本發(fā)明涉及軍用電驅(qū)平臺(tái)高壓系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于方波自動(dòng)補(bǔ)償策略的絕緣電阻檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

純電驅(qū)動(dòng)車輛和油電混合動(dòng)力車輛在新能源車輛市場(chǎng)得到越來(lái)越多的推廣的應(yīng)用，覆蓋了乘用車、物流車、大型商用車以及超重型軍用混合動(dòng)力車輛領(lǐng)域。隨著驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，一方面大功率、高功率密度的電機(jī)在電動(dòng)車得到應(yīng)用，隨之帶來(lái)了的高電壓等級(jí)、大電流等電氣問(wèn)題；另一方面，電壓等級(jí)提高，對(duì)高壓系統(tǒng)的絕緣性能提出了更高的要求。

對(duì)于軍用電驅(qū)平臺(tái)，大質(zhì)量、長(zhǎng)車身、寬輪距的特點(diǎn)決定了在電驅(qū)方案的選擇上通常是多軸多電機(jī)驅(qū)動(dòng)，相比普通民用車的單電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)及控制器更多，高壓電器要求更高，高壓系統(tǒng)電路更復(fù)雜，同時(shí)設(shè)計(jì)安全性要求也更多，高壓系統(tǒng)的絕緣性能必須始終保持在安全的范圍內(nèi)。除了靜態(tài)的絕緣性能測(cè)試以外，車輛在行駛過(guò)程中的動(dòng)態(tài)絕緣電阻測(cè)試也必不可少，開(kāi)發(fā)針對(duì)軍用電驅(qū)平臺(tái)的絕緣電阻在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，及時(shí)監(jiān)測(cè)車輛的控制故障尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了消除母線電壓對(duì)測(cè)量絕緣電阻的影響，本發(fā)明提供了一種軍用電驅(qū)平臺(tái)上高壓系統(tǒng)電路的絕緣電阻在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方案。具體而言，本發(fā)明提供了一種基于方波自動(dòng)補(bǔ)償策略的絕緣電阻檢測(cè)方法，包括：

(1)通過(guò)調(diào)壓獲得多個(gè)供電電壓；

(2)產(chǎn)生周期性的方波信號(hào)，作為低頻注入信號(hào)；

(3)采集四路電壓信號(hào)作為采樣值，并基于所述采樣值監(jiān)測(cè)母線電壓值；

(4)對(duì)母線電壓進(jìn)行補(bǔ)償。

進(jìn)一步地，所述步驟(1)中的多個(gè)供電電壓包括5V、±12V、±40V三種不同的電壓。

進(jìn)一步地，所述步驟(1)中的多個(gè)供電電壓是通過(guò)24V輸入電壓獲得的。

進(jìn)一步地，所述步驟(2)中的低頻方波信號(hào)的幅值為±40V。

進(jìn)一步地，所述步驟(3)基于這樣的電路模型：該電路包括：高壓母線對(duì)車體的正電阻R₊、高壓母線對(duì)車體的負(fù)電阻R_-、第一分壓電阻R₁、第二分壓電阻R₂、采樣電阻為R₃，所述高壓母線對(duì)車體的正電阻R₊與所述第一分壓電阻R₁串聯(lián)構(gòu)成第一串聯(lián)支路，所述高壓母線對(duì)車體的負(fù)電阻R_-與所述第二分壓電阻R₂串聯(lián)構(gòu)成第二串聯(lián)支路，所述第一串聯(lián)支路和所述第二串聯(lián)支路并聯(lián)后與所述采樣電阻為R₃串聯(lián)構(gòu)成第三串聯(lián)支路，所述第三串聯(lián)支路與低頻注入信號(hào)的正、負(fù)輸入端兩側(cè)并聯(lián)。

進(jìn)一步地，在所述高壓母線對(duì)車體的正電阻R₊與所述第一分壓電阻R₁之間以及在所述高壓母線對(duì)車體的負(fù)電阻R_-與所述第二分壓電阻R₂之間串聯(lián)電壓檢測(cè)單元，用于檢測(cè)所述高壓母線對(duì)車體的正電阻R₊與所述第一分壓電阻R₁之間的電壓U_P和所述高壓母線對(duì)車體的負(fù)電阻R_-與所述第二分壓電阻R₂之間的電壓U_N之間的電壓差，所述電壓U_P和U_N均為高壓母線對(duì)測(cè)試回路的電壓。

進(jìn)一步地，假定母線電壓值為U_dc，則根據(jù)所述電路模型可得：

變換可得

令則式(2)可變?yōu)?/p>

由公式(3)可得

由于母線電壓U_dc不變，低頻注入信號(hào)U_i為正負(fù)交變的直流電壓信號(hào)，可得公式(5)，

整理上式可得，

由此，可求出高壓系統(tǒng)對(duì)車體絕緣電阻為

進(jìn)一步地，通過(guò)公式(4)可得，

通過(guò)式(8)可得，

在調(diào)理電路中，一般認(rèn)為R₁＝R₂＝R，整理上式可得，

通過(guò)上式可知，當(dāng)U'≥0時(shí)，R₊≥R_-；當(dāng)U'<0時(shí)，R₊<R_-，從而判斷出高壓正負(fù)母線對(duì)車體絕緣電阻情況，為絕緣性能判斷提供依據(jù)。

進(jìn)一步地，所述步驟(4)包括：

實(shí)時(shí)檢測(cè)R₃兩端的電壓值，與基準(zhǔn)值，即直流母線電壓為0時(shí)輸入信號(hào)的值，進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)輸入的PWM信號(hào)的占空比α，保證絕緣電阻的采樣值僅與絕緣電阻的值有關(guān)，同時(shí)可以提高絕緣電阻測(cè)量時(shí)采樣的精度。

進(jìn)一步地，所述PWM信號(hào)的幅值為5V。

本發(fā)明的有益效果包括：

(1)本發(fā)明針對(duì)高壓系統(tǒng)復(fù)雜多變的電路結(jié)構(gòu)提出了基于母線電壓和外加低頻方波信號(hào)的母線電壓測(cè)量技術(shù)，以及通過(guò)解耦補(bǔ)償電路，提高了絕緣電阻實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的精度。

(2)本發(fā)明亦可推廣至民用純電動(dòng)和混合動(dòng)力車輛使用。

附圖說(shuō)明

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的基于方波自動(dòng)補(bǔ)償策略的絕緣電阻檢測(cè)方法的流程圖。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的絕緣電阻檢測(cè)電路模型原理圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種基于方波自動(dòng)補(bǔ)償策略的絕緣電阻檢測(cè)方法，包括：

(1)通過(guò)調(diào)壓獲得多個(gè)供電電壓；

(2)產(chǎn)生周期性的方波信號(hào)，作為低頻注入信號(hào)；

(3)采集四路電壓信號(hào)作為采樣值，并基于所述采樣值監(jiān)測(cè)母線電壓值；

(4)對(duì)母線電壓進(jìn)行補(bǔ)償。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中的多個(gè)供電電壓包括5V、±12V、±40V三種不同的電壓。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中的多個(gè)供電電壓是通過(guò)24V輸入電壓獲得的。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中的低頻方波信號(hào)的幅值為±40V。

優(yōu)選地，所述步驟(3)基于這樣的電路模型。如圖2所示，該電路模型包括：高壓母線對(duì)車體的正電阻R₊、高壓母線對(duì)車體的負(fù)電阻R_-、第一分壓電阻R₁、第二分壓電阻R₂、采樣電阻為R₃，所述高壓母線對(duì)車體的正電阻R₊與所述第一分壓電阻R₁串聯(lián)構(gòu)成第一串聯(lián)支路，所述高壓母線對(duì)車體的負(fù)電阻R_-與所述第二分壓電阻R₂串聯(lián)構(gòu)成第二串聯(lián)支路，所述第一串聯(lián)支路和所述第二串聯(lián)支路并聯(lián)后與所述采樣電阻為R₃串聯(lián)構(gòu)成第三串聯(lián)支路，所述第三串聯(lián)支路與低頻注入信號(hào)的正、負(fù)輸入端兩側(cè)并聯(lián)。

優(yōu)選地，在所述高壓母線對(duì)車體的正電阻R₊與所述第一分壓電阻R₁之間以及在所述高壓母線對(duì)車體的負(fù)電阻R_-與所述第二分壓電阻R₂之間串聯(lián)電壓檢測(cè)單元，用于檢測(cè)所述高壓母線對(duì)車體的正電阻R₊與所述第一分壓電阻R₁之間的電壓U_P和所述高壓母線對(duì)車體的負(fù)電阻R_-與所述第二分壓電阻R₂之間的電壓U_N之間的電壓差，所述電壓U_P和U_N均為高壓母線對(duì)測(cè)試回路的電壓。

優(yōu)選地，低頻信號(hào)經(jīng)車體、正負(fù)母線絕緣電阻，形成檢測(cè)回路，通過(guò)采集CN1_1和CN1_3之間的差值電壓Un，可以求得高壓系統(tǒng)母線電壓。通過(guò)采集CN1_2與GND之間的電壓Um，可以計(jì)算求得高壓正負(fù)母線對(duì)車體的并聯(lián)絕緣電阻值。具體為：假定母線電壓值為U_dc，則根據(jù)所述電路模型可得：

變換可得

令則式(2)可變?yōu)?/p>

由公式(3)可得

由于母線電壓U_dc不變，低頻注入信號(hào)U_i為正負(fù)交變的直流電壓信號(hào)，可得公式(5)，

整理上式可得，

由此，可求出高壓系統(tǒng)對(duì)車體絕緣電阻為

優(yōu)選地，通過(guò)公式(4)可得，

通過(guò)式(8)可得，

在調(diào)理電路中，一般認(rèn)為R₁＝R₂＝R，整理上式可得，

通過(guò)上式可知，當(dāng)U'≥0時(shí)，R₊≥R_-；當(dāng)U'<0時(shí)，R₊<R_-，從而判斷出高壓正負(fù)母線對(duì)車體絕緣電阻情況，為絕緣性能判斷提供依據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，上述計(jì)算過(guò)程通過(guò)兩組分壓電阻和兩個(gè)采樣電阻進(jìn)行采樣，經(jīng)過(guò)差分電路處理后，送至單片機(jī)，計(jì)算得到母線電壓值。這種采樣電路一方面可以消除漏電流和電壓波動(dòng)的產(chǎn)生的干擾，另一方面不會(huì)對(duì)低頻注入信號(hào)測(cè)量絕緣電阻的電路產(chǎn)生影響。

上述計(jì)算所使用的單片機(jī)型號(hào)為DSP IC 33FJ64GP706，控制電路電壓為5V。

優(yōu)選地，所述步驟(4)包括：

實(shí)時(shí)檢測(cè)R₃兩端的電壓值，與基準(zhǔn)值，即直流母線電壓為0時(shí)輸入信號(hào)的值，進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)輸入的PWM信號(hào)的占空比α，保證絕緣電阻的采樣值僅與絕緣電阻的值有關(guān)，同時(shí)可以提高絕緣電阻測(cè)量時(shí)采樣的精度。

以上對(duì)于本發(fā)明的較佳實(shí)施例所作的敘述是為闡明的目的，而無(wú)意限定本發(fā)明精確地為所揭露的形式，基于以上的教導(dǎo)或從本發(fā)明的實(shí)施例學(xué)習(xí)而作修改或變化是可能的，實(shí)施例是為解說(shuō)本發(fā)明的原理以及讓所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員以各種實(shí)施例利用本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用上而選擇及敘述，本發(fā)明的技術(shù)思想企圖由權(quán)利要求及其均等來(lái)決定。