CN114355048B - 一种电动汽车的绝缘检测方法及*** - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电动汽车动力电池的绝缘检测方法，基于动力电池的正、负极和底盘地之间连接的电桥电路预测动力电池的正、负极对底盘地的等效绝缘电阻的阻值和等效Y电容的电容值，包括：在第一开关断开或闭合、第二开关断开或闭合的状态下，分别获取第一电阻、第二电阻上的采样电压值；采样电压值包括第一、第二、第三、第四电压值；根据第一、第二、第三、第四电压值和训练好的第一遗传优化BP神经网络，得到正、负极采样电压的第一、第二、第三、第四预测稳定值；根据正、负极采样电压的第一、第二、第三和第四预测稳定值确定正、负极等效绝缘电阻的阻值。根据正、负极等效绝缘电阻的阻值，确定正、负极等效Y电容的电容值。

Description

一种电动汽车的绝缘检测方法及***

技术领域

本申请涉及电动汽车检测领域，具体而言，涉及一种电动汽车的绝缘检测方法及***。

背景技术

电动汽车动力电池的电压范围一般在300V以上，其复杂的工作环境可能导致动力电池与车身底盘之间的绝缘性能下降，严重时还可能发生漏电、起火等安全事故，对驾乘人员的安全构成威胁。实时准确地检测电动汽车动力电池的绝缘电阻，对于提高电动汽车的安全性具有重要的意义。

由于人为设计和自身结构等因素，电动汽车的高压母线和底盘地之间存在Y电容。在绝缘电阻检测中，Y电容的充放电过程不仅会降低检测***的响应速度，还会对采样信号产生影响，导致对地的绝缘阻值的计算出现误差。

在图1所示的绝缘检测电路测试模型中，设定动力电池U＝300V，开关K3和K4控制等效Y电容Cp和Cn是否接入到电路中。

断开K3和K4，使Y电容不接入电路，测试结果如图2所示。由图可知，由于没有Y电容的干扰，采样电压是方波信号，此时用任意时刻的电压值进行绝缘电阻值计算，都能够保证计算结果的准确性。

闭合K3和K4，使Y电容接入到电路中，测试结果如图3所示。从图中可以看到，由于Y电容的存在，采样电压不再是方波信号，而是有明显的变化过程，需要一段时间才能达到平稳值。

由上述测试结果可知，在采样电压未达到平稳值时就进行绝缘电阻值的计算，会导致绝缘检测***不准确，出现误报警现象。如果等到采样电压平稳时再进行计算，会增加测量时间，降低检测***响应速度。因此，如何有效降低Y电容影响，在电压波动时快速辨识出采样电压的稳定值对绝缘电阻检测具有重要意义。

发明内容

为实现上述目的，本申请提供了一种电动汽车的绝缘检测方法及***。

第一方面，本申请提供了一种电动汽车绝缘检测方法，基于动力电池的正、负极和底盘地之间连接的电桥电路预测所述动力电池的正、负极对底盘地的等效绝缘电阻R_p和R_n的阻值和等效Y电容C_p和C_n的电容值，所述电桥电路至少包括：第一电阻R₁和第一开关K₁并联于所述动力电池的正极和底盘地之间，第二电阻R₂和第二开关K₂并联于所述动力电池的负极和底盘地之间，所述方法包括：在所述第一开关K₁断开或闭合、第二开关K₂断开或闭合的状态下，分别获取所述第一电阻R₁、第二电阻R₂上的采样电压值；所述采样电压值包括第一、第二、第三、第四电压值；根据所述第一、第二、第三、第四电压值和训练好的第一遗传优化BP神经网络，得到正、负极采样电压的第一、第二、第三、第四预测稳定值；根据所述正、负极采样电压的第一、第二、第三和第四预测稳定值确定所述动力电池的正、负极对底盘地的正、负极等效绝缘电阻R_p和R_n的阻值；根据所述正、负极等效绝缘电阻R_p和R_n的阻值和所述采样电压值，通过训练好的第二遗传优化BP神经网络确定所述动力电池的正、负极等效Y电容C_p和C_n的电容值。

作为一个优选的实施例，所述在所述第一开关K₁断开或闭合、第二开关K₂断开或闭合的状态下，分别获取所述第一电阻R₁、第二电阻R₂上的采样电压值，包括：在所述第一开关K₁闭合且第二开关K₂断开状态下，获取所述第一电阻R₁、第二电阻R₂上对应的第一、第二电压值；在所述第一开关K₁断开且第二开关K₂闭合状态下，获取所述第一电阻R₁、第二电阻R₂上对应的第三、第四电压值；其中，所述第一、第二、第三、第四电压值为在所述等效Y电容C_p和C_n影响下所述第一电阻R₁、第二电阻R₂上的采样电压。

作为一个优选的实施例，所述方法还包括：根据所述正、负极等效绝缘电阻R_p和R_n的阻值确定正、负极绝缘强度值。

作为一个优选的实施例，所述方法还包括：分别获取所述第一电阻R₁、第二电阻R₂上对应的第一、第二电压值，将所述第一和第二电压值的差值与设定值进行比较，在比较结果为所述差值大于设定值的情况下，确定存在绝缘故障。

所述根据所述等效绝缘电阻R_p和R_n的阻值，通过训练好的第二遗传优化BP神经网络确定正、负极等效Y电容C_p和C_n的电容值，包括：根据所述动力电池的正、负极对底盘地的等效绝缘电阻R_p和R_n与设定值对比，确定绝缘故障；在有绝缘故障的情况下，获取单位时间t内n次出现绝缘故障的正、负极等效绝缘电阻R_p和R_n阻值的算术平均值；n的取值为自然数；基于所述正、负极等效绝缘电阻R_p和R_n阻值的算术平均值和所述采样电压值，通过训练好的第二遗传优化BP神经网络确定正、负极等效Y电容C_p和C_n的电容值。

作为一个优选的实施例，所述方法还包括：在所述动力电池的正、负极对底盘地的等效绝缘电阻R_p和R_n的阻值之一小于设定值的情况下，确定存在绝缘故障。

作为一个优选的实施例，所述方法还包括：根据所述正、负极等效绝缘电阻R_p和R_n的阻值计算正、负极绝缘强度值；在所述动力电池的正、负极对底盘地的等效绝缘电阻R_p和R_n的阻值之一小于设定值的情况下，确定存在绝缘故障；在存在绝缘故障的情况下，获取单位时间t内n次出现绝缘故障的正、负极绝缘强度的算术平均值；根据所述正、负极绝缘强度算术平均值，确定所述绝缘故障的等级。

作为一个优选的实施例，所述根据所述等效绝缘电阻R_p和R_n的阻值，通过训练好的第二遗传优化BP神经网络确定正、负极等效Y电容C_p和C_n的电容值，包括：根据所述动力电池的正、负极对底盘地的等效绝缘电阻R_p和R_n与设定值对比，确定存在绝缘故障；在存在绝缘故障的情况下，获取单位时间t内n次出现绝缘故障的正、负极等效绝缘电阻R_p和R_n阻值的算术平均值；n的取值为自然数；基于所述正、负极等效绝缘电阻R_p和R_n阻值的算术平均值和所述采样电压值，通过训练好的第二遗传优化BP神经网络确定正、负极等效Y电容C_p和C_n的电容值。

第二方面，本申请提供了一种电动汽车的绝缘检测***，基于动力电池的正、负极和底盘地之间连接的电桥电路预测所述动力电池的正、负极对底盘地的等效绝缘电阻R_p和R_n的阻值和等效Y电容C_p和C_n的电容值，所述电桥电路至少包括：第一电阻R₁和第一开关K₁并联于所述动力电池的正极和底盘地之间，第二电阻R₂和第二开关K₂并联于所述动力电池的负极和底盘地之间，所述***至少包括：信号采集模块，用于在所述第一开关K₁断开或闭合、第二开关K₂断开或闭合的状态下，分别获取所述第一电阻R₁、第二电阻R₂上的采样电压值；所述采样电压值包括第一、第二、第三、第四电压值；数据处理模块，用于根据所述第一、第二、第三、第四电压值和训练好的第一遗传优化BP神经网络，得到正、负极采样电压的第一、第二、第三、第四预测稳定值；根据所述正、负极采样电压的第一、第二、第三和第四预测稳定值确定所述动力电池的正、负极对底盘地的正、负极等效绝缘电阻R_p和R_n的阻值；根据所述正、负极等效绝缘电阻R_p和R_n的阻值和所述采样电压值，通过训练好的第二遗传优化BP神经网络确定所述动力电池的正、负极等效Y电容C_p和C_n的电容值；控制模块，用于控制所述第一开关K₁断开或闭合、第二开关K₂断开或闭合。

作为一个优选的实施例，所述信号采集模块还包括：第一采样单元，用于在所述第一开关K₁闭合且第二开关K₂断开状态下，获取所述第一电阻R₁、第二电阻R₂上对应的第一、第二电压值；第二采样单元，用于在所述第一开关K₁断开且第二开关K₂闭合状态下，获取所述第一电阻R₁、第二电阻R₂上对应的第三、第四电压值；其中，所述第一、第二、第三、第四电压值为在所述等效Y电容C_p和C_n影响下所述第一电阻R₁、第二电阻R₂上的采样电压。

作为一个优选的实施例，所述数据处理模块还包括：绝缘强度确定单元，用于根据所述正、负极等效绝缘电阻R_p和R_n的阻值确定正、负极绝缘强度值；故障确定单元，用于分别获取所述第一电阻R₁、第二电阻R₂上对应的第一、第二电压值，将所述第一和第二电压值的差值与设定值进行比较，在比较结果为所述差值大于设定值的情况下，确定存在绝缘故障；或在所述动力电池的正、负极对底盘地的等效绝缘电阻R_p和R_n的阻值之一小于设定值的情况下，确定存在绝缘故障；故障等级确定单元，用于在存在绝缘故障的情况下，获取单位时间t内n次出现绝缘故障的正、负极绝缘强度的算术平均值；根据所述正、负极绝缘强度算术平均值，确定所述绝缘故障的等级；等效电容值预测单元，用于在存在绝缘故障的情况下，获取单位时间t内n次出现绝缘故障的正、负极等效绝缘电阻R_p和R_n阻值的算术平均值；n的取值为自然数；基于所述正、负极等效绝缘电阻R_p和R_n阻值的算术平均值和所述采样电压值，通过训练好的第二遗传优化BP神经网络确定正、负极等效Y电容C_p和C_n的电容值。

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为背景技术提供的绝缘检测电路测试模型；

图2为背景技术提供的绝缘检测电路在Y电容不接入电路的情况下测试结果的示意图；

图3为背景技术提供的绝缘检测电路在Y电容接入电路的情况下测试结果的示意图；

图4为本申请实施例提供的电动汽车的绝缘检测电路原理图；

图5为本申请实施例提供的电动汽车的绝缘检测方法的流程图；

图6为本申请实施例提供的电动汽车的绝缘检测***的框架图；

图7为本申请实施例1提供的电动汽车的绝缘检测流程图。

具体实施方式

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。

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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

图4为本申请实施例提供的电动汽车的绝缘检测电路原理图。图4所示中U为动力电池电压；R_p和R_n分别是正、负极对底盘地的等效绝缘电阻；电阻R₀、R₁、R₂与开关K₁、K₂构成电桥电路，R₁、R₂为采样电阻。电阻R₀、R₁、R₂是由一系列已知阻值的电阻串联而成。将开关K₁、K₂记为第一、第二开关。

如图4所示，在第X时刻，闭合开关K₁，断开开关K₂，采样电阻R₁、R₂两端的采样电压的预测稳定值分别为U₁₁、U₂₁；在第X+1时刻，断开开关K₁，闭合开关K₂，采集电阻R₁、R₂两端的采样电压的预测稳定值分别为U₁₂、U₂₂。可以将闭合开关K₁，断开开关K₂记为第一状态，将断开开关K₁，闭合开关K₂记为第二状态。

根据电路基本原理可得：

联立公式(1)ˉ(4)，可求解出正、负极对底盘地的等效绝缘电阻R_p和R_n为：

因此，对应的正、负极绝缘强度K_p和K_n为：

综上所述，将U₁₁、U₂₁、U₁₂、U₂₂的值代入公式(5)-(8)，计算出正、负极绝缘电阻R_p和R_n的值和对应的绝缘强度K_p和K_n的值，根据正、负极绝缘电阻R_p和R_n的值，和对应的正、负极绝缘强度K_p和K_n的值确定绝缘故障。

在一个可行的实施方式中，可以将第一状态下采样电阻R₁、R₂两端的采样电压输入到训练好的遗传优化BP神经网络A中，得到采样电压的第一、第二预测稳定值U₁₁、U₂₁；将第二状态下采样电阻R₁、R₂两端的采样电压输入到训练好的遗传优化BP神经网络A中，得到预测的采样电压的第三、第四预测稳定值U₁₂、U₂₂。

基于上述电动汽车的绝缘检测电路原理，本申请实施例提供一种电动汽车的绝缘检测方法，基于动力电池的正、负极和底盘地之间连接的电桥电路预测动力电池的正、负极对底盘地的等效绝缘电阻R_p和R_n的阻值和等效Y电容C_p和C_n的电容值，其中电桥电路至少包括：第一电阻R₁和第一开关K₁并联于动力电池的正极和底盘地之间，第二电阻R₂和第二开关K₂并联于动力电池的负极和底盘地之间；在第一开关K₁断开或闭合、第二开关K₂断开或闭合的状态下，分别获取第一电阻R₁、第二电阻R₂上的采样电压值；采样电压值包括第一、第二、第三、第四电压值；根据第一、第二、第三、第四电压值和训练好的第一遗传优化BP神经网络，得到正、负极采样电压的第一、第二、第三、第四预测稳定值U₁₁、U₂₁、U₁₂、U₂₂；根据正、负极采样电压的第一、第二、第三、第四预测稳定值确定动力电池的正、负极对底盘地的正、负极等效绝缘电阻R_p和R_n的阻值；根据正、负极等效绝缘电阻R_p和R_n的阻值和采样电压值，通过训练好的第二遗传优化BP神经网络确定动力电池的正、负极等效Y电容C_p和C_n的电容值。

图5为本申请实施例提供的电动汽车的绝缘检测方法的流程图。下面结合图4和图5对本申请实施例提供的电动汽车的绝缘检测方法进行具体的介绍。

如图5所示，本申请实施例提供的电动汽车的绝缘检测方法可以通过以下步骤S101-S107实现。

S101，采集动力电池的正、负极的采样电阻R₁和R₂上的第一、第二电压值。

在一个可以实现的实施方式中，在电桥开关处于第一状态下，获取采样电阻R₁和R₂上对应的第一、第二电压值。其中，电桥开关包括第一开关K₁和第二开关K₂，第一状态为第一开关闭合和第二开关断开。

S102，根据第一、第二电压值判断车辆是否可能发生绝缘故障，在车辆可能发生绝缘故障的条件下，执行S103-S107；否则返回执行S101-S102

在一个可以实现的实施方式中，当采样电阻R₁和R₂上对应的第一、第二电压值的电压差值小于设定阈值时，则车辆无绝缘故障，则继续采集采样电阻R₁和R₂上的电压值进行对比；当采样电阻R₁和R₂上的第一、第二电压差值大于设定值时，则车辆可能发生绝缘故障。

S103，控制改变检测电路中电桥开关的开闭状态；采集采样电阻R₁、R₂上对应的第三、第四电压值。

在一个可以实现的实施方式中，控制改变电桥开关的开闭状态，使得电桥开关由第一状态变为第二状态，在电桥开关为第二状态下，采集采样电阻R₁、R₂上对应的第三、第四电压值。其中，第二状态为第一开关断开和第二开关闭合。

S104，根据采样电阻R₁、R₂上对应的第一、第二、第三、第四采样电压值和训练好的遗传优化BP神经网络A得到采样电压的预测稳定值。可以将遗传优化BP神经网络A记为第一遗传优化BP神经网络。

在一个可以实现的实施方式中，可以将第一、第二电压值输入到训练好的遗传优化BP神经网络A中，得到采样电压的第一、第二预测稳定值U₁₁、U₂₁。

示例性地，将采样电阻R₁、R₂上对应的第一、第二电压值输入到训练好的遗传优化BP神经网络A中，得到相应的输出值，再将输出值进行反归一化处理，得到采样电压的第一、第二预测稳定值U₁₁、U₂₁。

在一个可以实现的实施方式中，可以根据第三、第四电压值和训练好的遗传优化BP神经网络A，得到采样电压的第三、第四预测稳定值U₁₂、U₂₂。

示例性地，将采样电阻R₁、R₂上对应的第三、第四电压值输入到训练好的遗传优化BP神经网络A中，得到相应的输出值，再将输出值进行反归一化处理，得到采样电压的第三、第四预测稳定值U₁₂、U₂₂。

S105，根据神经网络输出的采样电压的第一、第二、第三、第四预测稳定值U₁₁、U₂₁、U₁₂、U₂₂计算出动力电池的正、负极对底盘地的正、负极等效绝缘电阻R_p和R_n的阻值，根据R_p和R_n的阻值确定对应的绝缘强度K_p和K_n的值。

计算原理如上图4所示，计算过程如上述公式(1)-公式(8)所示，此处不再赘述。

综上所述，将采样电压的第一、第二、第三、第四预测稳定值U₁₁、U₂₁、U₁₂、U₂₂的预测值代入公式(5)-(8)，可计算出正、负极绝缘电阻R_p和R_n的阻值，根据R_p和R_n的阻值可以确定对应的绝缘强度K_p和K_n的值。

S106，根据正、负极等效绝缘电阻R_p和R_n的阻值或对应的正、负极绝缘强度K_p和K_n的值确定绝缘故障。

在一个可以实现的实施方式中，可以将R_p和R_n分别与设定的绝缘电阻值进行对比，判断电动汽车动力电池正、负极是否出现绝缘故障。若R_p和R_n的阻值均大于设定值，则车辆无绝缘故障，则继续采集电压值进行对比；若R_p和R_n之一小于设定的绝缘电阻值，说明车辆发生了绝缘故障。

在一个可以实现的实施方式中，可以将K_p和K_n的值分别与设定的绝缘强度值进行对比，判断电动汽车动力电池正、负极是否出现绝缘故障。若K_p和K_n的值均大于设定的绝缘强度值，则车辆无绝缘故障，则继续采集电压值进行对比；若K_p和K_n的值之一小于设定的绝缘强度值，说明车辆发生了绝缘故障。

在一个可以实现的实施方式中，可以将单位时间t内n次出现绝缘故障的正、负极绝缘强度K_p和K_n的值分别取算术平均值，将该算术平均值与设定绝缘强度值进行对比，确定绝缘故障等级。

示例性地，设置一级绝缘故障的阈值为1100Ω/V，二级绝缘故障的阈值为600Ω/V，即当绝缘强度大于1100Ω/V时，车辆无绝缘故障；大于600Ω/V且小于1100Ω/V时，为一级绝缘故障；小于600Ω/V时，为二级绝缘故障。

在一个可以实现的实施方式中，可以根据绝缘故障等级执行不同的故障预警操作。

示例性地，车辆无绝缘故障时，绝缘故障指示灯不亮，语言警报器处于关闭状态；当出现一级绝缘故障时，则指示灯变黄，且按较低的频率闪烁，语言警报器播报当前故障等级，并警示车内人员注意驾驶安全；当出现二级故障时，则指示灯变红，且按较快的频率闪烁，语音报警器播报当前故障等级，并警示车内人员及时进行检修。

在一个可以实现的实施方式中，出现一次故障，可以使故障预警模块上电；连续n次出现故障，根据故障等级信号进行故障预警。这样既可以提高***的响应速度，又可以降低误报警的概率。

S107，根据正、负极等效绝缘电阻R_p和R_n的阻值和采样电压值，通过训练好的第二遗传优化BP神经网络确定动力电池的正、负极等效Y电容C_p和C_n的电容值。将遗传优化BP神经网络B记为第二遗传优化BP神经网络。

在一个可以实现的实施方式中，可以获取单位时间t内n次出现绝缘故障的n个正、负极绝缘电阻R_p和R_n的值；n的取值为自然数；分别计算n次故障下正、负极绝缘电阻R_p和R_n的算术平均值；将正、负极绝缘电阻的算术平均值和采样电压数据输入训练好的遗传优化BP神经网络B，输出正、负极等效Y电容的电容值C_p和C_n的电容值。

图6为本申请实施例提供的电动汽车的绝缘检测***的框架图。如图6所示，为了避免相互之间产生干扰，根据功能不同，将绝缘检测***分成以下模块：电源模块41、控制模块42、信号采集模块43、数据处理模块44、故障预警模块45。在绝缘检测***内各模块之间设置隔离电路，减少不同信号相互干扰，保证各个模块之间信息传输的可靠性和准确性。本申请实施例提供的电动汽车的绝缘检测***的硬件设备均采用绝缘耐压性能较好的材料，防止自身出现绝缘失效。

下面结合图4、5和图6对每个模块进行具体介绍。

电源模块41，接收车辆启动开关的状态信号，根据不同的工况给控制模块42、信号采集模块43、数据处理模块44和故障预警模块45的正常工作提供所需的电能。

在一个可以实现的实施方式中，电源模块41设置有电压转换电路，以满足不同模块的供电要求。

控制模块42，接收数据处理模块44传来的故障判断信号A，根据不同的工况给信号采集模块43发出指令P1，以控制第一开关K₁断开或闭合、第二开关K₂断开或闭合的状态，对电桥开关进行控制切换状态；接收数据处理模块44传来的故障判断信号B，给电源模块41发出上电指令P2，控制电源模块41根据上电指令P2给故障预警模块45进行供电。可以将指令P1记为第一指令，将指令P2记为第二指令。

在一个可以实现的实施方式中，如图4所示，电桥开关包括第一开关K₁和第二开关K₂，控制模块42发出指令P10，控制第一开关K₁闭合和第二开关K₂断开，此时为第一状态；控制模块42在接收数据处理模块44传来的故障判断信号A后发出指令P01，控制第一开关K₁断开和第二开关K₂闭合，此时为第二状态。

在一个可以实现的实施方式中，控制模块42还可以控制指示灯，通过该指示灯对***的正常运行进行实时监控。示例性地，当电源模块41关闭时，控制模块42发出指令P3，以控制指示灯不亮；电源模块41开启后，当绝缘检测***的各模块正常工作时，控制模块42发出指令P4，以控制该指示灯常亮；当***中的某一个或多个模块运行出现故障时，控制模块42发出指令P5，以控制该指示灯闪烁。

信号采集模块43，在第一开关K₁断开或闭合、第二开关K₂断开或闭合的状态下，分别获取第一电阻R₁、第二电阻R₂上的采样电压值；采样电压值包括第一、第二、第三、第四电压值；并将采集到的电压值发送给数据处理模块44。

在一个可以实现的实施方式中，信号采集模块还包括：第一采样单元，用于在第一开关K₁闭合且第二开关K₂断开状态下，获取第一电阻R₁、第二电阻R₂上对应的第一、第二电压值；第二采样单元，用于在第一开关K₁断开且第二开关K₂闭合状态下，获取第一电阻R₁、第二电阻R₂上对应的第三、第四电压值；其中，第一、第二、第三、第四电压值为在等效Y电容C_p和C_n影响下第一电阻R₁、第二电阻R₂上的采样电压。在一个可以实现的实施方式中，信号采集模块43设置有滤波电路，以降低电路中噪声和电磁干扰，提高采样精度。

数据处理模块44，根据第一、第二、第三、第四电压值和训练好的第一遗传优化BP神经网络，得到正、负极采样电压的第一、第二、第三、第四预测稳定值；根据正、负极采样电压的第一、第二、第三和第四预测稳定值确定动力电池的正、负极对底盘地的正、负极等效绝缘电阻R_p和R_n的阻值；根据正、负极等效绝缘电阻R_p和R_n的阻值和采样电压值，通过训练好的第二遗传优化BP神经网络确定动力电池的正、负极等效Y电容C_p和C_n的电容值。

在该实施方式中,数据处理模块44根据接收到的第一电阻R₁、第二电阻R₂上对应的第一、第二电压值计算差值，将第一、第二电压值的差值与设定的电压差值进行对比，判断是否可能发生绝缘故障。示例性地，如果第一电阻R₁、第二电阻R₂上对应的第一、第二电压值差值小于设定的电压差值，则车辆无绝缘故障，如果第一电阻R₁、第二电阻R₂上对应的第一、第二电压值的差值大于设定的电压差值，则车辆可能发生绝缘故障，在车辆可能发生绝缘故障的条件下，发送故障判断信号A给控制模块42。。

在车辆可能发生绝缘故障的条件下，数据处理模块44将第一、第二电压值输入到训练好的遗传优化BP神经网络A中，得到采样电压的第一、第二预测稳定值U₁₁、U₂₁；将第三、第四电压值输入到训练好的遗传优化BP神经网络A中，得到采样电压的第三、第四预测稳定值U₁₂、U₂₂；根据第一、第二、第三、第四预测稳定值U₁₁ U₂₁ U₁₂和U₂₂计算动力电池的正、负极的绝缘电阻R_p和R_n的值和对应的绝缘强度K_p和K_n的值。计算原理如图4所示，计算过程如上述公式(1)-公式(8)所示，此处不再赘述。

在一个可以实现的实施方式中,数据处理模块44还包括故障确定单元、故障等级确定单元和等效电容值预测单元。

在一个可以实现的实施方式中，故障确定单元根据信号采集模块43传来的第一、第二电压值判断是否可能发生绝缘故障；在可能发生绝缘故障的条件下，故障判断信号A给控制模块42。

故障确定单元将计算结果R_p和R_n、K_p和K_n与设定的绝缘电阻值和对应的绝缘强度值分别进行对比，再次判断是否发生绝缘故障。在动力电池的正、负极对底盘地的等效绝缘电阻R_p和R_n的阻值之一小于设定值的情况下，确定存在绝缘故障。在确定发生绝缘故障的情况下将故障判断信号B发送给控制模块42。二次判断绝缘故障可以避免误警报。

故障等级确定单元，在存在绝缘故障的情况下，获取单位时间t内n次出现绝缘故障的正、负极绝缘强度的算术平均值；根据正、负极绝缘强度算术平均值，确定绝缘故障的等级。将故障等级信号发送给故障预警模块45。

等效电容值预测单元，在存在绝缘故障的情况下，获取单位时间t内n次出现绝缘故障的正、负极等效绝缘电阻R_p和R_n阻值的算术平均值；n的取值为自然数；基于所述正、负极等效绝缘电阻R_p和R_n阻值的算术平均值和所述采样电压值，通过训练好的第二遗传优化BP神经网络中，对输出值进行反归一化处理，得到正、负极等效Y电容C_p和C_n的预测值。

故障预警模块45，根据绝缘故障进行故障预警。

在一个可行的实施方式中,故障预警模块45接收电源模块41提供的电能，开启故障预警功能；根据数据处理模块44传来的故障等级信号，执行不同的故障预警操作。

在一个可行的实施方式中,故障预警模块45设置有声光报警电路，包含绝缘故障指示灯和语音警报器。

实施例1

图7为本申请实施例1提供的电动汽车的绝缘检测流程图。如图7所示，本申请实施例1提供的电动汽车的绝缘检测流程包括以下步骤S201-S210。

S201，绝缘检测***通过CAN总线将车辆启动开关状态信号发送给电源模块41。

S202，接收到启动开关开启信号后，电源模块41开启，给控制模块42、信号采集模块43和数据处理模块44的正常工作提供所需的电能。

此时电源模块41并没有给故障预警模块45供电，故障预警模块45处于关闭状态。当绝缘检测***的各模块正常工作时，***运行指示灯常亮；当***的某一个或多个模块运行出现故障时，则该指示灯闪烁。

S203，信号采集模块43将采样电阻上采集到的电压数据发送给数据处理模块44。此时电桥开关处于第一状态，电压数据为第一、第二电压值。

S204，数据处理模块44接收到电压数据后，先对电压数据进行比对，当正、负极采样电阻的电压差值小于设定值时，说明车辆无绝缘故障，则继续采集电压数据进行对比；当正、负极采样电阻的电压差值大于设定值时，说明车辆可能发生了绝缘故障，此时向控制模块42发送故障判断信号A。

S205，控制模块42接收到故障判断信号A后，发送开关控制指令。控制检测电路中电桥开关的开闭状态。信号采集模块43将采集到的电压数据发送给数据处理模块44。此时电桥开关处于第二状态，电压数据为第三、第四电压值。

S206，数据处理模块44将电压数据包括第一和第二、第三和第四输入到训练好的遗传优化BP神经网络A中，得到相应的输出值，再将输出值进行反归一化处理，得到对应的采样电压的第一、第二、第三和第四预测稳定值U₁₁、U₂₁、U₁₂、U₂₂。根据神经网络的预测值和公式(5)-(8)计算出正、负极绝缘电阻R_p和R_n的值和对应的绝缘强度K_p和K_n的值。将计算结果与设定值进行对比，再次判断汽车动力电池正、负极是否出现绝缘故障。若大于设定值，说明车辆无绝缘故障，则继续采集电压数据进行对比；若小于设定值，说明车辆发生了绝缘故障，此时向控制模块42发送故障判断信号B。

S207，控制模块42接收到故障判断信号B后，向电源模块41发出上电控制指令，控制电源模块41给故障预警模块45进行供电，使故障预警模块45处于上电状态。此时故障预警模块45的绝缘故障指示灯不亮，语音警报器处于关闭状态。提前给故障预警模块上电，目的是缩短故障预警的响应时间。

S208，将单位时间t内n次出现绝缘故障的绝缘强度K_p和K_n的值分别计算算术平均值，得到K_p和K_n的算术平均值。将该平均值与设定值进行对比，判断绝缘故障等级，并将故障等级信号发送给故障预警模块45。设置一级绝缘故障的阈值为1100Ω/V，二级绝缘故障的阈值为600Ω/V，即当绝缘强度大于1100Ω/V时，车辆无绝缘故障；大于600Ω/V且小于1100Ω/V时，为一级绝缘故障；小于600Ω/V时，为二级绝缘故障。可以理解的是，一次故障，故障预警模块45上电；连续n次取均值，故障预警模块响应。这样既可以提高***的响应速度，又可以降低误报警的概率。

S209，故障预警模块45接收到数据处理模块44传来的故障等级信号，并根据该信号执行不同的故障预警操作。

示例性地，车辆无绝缘故障时，绝缘故障指示灯不亮，语言警报器处于关闭状态；当出现一级绝缘故障时，则指示灯变黄，且按较低的频率闪烁，语言警报器播报当前故障等级，并警示车内人员注意驾驶安全；当出现二级故障时，则指示灯变红，且按较快的频率闪烁，语音报警器播报当前故障等级，并警示车内人员及时进行检修。

S210，将正、负极绝缘电阻R_p和R_n的值和采样电压数据输入到训练好的遗传优化BP神经网络B中，再将输出值进行反归一化处理，得到正、负极等效Y电容C_p和C_n的预测值。

本领域普通技术人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执轨道，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域普通技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执轨道的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施方式而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电动汽车的绝缘检测方法，基于动力电池的正、负极和底盘地之间连接的电桥电路预测所述动力电池的正、负极对底盘地的等效绝缘电阻(R_p)和(R_n)的阻值和等效Y电容(C_p)和(C_n)的电容值，所述电桥电路至少包括：第一电阻(R₁)和第一开关(K₁)并联于所述动力电池的正极和底盘地之间，第二电阻(R₂)和第二开关(K₂)并联于所述动力电池的负极和底盘地之间，其特征在于，所述方法包括：

在所述第一开关(K₁)断开或闭合、第二开关(K₂)断开或闭合的状态下，分别获取所述第一电阻(R₁)、第二电阻(R₂)上的采样电压值；所述采样电压值包括第一、第二、第三、第四电压值；

根据所述第一、第二、第三、第四电压值和训练好的第一遗传优化BP神经网络，得到正、负极采样电压的第一、第二、第三、第四预测稳定值；

根据所述正、负极采样电压的第一、第二、第三和第四预测稳定值确定所述动力电池的正、负极对底盘地的正、负极等效绝缘电阻(R_p)和(R_n)的阻值；

根据所述正、负极等效绝缘电阻(R_p)和(R_n)的阻值和所述采样电压值，通过训练好的第二遗传优化BP神经网络确定所述动力电池的正、负极等效Y电容(C_p)和(C_n)的电容值；

根据所述正、负极等效绝缘电阻(R_p)和(R_n)的阻值计算正、负极绝缘强度值；

在所述动力电池的正、负极对底盘地的等效绝缘电阻(R_p)和(R_n)的阻值之一小于设定值的情况下，确定存在绝缘故障；

在存在绝缘故障的情况下，获取单位时间t内n次出现绝缘故障的正、负极绝缘强度的算术平均值；

根据所述正、负极绝缘强度算术平均值，确定所述绝缘故障的等级。

2.根据权利要求1所述的电动汽车的绝缘检测方法，其特征在于，所述在所述第一开关(K₁)断开或闭合、第二开关(K₂)断开或闭合的状态下，分别获取所述第一电阻(R₁)、第二电阻(R₂)上的采样电压值，包括：

在所述第一开关(K₁)闭合且第二开关(K₂)断开状态下，获取所述第一电阻(R₁)、第二电阻(R₂)上对应的第一、第二电压值；

在所述第一开关(K₁)断开且第二开关(K₂)闭合状态下，获取所述第一电阻(R₁)、第二电阻(R₂)上对应的第三、第四电压值；

其中，所述第一、第二、第三、第四电压值为在所述等效Y电容(C_p)和(C_n)影响下所述第一电阻(R₁)、第二电阻(R₂)上的采样电压。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

分别获取所述第一电阻(R₁)、第二电阻(R₂)上对应的第一、第二电压值；

将所述第一和第二电压值的差值与设定值进行比较，在比较结果为所述差值大于设定值的情况下，确定存在绝缘故障。

4.根据权利要求1-2之一所述的方法，其特征在于，所述根据所述等效绝缘电阻(R_p)和(R_n)的阻值，通过训练好的第二遗传优化BP神经网络确定正、负极等效Y电容(C_p)和(C_n)的电容值，包括：

根据所述动力电池的正、负极对底盘地的等效绝缘电阻(R_p)和(R_n)与设定值对比，确定存在绝缘故障；

在存在绝缘故障的情况下，获取单位时间t内n次出现绝缘故障的正、负极等效绝缘电阻(R_p)和(R_n)阻值的算术平均值；n的取值为自然数；

基于所述正、负极等效绝缘电阻(R_p)和(R_n)阻值的算术平均值和所述采样电压值，通过训练好的第二遗传优化BP神经网络确定正、负极等效Y电容(C_p)和(C_n)的电容值。

5.一种电动汽车的绝缘检测***，基于动力电池的正、负极和底盘地之间连接的电桥电路预测所述动力电池的正、负极对底盘地的等效绝缘电阻(R_p)和(R_n)的阻值和等效Y电容(C_p)和(C_n)的电容值，所述电桥电路至少包括：第一电阻(R₁)和第一开关(K₁)并联于所述动力电池的正极和底盘地之间，第二电阻(R₂)和第二开关(K₂)并联于所述动力电池的负极和底盘地之间，其特征在于，所述***至少包括：

信号采集模块，用于在所述第一开关(K₁)断开或闭合、第二开关(K₂)断开或闭合的状态下，分别获取所述第一电阻(R₁)、第二电阻(R₂)上的采样电压值；所述采样电压值包括第一、第二、第三、第四电压值；

数据处理模块，用于根据所述第一、第二、第三、第四电压值和训练好的第一遗传优化BP神经网络，得到正、负极采样电压的第一、第二、第三、第四预测稳定值；根据所述正、负极采样电压的第一、第二、第三和第四预测稳定值确定所述动力电池的正、负极对底盘地的正、负极等效绝缘电阻(R_p)和(R_n)的阻值；根据所述正、负极等效绝缘电阻(R_p)和(R_n)的阻值和所述采样电压值，通过训练好的第二遗传优化BP神经网络确定所述动力电池的正、负极等效Y电容(C_p)和(C_n)的电容值；

所述数据处理模块还包括故障确定单元和故障等级确定单元；故障确定单元，用于分别获取所述第一电阻(R₁)、第二电阻(R₂)上对应的第一、第二电压值，将所述第一和第二电压值的差值与设定值进行比较，在比较结果为所述差值大于设定值的情况下，确定存在绝缘故障；或在所述动力电池的正、负极对底盘地的等效绝缘电阻(R_p)和(R_n)的阻值之一小于设定值的情况下，确定存在绝缘故障；故障等级确定单元，用于在存在绝缘故障的情况下，获取单位时间t内n次出现绝缘故障的正、负极绝缘强度的算术平均值；根据所述正、负极绝缘强度算术平均值，确定所述绝缘故障的等级；

控制模块，用于控制所述第一开关(K₁)断开或闭合、所述第二开关(K₂)断开或闭合的状态。

6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述信号采集模块还包括：

第一采样单元，用于在所述第一开关(K₁)闭合且第二开关(K₂)断开状态下，获取所述第一电阻(R₁)、第二电阻(R₂)上对应的第一、第二电压值；

第二采样单元，用于在所述第一开关(K₁)断开且第二开关(K₂)闭合状态下，获取所述第一电阻(R₁)、第二电阻(R₂)上对应的第三、第四电压值；

其中，所述第一、第二、第三、第四电压值为在所述等效Y电容(C_p)和(C_n)影响下所述第一电阻(R₁)、第二电阻(R₂)上的采样电压。

7.根据权利要求5或6所述的***，其特征在于，所述数据处理模块还包括：

绝缘强度确定单元，用于根据所述正、负极等效绝缘电阻(R_p)和(R_n)的阻值确定正、负极绝缘强度值；

等效电容值预测单元，用于在存在绝缘故障的情况下，获取单位时间t内n次出现绝缘故障的正、负极等效绝缘电阻(R_p)和(R_n)阻值的算术平均值；n的取值为自然数；基于所述正、负极等效绝缘电阻(R_p)和(R_n)阻值的算术平均值和所述采样电压值，通过训练好的第二遗传优化BP神经网络确定正、负极等效Y电容(C_p)和(C_n)的电容值。

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