1放电；在电流从第一电容C1的一端流出，经过第二电阻R2、电池组负极对车身地绝缘电阻Rn和第三电阻R3后，流回第一电容C1的另一端的过程中，微控制器通过定时器检测到所经过的时间为第四状态时间t₃，微控制器通过电压测量电路检测第一电容C1两端的电压达到第四状态电压U₃，微控制器对第四状态时间t₃和第四状态电压U₃进行记录，绝缘检测结束第四状态，并准备进入计算和通信状态；

步骤六：进入计算和通信状态，根据电容的放电电压公式：

得到经过第一状态和第二状态后的第一电容C1两端的电压差公式为：

得到经过第三状态和第四状态后的第一电容C1两端的电压差公式为：

上述公式中：U₀为动力电池组电压；U₂为第二状态后第一电容两端电压，即前述第二状态电压；t₂为第二状态时间；U₃为第四状态后第一电容两端电压，即前述第四状态电压；t₃为第四状态时间；e为自然常数；C1为第一电容的电容量；R1为第一电阻的阻值；R2为第二电阻的阻值；R3为第三电阻的阻值；R4为第四电阻的阻值；Rp为电池组正极对车身地绝缘电阻；Rn为电池组负极对车身地绝缘电阻；

上述公式中，除Rp和Rn以外，其他量均为已知量，通过上述公式的反向推导计算即可获得电池组正极对车身地绝缘电阻Rp和电池组负极对车身地绝缘电阻Rn，进而即可检测并判断动力电池组B与车身地GND之间的绝缘状态；

微控制器通过通信电路向***外部的其他控制器报告动力电池组B的绝缘状态，通信方式为控制器局域网(CAN)总线，或串行通信接口(SCI)等。

上述步骤六中，是通过电容的放电电压公式计算出相应的绝缘电阻值，此外，还可以根据已经测得的不同状态下的电容两端电压，通过查表的方法查到不同电压对应的绝缘阻值。

实施例二：

本实施例中提供了一种电动车高压绝缘检测方法及其检测***，如图2所示，所述检测***由带有定时器的微控制器、绝缘检测电路、开关控制电路、电压测量电路以及通信电路组成；微控制器分别与绝缘检测电路、开关控制电路、电压测量电路和通信电路信号连接；其中，所述微控制器用于根据测量量进行记录和计算，以及根据需要对***其他元件进行控制；所述绝缘检测电路用于实现绝缘检测操作过程；所述开关控制电路用于控制***内开关的闭合或断开；所述电压测量电路用于对***内电压进行测量；所述通信电路用于与***外部的控制器进行通信，报告绝缘电阻值等***信息。

如图4所示，所述绝缘检测电路连接在动力电池组B和车身地GND之间，电池组正极对车身地的绝缘电阻为Rp，电池组负极对车身地的绝缘电阻为Rn，所述绝缘检测电路由第一电容C1和四组由电阻R和开关S串联组成的检测单元组成；其中，第一检测单元由第一电阻R1和第一开关S1串联组成；第二检测单元由第二电阻R2和第二开关S2串联组成；第三检测单元由第三电阻R3和第三开关S3串联组成；第四检测单元由第四电阻R4和第四开关S4串联组成；第一电阻R1的一端连接动力电池组B的正极，第一电阻R1的另一端与第一开关S1的一端连接，第二电阻R2的一端连接动力电池组B的负极，第二电阻R2的另一端与第二开关S2的一端连接，第二开关S2的另一端与第一开关S1的另一端相连，第三电阻R3的一端连接动力电池组B的负极，第三电阻R3的另一端与第三开关S3的一端连接，第三开关S3的另一端与第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端与第四开关S4的一端连接，第四开关S4的另一端连接车身地GND；所述第一电容C1连接于相邻的第一开关S1和第二开关S2之间的任意一点与相邻的第三开关S3和第四电阻R4之间任意一点。

所述第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4采用普通开关、MOS管、光耦、磁耦等具有开关功能的器件。

如图3所示，根据上述电动车高压绝缘检测***，本发明所述的电动车高压绝缘检测方法如下：

步骤一：微控制器通过开关控制电路控制第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4均断开，绝缘检测处于初始状态，并准备进入第一状态；

步骤二：绝缘检测开始进行第一状态，微控制器通过开关控制电路控制第一开关S1和第三开关S3闭合，且第二开关S2和第四开关S4断开，此时，动力电池组B、第一电阻R1、第一电容C1以及第三电阻R3串联形成回路，电流从动力电池组B的正极流出，经过第一电阻R1、第一电容C1以及第三电阻R3后，流回动力电池组B的负极，第一电容C1充电；第一电容C1充电过程中，微控制器通过电压测量电路实时检测第一电容C1两端的电压，直至第一电容C1两端的电压达到动力电池电压U₀，微控制器对动力电池电压U₀进行记录，绝缘检测结束第一状态，并准备进入第二状态；

步骤三：绝缘检测开始进行第二状态，微控制器通过开关控制电路控制第一开关S1和第四开关S4闭合，且第二开关S2和第三开关S3断开，此时，第一电容C1、第一电阻R1、电池组正极对车身地绝缘电阻Rp以及第四电阻R4串联形成回路，第一电容C1放电；在电流从第一电容C1的一端流出，经过第一电阻R1、电池组正极对车身地绝缘电阻Rp和第四电阻R4后，流回第一电容C1的另一端的过程中，微控制器通过定时器检测到所经过的时间为第二状态时间t₂，微控制器通过电压测量电路检测第一电容C1两端的电压达到第二状态电压U₂，微控制器对第二状态时间t₂和第二状态电压U₂进行记录，绝缘检测结束第二状态，并准备进入第三状态；

步骤四：绝缘检测开始进行第三状态，微控制器通过开关控制电路再次控制第一开关S1和第三开关S3闭合，且第二开关S2和第四开关S4断开，此时，动力电池组B、第一电阻R1、第一电容C1以及第三电阻R3再次串联形成回路，第一电容C1再次充电；第一电容C1充电过程中，微控制器通过电压测量电路实时检测第一电容C1两端的电压，直至第一电容C1两端的电压再次达到动力电池电压U₀，微控制器对动力电池电压U₀进行记录，绝缘检测结束第三状态，并准备进入第四状态；

步骤五：绝缘检测开始进行第四状态，微控制器通过开关控制电路控制第二开关S2和第四开关S4闭合，且第一开关S1和第三开关S3断开，此时，第一电容C1、第二电阻R2、电池组负极对车身地绝缘电阻Rn以及第四电阻R4串联形成回路，第一电容C1放电；在电流从第一电容C1的一端流出，经过第二电阻R2、电池组负极对车身地绝缘电阻Rn和第四电阻R4后，流回第一电容C1的另一端的过程中，微控制器通过定时器检测到所经过的时间为第四状态时间t₃，微控制器通过电压测量电路检测第一电容C1两端的电压达到第四状态电压U₃，微控制器对第四状态时间t₃和第四状态电压U₃进行记录，绝缘检测结束第四状态，并准备进入计算和通信状态；

步骤六：进入计算和通信状态，根据电容的放电电压公式：

得到经过第一状态和第二状态后的第一电容C1两端的电压差公式为：

得到经过第三状态和第四状态后的第一电容C1两端的电压差公式为：

上述公式中：U₀为动力电池组电压；U₂为第二状态后第一电容两端电压，即前述第二状态电压；t₂为第二状态时间；U₃为第四状态后第一电容两端电压，即前述第四状态电压；t₃为第四状态时间；e为自然常数；C1为第一电容的电容量；R1为第一电阻的阻值；R2为第二电阻的阻值；R4为第四电阻的阻值；Rp为电池组正极对车身地绝缘电阻；Rn为电池组负极对车身地绝缘电阻；

上述公式中，除Rp和Rn以外，其他量均为已知量，通过上述公式的反向推导计算即可获得电池组正极对车身地绝缘电阻Rp和电池组负极对车身地绝缘电阻Rn，进而即可检测并判断动力电池组B与车身地GND之间的绝缘状态；

微控制器通过通信电路向***外部的其他控制器报告动力电池组B的绝缘状态，通信方式为控制器局域网(CAN)总线，或串行通信接口(SCI)等。

上述步骤六中，是通过电容的放电电压公式计算出相应的绝缘电阻值，此外，还可以根据已经测得的不同状态下的电容两端电压，通过查表的方法查到不同电压对应的绝缘阻值。

实施例三：

本实施例中提供了一种电动车高压绝缘检测方法及其检测***，如图2所示，所述检测***由带有定时器的微控制器、绝缘检测电路、开关控制电路、电压测量电路以及通信电路组成；微控制器分别与绝缘检测电路、开关控制电路、电压测量电路和通信电路信号连接；其中，所述微控制器用于根据测量量进行记录和计算，以及根据需要对***其他元件进行控制；所述绝缘检测电路用于实现绝缘检测操作过程；所述开关控制电路用于控制***内开关的闭合或断开；所述电压测量电路用于对***内电压进行测量；所述通信电路用于与***外部的控制器进行通信，报告绝缘电阻值等***信息。

如图5所示，所述绝缘检测电路连接在动力电池组B和车身地GND之间，电池组正极对车身地的绝缘电阻为Rp，电池组负极对车身地的绝缘电阻为Rn，所述绝缘检测电路由第一电容C1和四组由电阻R和开关S串联组成的检测单元组成；其中，第一检测单元由第一电阻R1和第一开关S1串联组成；第二检测单元由第二电阻R2和第二开关S2串联组成；第三检测单元由第三电阻R3和第三开关S3串联组成；第四检测单元由第四电阻R4和第四开关S4串联组成；第一电阻R1的一端连接动力电池组B的正极，第一电阻R1的另一端与第一开关S1的一端连接，第一开关S1的另一端与第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端与第四开关S4的一端连接，第四开关S4的另一端连接车身地GND，第二电阻R2的一端连接动力电池组B的正极，第二电阻R2的另一端与第二开关S2的一端连接，第三电阻R3的一端连接动力电池组B的负极，第三电阻R3的另一端与第三开关S3的一端连接，第三开关S3的另一端与第二开关S2的另一端相连，所述第一电容C1连接于相邻的第二开关S2和第三开关S3之间的任意一点与相邻的第一开关S1和第四电阻R4之间任意一点。

所述第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4采用普通开关、MOS管、光耦、磁耦等具有开关功能的器件。

如图3所示，根据上述电动车高压绝缘检测***，本发明所述的电动车高压绝缘检测方法如下：

步骤一：微控制器通过开关控制电路控制第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4均断开，绝缘检测处于初始状态，并准备进入第一状态；

步骤二：绝缘检测开始进行第一状态，微控制器通过开关控制电路控制第一开关S1和第三开关S3闭合，且第二开关S2和第四开关S4断开，此时，动力电池组B、第一电阻R1、第一电容C1以及第三电阻R3串联形成回路，电流从动力电池组B的正极流出，经过第一电阻R1、第一电容C1以及第三电阻R3后，流回动力电池组B的负极，第一电容C1充电；第一电容C1充电过程中，微控制器通过电压测量电路实时检测第一电容C1两端的电压，直至第一电容C1两端的电压达到动力电池电压U₀，微控制器对动力电池电压U₀进行记录，绝缘检测结束第一状态，并准备进入第二状态；

步骤三：绝缘检测开始进行第二状态，微控制器通过开关控制电路控制第二开关S2和第四开关S4闭合，且第一开关S1和第三开关S3断开，此时，第一电容C1、第四电阻R4、电池组正极对车身地绝缘电阻Rp以及第二电阻R2串联形成回路，第一电容C1放电；在电流从第一电容C1的一端流出，经过第四电阻R4、电池组正极对车身地绝缘电阻Rp和第二电阻R2后，流回第一电容C1的另一端的过程中，微控制器通过定时器检测到所经过的时间为第二状态时间t₂，微控制器通过电压测量电路检测第一电容C1两端的电压达到第二状态电压U₂，微控制器对第二状态时间t₂和第二状态电压U₂进行记录，绝缘检测结束第二状态，并准备进入第三状态；

步骤四：绝缘检测开始进行第三状态，微控制器通过开关控制电路再次控制第一开关S1和第三开关S3闭合，且第二开关S2和第四开关S4断开，此时，动力电池组B、第一电阻R1、第一电容C1以及第三电阻R3再次串联形成回路，第一电容C1再次充电；第一电容C1充电过程中，微控制器通过电压测量电路实时检测第一电容C1两端的电压，直至第一电容C1两端的电压再次达到动力电池电压U₀，微控制器对动力电池电压U₀进行记录，绝缘检测结束第三状态，并准备进入第四状态；

步骤五：绝缘检测开始进行第四状态，微控制器通过开关控制电路控制第三开关S3和第四开关S4闭合，且第一开关S1和第二开关S2断开，此时，第一电容C1、第四电阻R4、电池组负极对车身地绝缘电阻Rn以及第三电阻R3串联形成回路，第一电容C1放电；在电流从第一电容C1的一端流出，经过第四电阻R4、电池组负极对车身地绝缘电阻Rn和第三电阻R3后，流回第一电容C1的另一端的过程中，微控制器通过定时器检测到所经过的时间为第四状态时间t₃，微控制器通过电压测量电路检测第一电容C1两端的电压达到第四状态电压U₃，微控制器对第四状态时间t₃和第四状态电压U₃进行记录，绝缘检测结束第四状态，并准备进入计算和通信状态；

步骤六：进入计算和通信状态，根据电容的放电电压公式：

得到经过第一状态和第二状态后的第一电容C1两端的电压差公式为：

得到经过第三状态和第四状态后的第一电容C1两端的电压差公式为：

上述公式中：U₀为动力电池组电压；U2为第二状态后第一电容两端电压，即前述第二状态电压；t₂为第二状态时间；U₃为第四状态后第一电容两端电压，即前述第四状态电压；t₃为第四状态时间；e为自然常数；C1为第一电容的电容量；R2为第二电阻的阻值；R3为第三电阻的阻值；R4为第四电阻的阻值；Rp为电池组正极对车身地绝缘电阻；Rn为电池组负极对车身地绝缘电阻；

上述公式中，除Rp和Rn以外，其他量均为已知量，通过上述公式的反向推导计算即可获得电池组正极对车身地绝缘电阻Rp和电池组负极对车身地绝缘电阻Rn，进而即可检测并判断动力电池组B与车身地GND之间的绝缘状态；

微控制器通过通信电路向***外部的其他控制器报告动力电池组B的绝缘状态，通信方式为控制器局域网(CAN)总线，或串行通信接口(SCI)等。

上述步骤六中，是通过电容的放电电压公式计算出相应的绝缘电阻值，此外，还可以根据已经测得的不同状态下的电容两端电压，通过查表的方法查到不同电压对应的绝缘阻值。

实施例四：

本实施例中提供了一种电动车高压绝缘检测方法及其检测***，如图2所示，所述检测***由带有定时器的微控制器、绝缘检测电路、开关控制电路、电压测量电路以及通信电路组成；微控制器分别与绝缘检测电路、开关控制电路、电压测量电路和通信电路信号连接；其中，所述微控制器用于根据测量量进行记录和计算，以及根据需要对***其他元件进行控制；所述绝缘检测电路用于实现绝缘检测操作过程；所述开关控制电路用于控制***内开关的闭合或断开；所述电压测量电路用于对***内电压进行测量；所述通信电路用于与***外部的控制器进行通信，报告绝缘电阻值等***信息。

如图6所示，所述绝缘检测电路连接在动力电池组B和车身地GND之间，电池组正极对车身地的绝缘电阻为Rp，电池组负极对车身地的绝缘电阻为Rn，所述绝缘检测电路由第一电容C1、第二电容C2和六组由电阻R和开关S串联组成的检测单元组成；其中，第一检测单元由第一电阻R1和第一开关S1串联组成；第二检测单元由第二电阻R2和第二开关S2串联组成；第三检测单元由第三电阻R3和第三开关S3串联组成；第四检测单元由第四电阻R4和第四开关S4串联组成；第五检测单元由第五电阻R5和第五开关S5串联组成；第六检测单元由第六电阻R6和第四开关S6串联组成；第一电阻R1的一端连接动力电池组B的正极，第一电阻R1的另一端与第一开关S1的一端连接，第一开关S1的另一端与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端与第二开关S2的一端连接，第二开关S2的另一端连接车身地GND，第四电阻R4的一端连接动力电池组B的负极，第四电阻R4的另一端与第四开关S4的一端连接，所述第一电容C1连接于相邻的第一开关S1和第二电阻R2之间的任意一点与第四开关S4的另一端；第五电阻R5的一端连接动力电池组B的负极，第五电阻R5的另一端与第五开关S5的一端连接，第五开关S5的另一端连接第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端与第六开关S6的一端连接，第六开关S6的另一端连接车身地GND，第三电阻R3的一端连接动力电池组B的正极，第三电阻R3的另一端与第三开关S3的一端连接，所述第二电容C2连接于相邻的第五开关S5和第六电阻R6之间的任意一点与第三开关S3的另一端；

所述第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5和第六开关S6采用普通开关、MOS管、光耦、磁耦等具有开关功能的器件。

根据上述电动车高压绝缘检测***，本发明所述的电动车高压绝缘检测方法如下：

步骤一：微控制器通过开关控制电路控制第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5和第六开关S6均断开，绝缘检测处于初始状态，并准备进入第一状态；

步骤二：绝缘检测开始进行第一状态，微控制器通过开关控制电路控制第一开关S1、第四开关S4、第三开关S3和第五开关S5闭合，且第二开关S2和第六开关S6断开，此时，动力电池组B、第一电阻R1、第一电容C1以及第四电阻R4串联形成回路，电流从动力电池组B的正极流出，经过第一电阻R1、第一电容C1以及第四电阻R4后，流回动力电池组B的负极，第一电容C1充电；动力电池组B、第三电阻R3、第二电容C2以及第五电阻R5串联形成回路，电流从动力电池组B的正极流出，经过第三电阻R3、第二电容C2以及第五电阻R5后，流回动力电池组B的负极，第二电容C2充电；第一电容C1和第二电容C2充电过程中，微控制器通过电压测量电路实时检测第一电容C1和第二电容C2两端的电压，直至第一电容C1和第二电容C2两端的电压均达到动力电池电压U₀，微控制器对动力电池电压U₀进行记录，绝缘检测结束第一状态，并准备进入第二状态；

步骤三：绝缘检测开始进行第二状态，微控制器通过开关控制电路控制第二开关S2和第四开关S4闭合，且第一开关S1、第三开关S3、第五开关S5和第六开关S6断开，此时，第一电容C1、第二电阻R2、电池组负极对车身地绝缘电阻Rn以及第四电阻R4串联形成回路，第一电容C1放电；在电流从第一电容C1的一端流出，经过第二电阻R2、电池组负极对车身地绝缘电阻Rn和第四电阻R4后，流回第一电容C1的另一端的过程中，微控制器通过定时器检测到所经过的时间为第二状态时间t₂，微控制器通过电压测量电路检测第一电容C1两端的电压达到第二状态电压U₂，微控制器对第二状态时间t₂和第二状态电压U₂进行记录，绝缘检测结束第二状态，并准备进入第三状态；

步骤四：绝缘检测开始进行第三状态，微控制器通过开关控制电路控制第三开关S3和第六开关S6闭合，且第一开关S1、第二开关S2、第四开关S4和第五开关S5断开，此时，第二电容C2、第三电阻R3、电池组正极对车身地绝缘电阻Rp以及第四电阻R6串联形成回路，第二电容C2放电；在电流从第二电容C2的一端流出，经过第三电阻R3、电池组正极对车身地绝缘电阻Rp和第六电阻R6后，流回第二电容C2的另一端的过程中，微控制器通过定时器检测到所经过的时间为第三状态时间t₃，微控制器通过电压测量电路检测第二电容C2两端的电压达到第三状态电压U₃，微控制器对第三状态时间t₃和第三状态电压U₃进行记录，绝缘检测结束第三状态，并准备进入计算和通信状态；

步骤五：进入计算和通信状态，根据电容的放电电压公式：

得到经过第一状态和第二状态后的第一电容C1两端的电压差公式为：

得到经过第一状态和第三状态后的第二电容C2两端的电压差公式为：

上述公式中：U₀为动力电池组电压；U2为第二状态后第一电容两端电压，即前述第二状态电压；t₂为第二状态时间；U₃为第三状态后第二电容两端电压，即前述第三状态电压；t₃为第三状态时间；e为自然常数；C1为第一电容的电容量；C2为第二电容的电容量；R2为第二电阻的阻值；R3为第三电阻的阻值；R4为第四电阻的阻值；R6为第六电阻的阻值；Rp为电池组正极对车身地绝缘电阻；Rn为电池组负极对车身地绝缘电阻；

上述公式中，除Rp和Rn以外，其他量均为已知量，通过上述公式的反向推导计算即可获得电池组正极对车身地绝缘电阻Rp和电池组负极对车身地绝缘电阻Rn，进而即可检测并判断动力电池组B与车身地GND之间的绝缘状态；

微控制器通过通信电路向***外部的其他控制器报告动力电池组B的绝缘状态，通信方式为控制器局域网(CAN)总线，或串行通信接口(SCI)等。

上述步骤五中，是通过电容的放电电压公式计算出相应的绝缘电阻值，此外，还可以根据已经测得的不同状态下的电容两端电压，通过查表的方法查到不同电压对应的绝缘阻值。

Claims (10)

1.一种电动车高压绝缘检测方法，其特征在于：

所述检测方法通过动力电池组给电容充电，再通过电容对绝缘电阻放电，测量电容充放电过程中电容两端的电压差，根据电容的放电电压公式计算获得或根据电压差查表获得动力电池对车身地之间的绝缘阻值。

2.实施如权利要求1所述一种电动车高压绝缘检测方法的检测***，其特征在于：

所述测量***由微控制器、绝缘检测电路、开关控制电路、电压测量电路以及通信电路组成；

所述绝缘检测电路由电容和检测单元组成；

所述检测单元由电阻和开关串联组成；

通过闭合或断开检测单元中的开关，使动力电池组、电容以及闭合的开关所在检测单元的电阻形成闭合回路，从而实现动力电池组向电容充电；

通过闭合或断开检测单元中的开关，还能使电容、闭合的开关所在检测单元的电阻以及电池组对车身地的绝缘电阻形成闭合回路，从而实现电容向电池组对车身地的绝缘电阻放电。

3.如权利要求2所述实施一种电动车高压绝缘检测方法的检测***，其特征在于：

所述绝缘检测电路由第一电容和四组检测单元组成，每组检测单元由一个电阻和一个开关串联组成；

第一检测单元一端连接动力电池组的正极，另一端与第二检测单元一端相连，第二检测单元另一端连接车身地；

第三检测单元一端连接动力电池组的负极，另一端与第四检测单元一端相连，第四检测单元另一端连接车身地；

所述第一电容连接于第一检测单元和第二检测单元相连处与第三检测单元和第四检测单元相连处之间。

4.如权利要求2所述实施一种电动车高压绝缘检测方法的检测***，其特征在于：

所述绝缘检测电路由第一电容和四组检测单元组成，每组检测单元由一个电阻和一个开关串联组成；

第一检测单元一端连接动力电池组的正极，第二检测单元一端连接动力电池组的负极，第一检测单元另一端与第二检测单元另一端相连；

第三检测单元一端连接动力电池组的负极，另一端与第四检测单元一端相连，第四检测单元另一端连接车身地；

所述第一电容连接于第一检测单元和第二检测单元相连处与第三检测单元和第四检测单元相连处之间。

5.如权利要求2所述实施一种电动车高压绝缘检测方法的检测***，其特征在于：

所述绝缘检测电路由第一电容和四组检测单元组成，每组检测单元由一个电阻和一个开关串联组成；

第一检测单元一端连接动力电池组的正极，另一端与第四检测单元一端相连，第四检测单元另一端连接车身地；

第二检测单元一端连接动力电池组的正极，第三检测单元一端连接动力电池组的负极，第二检测单元另一端与第三检测单元另一端相连；

所述第一电容连接于第一检测单元和第四检测单元相连处与第二检测单元和第三检测单元相连处之间。

6.如权利要求2所述实施一种电动车高压绝缘检测方法的检测***，其特征在于：

所述绝缘检测电路由第一电容、第二电容和六组检测单元组成，每组检测单元由一个电阻和一个开关串联组成；

第一检测单元一端连接动力电池组的正极，另一端与第二检测单元的一端相连，第二检测单元另一端连接车身地；

第四检测单元一端连接动力电池组的负极，所述第一电容连接于第四单元另一端与第一检测单元和第二检测单元相连处；

第五检测单元一端连接动力电池组的负极，另一端与第六检测单元的一端相连，第六检测单元另一端连接车身地；

第三检测单元一端连接动力电池组的正极，所述第二电容连接与第三检测单元另一端与第五检测单元和第六检测单元相连处。

7.如权利要求2所述实施一种电动车高压绝缘检测方法的检测***，其特征在于：

所述微控制器根据测量量进行记录和计算，并根据需要对***其他元件进行控制；所述开关控制电路用于控制***内开关的闭合或断开；所述电压测量电路用于对***内电压进行测量；所述通信电路用于与***外部的控制器进行通信，报告绝缘电阻值。

8.如权利要求2-6中任意一项所述实施一种电动车高压绝缘检测方法的检测***，其特征在于：

所述开关为普通开关、MOS管、光耦或磁耦。

9.如权利要求1所述一种电动车高压绝缘检测方法，其特征在于：

所述绝缘检测方法通过如权利要求3-5中任意一项所述的检测***实现，具体过程如下：

步骤一：断开所有检测单元的开关，绝缘检测处于初始状态；

步骤二：断开两组检测单元的开关，并闭合另外两组检测单元的开关，使动力电池组通过开关闭合的检测单元中电阻与电容之间形成回路，电容第一次充电，测量电容两端电压直至达到动力电池组电压；

步骤三：断开两组检测单元的开关，并闭合另外两组检测单元的开关，使电容、开关闭合的检测单元中电阻以及电池组一极对车身地的绝缘电阻之间形成回路，电容第一次放电，测量电容两端电压及放电时间；

步骤四：断开两组检测单元的开关，并闭合另外两组检测单元的开关，使动力电池组通过开关闭合的检测单元中电阻与电容之间再次形成回路，电容第二次充电，测量电容两端电压直至达到动力电池组电压；

步骤五：断开两组检测单元的开关，并闭合另外两组检测单元的开关，使电容、开关闭合的检测单元中电阻以及电池组另一极对车身地的绝缘电阻之间形成回路，电容第二次放电，测量电容两端电压及放电时间；

步骤六：根据电容的放电电压公式：

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得到第一次放电或第二次放电后的电容两端的电压差公式：

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其中：ΔU为电容充电后与放电后两端的电压差；U₀为动力电池组电压；e为自然常数；t为放电时间；C为电容的电容量；R为电容放电过程中，放电回路中的所有电阻的阻值之和；

根据上述公式进行反向推导计算，求得电容放电回路中的电池组一极对车身地的绝缘电阻，或先标定不同电压对应的绝缘阻值，根据电容两端电压差查表得到绝缘阻值。

10.如权利要求1所述一种电动车高压绝缘检测方法，其特征在于：

所述绝缘检测方法通过如权利要求6所述的检测***实现，具体过程如下：

步骤一：断开所有检测单元的开关，绝缘检测处于初始状态；

步骤二：断开两组检测单元的开关，并闭合另外四组检测单元的开关，使动力电池组通过开关闭合的检测单元中电阻分别与两个电容之间形成回路，两个电容分别充电，分别测量两个电容两端电压直至达到动力电池组电压；

步骤三：闭合两组检测单元的开关，并断开另外四组检测单元的开关，使一个电容、开关闭合的检测单元中电阻以及电池组一极对车身地的绝缘电阻之间形成回路，一个电容放电，测量该电容两端电压及放电时间；

步骤四：闭合两组检测单元的开关，并断开另外四组检测单元的开关，使另一个电容、开关闭合的检测单元中电阻以及电池组另一极对车身地的绝缘电阻之间形成回路，另一个电容放电，测量该电容两端电压及放电时间；

步骤五：根据电容的放电电压公式：

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得到其中一个电容放电后两端电压差公式：

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其中：ΔU为放电电容充电后与放电后两端的电压差；U₀为动力电池组电压；e为自然常数；t为放电电容的放电时间；C为放电电容的电容量；R为放电电容在放电过程中，放电回路中的所有电阻的阻值之和；

根据上述公式进行反向推导计算，求得放电电容的放电回路中，电池组一极对车身地的绝缘电阻，或先标定不同电压对应的绝缘阻值，根据放电的电容两端电压差查表得到绝缘阻值。