专利名称：一种电动车辆的绝缘监测装置及方法
ー种电动车辆的绝缘监测装置及方法
技术领域：
本发明涉及绝缘监测领域，特别是涉及ー种电动车辆的绝缘监测装置及方法。背景技木触电对人体的危害程度，主要取决于通过人体电流的大小和通电时间的长短。我国规定安全电压额定值的等级为42伏、36伏、24伏、12伏、6伏。行业规定安全电压为36伏，安全电流为10mA，当电气设备采用的电压超过安全电压时，必须按照规定采取防止直接接触带电体的保护措施。 电动车辆作为一种节能环保的交通工具，在本世纪得到了长足的发展。由于电动车辆所采用的动カ部分的驱动电压大部分都在36VDC (VOLT Direct Current)以上，有的高达500VDC，远远超过安全电压的级别，因此，电动车辆的动カ系统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。一般的，使用不导电的物质将带电体隔离或包裹起来以提高绝缘性，并防止触电。良好绝缘性可以保证电气设备与线路的安全运行。绝缘电阻是电气设备和电气线路最基本的绝缘指标。但是，影响绝缘电阻的因素很多，如绝缘层破裂、空气潮湿、带有导电性粉尘、加大与带电体的接触面积和压力以及潮湿油污等情况，均能使电气部件绝缘性能降低。请參考图I所示，其为电动车辆动カ系统100的电路示意图。所述电动车辆动力系统100包括电池组Vb、电容C、控制电路110和电机M。所述电池组Vb为车辆的能量来源，一般电压有48V、60V、72V，甚至400V，因此电动车辆动力系统又称之为动カ高压系统，该动力高压系统的电流形成的回路可以称之为动カ高压回路。电容C的一端连接电池组Vb的正极，另一端连接电池组Vb的负极，所述控制电路110通过母线LI和母线L2分别与电池组Vb的正极和负极相连，所述电容C为电机M的运行提供无功电流以降低主接触器直接吸合时对主触点的损伤。所述控制电路110作为能量转换的控制开关，控制电池组Vb提供给电机M的电能。电机M为机电转换装置，将电能转换为机械能。请參考图2A所示，其为当动力系统绝缘性能处于正常状态时，动カ高压回路210与整车低压回路220的电路示意图，其中整车低压回路220是指车辆控制系统的电路回路，其电压为12V左右的低压。所述动カ高压回路210和所述整车低压回路220各自形成独立的电流通道，两个回路之间的绝缘电阻足够大，可以认为两个回路处于绝缘状态。请參考图2B所示，其为当动力系统绝缘性能处于ー种非正常状态时，所述动カ高压回路210与整车低压回路220的电路示意图。此时，两个回路可能在某一个点上出现了电气连接，比如节点A与节点A’电性连接，在这种情况下，只要及时处理，一般不会出现器件损坏或者意外事故。请參考图2C所示，其为当动力系统绝缘性能处于另ー种非正常状态时，所述动カ高压回路210与整车低压回路220的电路示意图。其表示两个回路中有两处于电气连接状态，比如节点A与节点A’电性连接，节点B与节点B’电性连接，此时所述动カ高压回路210会对所述整车低压回路220的器件产生压降，该压降会导致所述低压回路出现器件损毁或者整车出现意外，比如，如果与人体形成回路则有可能出现人身安全事故，因此，有必要对电动车辆的动力系统进行绝缘监測。因此，有必要提出一种改进的技术方案来解决上述问题。

发明内容本发明的目的之ー在于提供ー种电动车辆的绝缘监测装置，其可以监测动カ系统的绝缘情況，从而保证系统安全。本发明的目的之ニ在于提供ー种电动车 辆的绝缘监测方法，其可以监测动カ系统的绝缘情況，从而保证系统的安全。为了实现上述目的，根据本发明的一方面，本发明提出ー种电动车辆的绝缘监测装置，其包括电动车辆动カ系统，在所述电动车辆动カ系统的电路回路中设置有第一绝缘检测点和第二绝缘检测点。所述绝缘监测装置还包括绝缘监测模块，所述绝缘监测模块包括第一电阻、第二电阻、第一检测控制端ロ、第二检测控制端ロ、第一ニ极管、第二ニ极管、第一检测电源和第二检测电源。其中第一检测控制端ロ的第一连接端与第一绝缘检测点相连接，该第一检测控制端ロ的第二连接端经由第一电阻连接第一检测电源的负极，第一检测电源的正极与第一ニ极管的正极相连，第一ニ极管的负极与第一检测控制端ロ的第二连接端相连，第二检测控制端ロ的第一连接端与第二绝缘检测点相连，该第二检测控制端ロ的第二连接端经由第二电阻连接第二检测电源的正极，第二检测电源的负极与第二ニ极管的负极相连，第二ニ极管的正极与第二检测控制端ロ的第二连接端相连。进ー步的，所述电动车辆动カ系统包括电池组、电容、控制电路和电机，电池组的正极为第一绝缘检测点，电池组的负极为第二绝缘检测点，第一检测电源的负极接地，第二检测电源的正极接地。进ー步的，第一检测控制端口和第二检测控制端口受控制信号的控制在关断状态和闭合状态之间切換，第一检测电源和第二检测电源受控制信号的控制在启动状态和停止状态之间切換。进ー步的，所述绝缘监测模块执行下述动作闭合第一检测控制端口和第二检测控制端ロ，停止第一检测电源和第二检测电源，检测第一电阻两端的电压以得到第一检测电压，检测第二电阻两端的电压以得到第二检测电压，闭合第一检测控制端ロ，关断第二检测控制端ロ，启动第一检测电源，停止第二检测电源，检测第一电阻两端的电压以得到第三检测电压，检测第一检测电源的电流以得到第一检测电流，关断第一检测控制端ロ，闭合第ニ检测控制端ロ，停止第一检测电源，启动第二检测电源，检测第二电阻两端的电压以得到第四检测电压，检测第二检测电源的电流以得到第二检测电流。进ー步的，所述绝缘监测模块根据第一检测电流、第二检测电流、第一检测电压、第二检测电压、第三检测电压和/或第四检测电压得到第一绝缘检测点对地的第一绝缘电阻和第二绝缘检测点对地的第二绝缘电阻的电阻值。更进一歩的，计算每个绝缘电阻的每伏电阻值，在两个绝缘电阻中的每伏特电阻值中的ー个小于预定阈值时，则绝缘监测装置报警并切断电源。进ー步的，所述绝缘监测模块判定第一检测电压和第二检测电压之和是否等于电池组的电压，若是，则绝缘检测结果成立，否则，绝缘检测结果不成立。根据本发明的一方面，本发明提出ー种电动车辆的绝缘监测方法，其用于上述绝缘监测装置中，其包括闭合第一检测控制端ロ和第二检测控制端ロ，停止第一检测电源和第二检测电源，检测第一电阻两端的电压以得到第一检测电压，检测第二电阻两端的电压以得到第二检测电压；闭合第一检测控制端ロ，关断第二检测控制端ロ，启动第一检测电源，停止第二检测电源，检测第一电阻两端的电压以得到第三检测电压，检测第一检测电源的电流以得到第一检测电流。关断第一检测控制端ロ，闭合第二检测控制端ロ，停止第一检测电源，启动第二检测电源，检测第二电阻两端的电压以得到第四检测电压，检测第二检测电源的电流以得到第二检测电流。 进ー步的，所述绝缘监测方法还包括根据第一检测电流、第二检测电流、第一检测电压、第二检测电压、第三检测电压和/或第四检测电压得到第一绝缘检测点对地的第一绝缘电阻和第二绝缘检测点对地的第二绝缘电阻的电阻值。进ー步的，所述绝缘监测方法还包括计算每个绝缘电阻的每伏电阻值，在两个绝缘电阻中的每伏特电阻值中的ー个小于预定阈值时，则报警并切断电源。与现有技术相比，在本发明中通过在电动车辆中设置绝缘监测模块，该绝缘监测模块可以检测车辆的动カ高压回路中的绝缘检测点与车身之间的绝缘电阻，从而实现检测动カ系统的绝缘情况，进而保证系统的安全。

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中图I为电动车辆动カ系统的电路示意图；图2A为当动力系统绝缘性能处于正常状态时，动カ高压回路与整车低压回路的电路^^意图；图2B为当动力系统绝缘性能处于ー种非正常状态时，动カ高压回路与整车低压回路的电路不意图；图2C为当动力系统绝缘性能处于另ー种非正常状态时，所述动カ高压回路与整车低压回路的电路示意图；图3为本发明中的电动车辆绝缘监测装置在一个实施例中的电路图；图4A为图3中的绝缘监测装置在第一种工作状态下的检测回路示意图；图4B为图3中的绝缘监测装置在第二种工作状态下的检测回路示意图；图4C为图3中的绝缘监测装置在第三种工作状态下的检测回路示意；和图5为本发明中的电动车辆绝缘监测方法在一个实施例中的流程示意图。
具体实施方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进ー步详细的说明。本文中的“连接”、“相接”、“接至”等涉及到电性连接的词均可以表示直接或间接电性连接。此处所称的“ー个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少ー个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。本发明提供了ー种电动车辆的绝缘监测装置，其通过在电动车辆中设置绝缘监测模块，该绝缘监测模块可以检测车辆的动カ高压回路中的绝缘检测点与车身之间的绝缘电阻，从而确定动カ高压系统的绝缘情况，进而保证系统的安全。请參考图3所示，其为本发明中的电动车辆的绝缘监测装置在一个实施例中的电路图。所述电动车辆的绝缘监测装置包括电动车辆 动カ系统310和绝缘监测模块320。所述电动车辆动カ系统310也包括有电池组Vb、电容C、控制电路110和电机M。所述电池组Vb为车辆的能量来源，一般电压有48V、60V、72V，甚至400V，因此电动车辆动力系统又称之为动カ高压系统，该动力高压系统的电流形成的回路可以称之为动カ高压回路。电容C的一端连接电池组Vb的正极，另一端连接电池组Vb的负极，所述控制电路110通过母线LI和母线L2分别与电池组Vb的正极和负极相连，所述电容C为电机M的运行提供无功电流以降低主接触器直接吸合时对主触点的损伤。所述控制电路110作为能量转换的控制开关，控制电池组Vb提供给电机M的电能。电机M为机电转换装置，将电能转换为机械能。所述绝缘监测模块320可以检测电动车辆动カ系统形成的动カ高压回路中的各个绝缘检测点与车身之间的绝缘电阻，通过该绝缘电阻来判断该绝缘检测点相对于车身的绝缘情況。通常绝缘检测点可以设在电池组部分，比如电池组的正极和负极各设一个绝缘检测点，也可以设在电机部分，比如电机的两个电连接端各设ー个绝缘检测点。在图3所示的实施例中，动カ系统310中的节点E(电池组的正极)和节点F(电池组的负极)为两个绝缘检测点，所述绝缘监测模块320可作为独立的系统挂在动カ系统310的两个绝缘检测点之间。所述绝缘监测模块320包括第一电阻ROl、第二电阻R02、第一检测控制端ロ Kl、第ニ检测控制端ロ K2、第一ニ极管D1、第二ニ极管D2、第一检测电源Tl和第二检测电源T2。其中第一检测控制端ロ Kl的第一连接端为绝缘监测模块320的第一检测端，该第ー检测端与电动车辆动力系统中的ー个绝缘检测点相连，比如节点E,该第一检测控制端ロKl的第二连接端经由第一电阻ROl连接第一检测电源Tl的负极，第一检测电源Tl的正极与第一ニ极管Dl的正极相连，第一ニ极管Dl的负极与第一检测控制端ロ Kl的第二连接端相连，第一检测电源Tl的负极接地。第二检测控制端ロ K2的第一连接端为绝缘监测模块320的第二检测端，该第二检测端与电动车辆动カ系统中的另ー个绝缘检测点相连，比如节点F，该第二检测控制端ロK2的第二连接端经由第二电阻R02连接第二检测电源T2的正极，第二检测电源T2的负极与第二ニ极管D2的负极相连，第二ニ极管D2的正极与第二检测控制端ロ K2的第二连接端相连，第二检测电源T2的正极接地。第一检测控制端ロ Kl和第二检测控制端ロ K2受控制信号的控制在关断状态和闭合状态之间切換，第一检测电源Tl和第二检测电源T2受控制信号的控制在启动状态和停止状态之间切換。
图3中等效电阻R+为绝缘检测点E (电池组Vb的正极)与车身(对地)的绝缘电阻，其可以称之为第一绝缘电阻R+，等效电阻R-为绝缘检测点E (电池组Vb的负极)与车身(对地)的绝缘电阻，第二绝缘电阻R-，此两绝缘电阻可以通过兆欧表、绝缘检测仪等专用设备检测，但是在运行的车辆上，这两个參数就是需要绝缘监测模块320实时在线检测的目标，如果该绝缘电阻低于规定标准或阈值(比如，绝缘电阻的规定值为100欧姆/伏)，则表不电动车辆动カ系统绝缘处于故障状态。在一个实施例中，R01=R02,从而方便之后的检测或者计算。以下具体介绍所述电动车辆的绝缘监测装置的工作过程。闭合检测控制端ロ Kl和K2，停止检测电源Tl和T2，所述绝缘监测装置处于第一种工作状态下，此时所述绝缘监测装置的检测回路如图4A所示。此时，通过检测第一电阻ROl两端的电压，就可以得到此刻的第一绝缘电阻R+两端的电压V+(即第一绝缘电阻R+对车身的检测电压，可以称之为第一检测电压)，通过检测第二电阻 R02两端的电压就可以得到此刻的第二绝缘电阻R-两端的电压V-(即第二绝缘电阻R-对车身的检测电压，可以称之为第二检测电压)。断开第二检测控制端ロ K2，闭合第一检测控制端ロ K1，启动第一检测电源Tl，停止第二检测电源T2，所述绝缘监测装置处于第二工作状态下，此时所述绝缘监测装置的检测回路如图4B所示，此图的检测回路中有两个电压激励，分别为电池组Vb、第一检测电源Tl，检测第一电阻ROl两端的电压，就可以得到此刻的第一绝缘电阻R+两端的电压VR+(可以被称为第三检测电压)，检测得到第一检测电源Tl上流过的电流In (可以称之为第一检测电流)。断开第一检测控制端ロ K1，闭合第二检测控制端ロ K2，启动第二检测电源T2，停止第一检测电源Tl，所述绝缘监测装置处于第三工作状态下，此时所述绝缘监测装置的检测回路如图4C所示，此图的检测回路中有两个电压激励，分别为电池组Vb、第二检测电源T2，检测第二电阻R02两端的电压，就可以得到此时的第二绝缘电阻R-两端的电压VR-(可以称之为第四检测电压)，检测得到第二检测电源T2上流过的电流It2 (第二检测电流)。根据第一检测电流、第二检测电流、第一检测电压、第二检测电压、第三检测电压和/或第四检测电压可以得到第一绝缘电阻R+和第二绝缘电阻R-的电阻值以及每伏电阻值(単位为欧姆/伏)，这样就得到了绝缘检测結果。所述每伏电阻值为该绝缘电阻每伏特电压的电阻值，其等于电阻值除以该电阻承受的电压。在两个绝缘电阻中的每伏特电阻值中的任意一个小于规定值(比如100欧姆/伏)吋，则系统通过声光电报警并切断电源，以保证系统安全。在一个实施例中，判定第一绝缘电阻R+对车身的检测电压V+和第二绝缘电阻R-对车身的检测电压V-之和是否等于电池组的电压Vb，若是，则绝缘检测结果成立，否则，则检测结果不成立。 在一个实施例中，第一电阻ROl和第二电阻R02为已知阻值的电阻，由于第一电阻ROl和第二电阻R02是电路设计时选取的參考绝缘电阻，阻值较大，通常为兆欧级，所以第ー电阻ROl和第二电阻R02上的电流非常小，在计算时可以忽略，因此根据图4A所示的示意电路，可以得到下述方程
权利要求
1.ー种电动车辆的绝缘监测装置，其包括电动车辆动カ系统，其特征在于，在所述电动车辆动カ系统的电路回路中设置有第一绝缘检测点和第二绝缘检测点，所述绝缘监测装置还包括绝缘监测模块，所述绝缘监测模块包括第一电阻、第二电阻、第一检测控制端ロ、第ニ检测控制端ロ、第一ニ极管、第二ニ极管、第一检测电源和第二检测电源， 其中第一检测控制端ロ的第一连接端与第一绝缘检测点相连接，该第一检测控制端ロ的第二连接端经由第一电阻连接第一检测电源的负极，第一检测电源的正极与第一ニ极管的正极相连，第一ニ极管的负极与第一检测控制端ロ的第二连接端相连， 第二检测控制端ロ的第一连接端与第二绝缘检测点相连，该第二检测控制端ロ的第二连接端经由第二电阻连接第二检测电源的正极，第二检测电源的负极与第二ニ极管的负极相连，第二ニ极管的正极与第二检测控制端ロ的第二连接端相连。
2.根据权利要求I所述的绝缘监测装置，其特征在于，所述电动车辆动カ系统包括电池组、电容、控制电路和电机，电池组的正极为第一绝缘检测点，电池组的负极为第二绝缘检测点，第一检测电源的负极接地，第ニ检测电源的正极接地。
3.根据权利要求I或2所述的绝缘监测装置，其特征在于，第一检测控制端口和第二检测控制端口受控制信号的控制在关断状态和闭合状态之间切換，第一检测电源和第二检测电源受控制信号的控制在启动状态和停止状态之间切換。
4.根据权利要求3所述的绝缘监测装置，其特征在干，所述绝缘监测模块执行下述动作 闭合第一检测控制端ロ和第二检测控制端ロ，停止第一检测电源和第二检测电源，检测第一电阻两端的电压以得到第一检测电压，检测第二电阻两端的电压以得到第二检测电压， 闭合第一检测控制端ロ，关断第二检测控制端ロ，启动第一检测电源，停止第二检测电源，检测第一电阻两端的电压以得到第三检测电压，检测第一检测电源的电流以得到第一检测电流， 关断第一检测控制端ロ，闭合第二检测控制端ロ，停止第一检测电源，启动第二检测电源，检测第二电阻两端的电压以得到第四检测电压，检测第二检测电源的电流以得到第二检测电流。
5.根据权利要求4所述的绝缘监测装置，其特征在干，所述绝缘监测模块根据第一检测电流、第二检测电流、第一检测电压、第二检测电压、第三检测电压和/或第四检测电压得到第一绝缘检测点对地的第一绝缘电阻和第二绝缘检测点对地的第二绝缘电阻的电阻值。
6.根据权利要求5所述的绝缘监测装置，其特征在于，计算每个绝缘电阻的每伏电阻值，在两个绝缘电阻中的每伏特电阻值中的ー个小于预定阈值时，则绝缘监测装置报警并切断电源。
7.根据权利要求4所述的绝缘监测装置，其特征在干， 所述绝缘监测模块判定第一检测电压和第二检测电压之和是否等于电池组的电压，若是，则绝缘检测结果成立，否则，绝缘检测结果不成立。
8.ー种电动车辆的绝缘监测方法，其用于如权利要求I所述的绝缘监测装置中，其特征在于，其包括闭合第一检测控制端ロ和第二检测控制端ロ，停止第一检测电源和第二检测电源，检测第一电阻两端的电压以得到第一检测电压，检测第二电阻两端的电压以得到第二检测电压； 闭合第一检测控制端ロ，关断第二检测控制端ロ，启动第一检测电源，停止第二检测电源，检测第一电阻两端的电压以得到第三检测电压，检测第一检测电源的电流以得到第一检测电流；和 关断第一检测控制端ロ，闭合第二检测控制端ロ，停止第一检测电源，启动第二检测电源，检测第二电阻两端的电压以得到第四检测电压，检测第二检测电源的电流以得到第二检测电流。
9.根据权利要求8所述的绝缘监测方法，其特征在于，其还包括根据第一检测电流、第二检测电流、第一检测电压、第二检测电压、第三检测电压和/或第四检测电压得到第一绝缘检测点对地的第一绝缘电阻和第二绝缘检测点对地的第二绝缘电阻的电阻值。
10.根据权利要求8所述的绝缘监测方法，其特征在于，其还包括计算每个绝缘电阻的每伏电阻值，在两个绝缘电阻中的每伏特电阻值中的ー个小于预定阈值时，则报警并切断电源。
全文摘要
本发明提供一种电动车辆的绝缘监测装置，其包括电动车辆动力系统以及绝缘监测模块。所述绝缘监测模块包括第一电阻、第二电阻、第一检测控制端口、第二检测控制端口、第一二极管、第二二极管、第一检测电源和第二检测电源。在所述电动车辆动力系统的电路回路中设置有两个绝缘检测点，所述绝缘监测模块检测所述绝缘检测点与车身之间的绝缘电阻，从而确定动力高压系统的绝缘情况，进而保证系统的安全。
文档编号G01R31/12GK102692586SQ20121017733
公开日2012年9月26日 申请日期2012年5月31日 优先权日2012年5月31日
发明者丁元章, 袁锋 申请人:江苏奥新新能源汽车有限公司