一种绝缘电阻检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种绝缘电阻的检测系统及方法，激励源是脉冲信号，而非高压电池包电压，计算得到的绝缘电阻值不受绝缘电阻的位置影响，计算结果准确；注入的是逆M序列，并且检测对应的响应，通过输入输出信号之间的相关关系，计算得到传递函数参数，进而计算出高压系统的绝缘电阻。信号注入回路和高压系统构成的新系统，其过渡时间较短，因此缩短了检测时间；逆M序列对系统噪声有一定的抑制能力，提高抗干扰能力。实现了检测精度和抗干扰能力的提高、以及检测时间的缩短。

An insulation resistance detection system and method

【技术实现步骤摘要】
一种绝缘电阻检测系统及方法
本专利技术涉及新能源汽车
，更具体地说，涉及一种绝缘电阻检测系统及方法。
技术介绍
新能源汽车中高压系统遍布整个车身，使得高压系统与低压系统的接触几率大大增加，给新能源汽车的高压安全带来挑战。因此，高低压系统之间的绝缘电阻检测非常重要。高低压系统之间的绝缘电阻反映的是高压系统与低压系统之间的绝缘情况。高压系统如高压电池包、动力传输线、电机、电机控制器等；低压系统是指由铅酸蓄电池供电的系统。理想情况下，高压系统和低压系统之间完全绝缘。实际上，整车上高低压系统之间有很多接触面，如绝缘层、隔离器件等，会存在分布式寄生电阻，这些分布式寄生电阻总体表现为绝缘电阻。现阶段检测绝缘电阻的方法有：桥式电路法。桥式电路法的检测原理如图1所示。假设高压正极和高压负极对低压地分别有第一绝缘电阻Riso1和第二绝缘电阻Riso2。闭合开关S1，断开开关S2，测量第一电阻R1两端电压；闭合S2，断开S1，测量第二电阻R2两端电压。通过电阻串并联分压关系，计算出高压正负极对低压地的绝缘电阻。但是，由于高压系统电容C1、C2的存在，需要通过上、下桥臂电阻给电容充放电，需要等待的时间比较长；另外，高压系统是动力电池时，当中间某节电芯对地绝缘失效，比如采样线破损，桥式电路法检测出来的绝缘电阻误差较大。低频脉冲注入法。低频脉冲注入方法的基本思路是，低压侧发出低频脉冲信号，通过外加电阻或者电容的方法耦合到高压侧，再通过高压侧的绝缘电阻回流到低压侧。发出信号、外加电阻已知，回流信号可以检测，通过绝缘电阻、耦合电阻或电容、发出信号、回流信号这四者之间的关系可以求出绝缘电阻值。但是，如果高压系统存在Y电容和寄生电容时，回流信号和发出信号之间不是代数关系或者一阶微分关系，使得绝缘电阻的计算结果误差较大；另外，普通的脉冲信号对系统噪声的抗干扰能力比较弱，只适合弱噪声环境或无噪声环境。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种绝缘电阻检测系统及方法，欲实现提高绝缘电阻的检测精度、以及减少检测时间，提高抗干扰能力的目的。为了实现上述目的，现提出的方案如下：一种绝缘电阻的检测系统，包括：微控制单元、信号注入回路和信号检测回路；所述微控制单元，用于根据所述信号注入回路和高压系统构成的新系统的的特性计算得到逆M序列；所述信号注入回路，用于将所述逆M序列注入到所述高压系统中；所述信号检测回路，用于检测所述高压系统在注入所述逆M序列之后的响应；所述微控制单元，还用于根据所述响应，计算得到所述新系统的传递函数参数，以及根据所述传递函数参数计算得到高压系统的绝缘电阻。优选的，所述信号注入回路包括：第一运算放大器、耦合电阻和耦合电容；所述微控制单元的信号输出端依次通过所述第一运算放大器、所述耦合电阻、所述耦合电容连接所述高压系统。优选的，所述信号检测回路包括：第二运算放大器、滤波电阻和滤波电容；所述微控制单元的采样端依次通过所述滤波电阻、所述第二运算放大器连接于所述耦合电阻和所述耦合电容的连接处；所述滤波电容的一端连接于所述滤波电阻和所述采样端的连接处，另一端接地。优选的，所述第二运算放大器的输入阻抗大于100MΩ。一种绝缘电阻的检测方法，应用于上述任意一项所述的系统，所述方法包括：根据所述信号注入回路和高压系统构成的新系统的特性计算得到逆M序列；输出所述逆M序列；获取所述高压系统在注入所述逆M序列之后的响应；根据所述响应，计算得到所述新系统的传递函数参数；根据所述传递函数参数计算得到高压系统的绝缘电阻。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：上述技术方案提供的一种绝缘电阻的检测系统及方法，激励源是脉冲信号，而非高压电池包电压，计算得到的绝缘电阻值不受绝缘电阻的位置影响，计算结果准确；注入的是逆M序列，并且检测对应的响应，通过输入输出信号之间的相关关系，计算得到传递函数参数，进而计算出高压系统的绝缘电阻，信号注入回路和高压系统构成的新系统，其过度时间较短，因此缩短了检测时间；逆M序列对系统噪声有一定的抑制能力，提高抗干扰能力。实现了检测精度和抗干扰能力的提高、以及检测时间的缩短。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为桥式电路法的检测原理的电路示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种绝缘电阻的检测系统的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种绝缘电阻的检测系统的具体结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种绝缘电阻的检测方法的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本实施例提供一种绝缘电阻的检测系统，参见图2，该系统包括：微控制单元11、信号注入回路12和信号检测回路13微控制单元11，即MCU，用于根据高压系统14的特性计算得到逆M序列。逆M序列是一种伪随机序列，具有和白噪声相似的特性。根据信号注入回路12和高压系统14构成的新系统的特性，即根据信号注入回路12和高压系统14构成的新系统的传递函数，得到新系统的过渡时间Ts和最高截止频率fmax。要得到逆M序列，需要先得到M序列的脉冲宽度t和M序列周期N*t。依照准则t＜1/3fmax，2N*t＞Ts，得到M序列的脉冲宽度t和M序列周期N*t。将得到的M序列和方波信号取异或，得到逆M序列。高压系统14包括绝缘电阻R2和Y电容C2。信号注入回路12，用于将微控制单元11输出的逆M序列注入到高压系统14中。信号注入回路12降低微控制单元11输出信号(即逆M序列)的阻抗，提高信号驱动能力。信号检测回路13，用于检测高压系统14在注入逆M序列之后的响应。微控制单元11，还用于根据所述响应，计算得到新系统的传递函数参数，以及根据所述传递函数参数计算得到高压系统的绝缘电阻。新系统的传递函数是描述系统输入输出关系，对于本专利技术而言，系统的输入指的是微控制单元的输出，系统的输出是信号检测回路13检测到的信号。微控制单元11包括的ADC采样子单元，对信号检测回路13的检测结果进行采样。微控制单元11包括的脉冲响应计算子单元，根据逆M序列以及ADC采样子单元的采样值，计算得到高压系统12的单位脉冲响应曲线。具体的，已知逆M序列{M(1)，M(2)，…，M(2N)}，并且ADC采样子单元对应的电压值z序列是{z(1)，z(2)，…，z(2N)}。通过逆M序列和z序列的矩阵计算，就可以得出单位脉冲响应曲线g。逆M序列是由一串0、1数据组成，比如一个3阶M序列，N＝23-1＝7，对应的逆序列周期为14，逆M序列是{00001001111011}，也就是{M(1)，M(2)，…，M(2N)}。通过逆M序列和z序列计算单位脉冲响应曲线的公式如下：z＝[z(2N+1)z(2N+1)Kz(4N)]T其中，表示脉冲响应曲线g的估计值，RM表示逆M序列的自相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种绝缘电阻的检测系统，其特征在于，包括：微控制单元、信号注入回路和信号检测回路；所述微控制单元，用于根据所述信号注入回路和高压系统构成的新系统的特性计算得到逆M序列；所述信号注入回路，用于将所述逆M序列注入到所述高压系统中；所述信号检测回路，用于检测所述高压系统在注入所述逆M序列之后的响应；所述微控制单元，还用于根据所述响应，计算得到所述新系统的传递函数参数，以及根据所述传递函数参数计算得到高压系统的绝缘电阻。

【技术特征摘要】
1.一种绝缘电阻的检测系统，其特征在于，包括：微控制单元、信号注入回路和信号检测回路；所述微控制单元，用于根据所述信号注入回路和高压系统构成的新系统的特性计算得到逆M序列；所述信号注入回路，用于将所述逆M序列注入到所述高压系统中；所述信号检测回路，用于检测所述高压系统在注入所述逆M序列之后的响应；所述微控制单元，还用于根据所述响应，计算得到所述新系统的传递函数参数，以及根据所述传递函数参数计算得到高压系统的绝缘电阻。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号注入回路包括：第一运算放大器、耦合电阻和耦合电容；所述微控制单元的信号输出端依次通过所述第一运算放大器、所述耦合电阻、所述耦合电容连接所述高压系统。3.根据权利要求2所述的系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆珂伟，李骥，杨杰，
申请(专利权)人：上海汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31