[发明专利]用于测量车辆底盘电气隔离的方法

说明书

一种用于测量电动车辆中底盘和电池端子间的隔离电阻的方法。该方法可包括测量正极端子的开路电压(VP(开路))；测量负极端子的开路电压(VN(开路))；在开关S1闭合时，测量负极端子和底盘之间的电压(VN(S1闭合))；在开关S1闭合时，测量正极端子和底盘之间的电压(VP(S1闭合))；计算电压VP(S1闭合)和VN(S1闭合)的比率(VP(S1闭合)/VN(S1闭合))；计算所述开路电压的开路比(VP(开路)/VN(开路))；计算比率(VP(S1闭合)/VN(S1闭合))与开路比(VP(开路)/VN(开路))之间的差；以及将测试电阻器(R0)的值与比率(VP(S1闭合)/(VN(S1闭合))与开路比(VP(S2开路)/VN(S1开路))之间的差值相乘，求得隔离电阻。

技术领域

本发明总体涉及到电动车辆底盘的电气隔离，更具体地说，是对这种隔离的测量。

背景技术

诸如电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)、燃料电池电动车辆(FCEV)等电动机动车辆，往往会在驱动系统中使用高电压(400至700V)以向驱动电机提供高功率。该高电压的配电系统是通过车辆底盘引出的电线的绝缘进行电气隔离的。该隔离被设计用来防止电击危险，不过随时间推移或由于碰撞可能会失灵，产生潜在的触电危险。

美国汽车工程师学会标准SAE J1766提出了一种方法来测量这种车辆的隔离电阻，以便监控绝缘系统的健康度来确保车辆操作安全。在SAEJ1766测试方法中，首次单独测量出电池的高压正级端子与底盘间的电压降(V₂)和电池的高压负极端子与底盘间的电压降(V₁)。

为了测量正极高压电池端子到底盘的有效隔离电阻(R₂)，需要测量从负极高压电池端子(N)连接到底盘的测试电阻器(R₀)两端的电压降(V'₁)。由于测试电阻器以及系统中的抑制电容器和寄生电容器带来的RC时间常数，该测量应在连接测试电阻器后，等待电路中的电压趋于稳定后进行。然后根据下面等式计算隔离电阻(R₂)：

R₂＝R₀(1+(V₂/V₁))((V₁-V'₁)/V'₁)

为了测量负极高压电池端子到底盘的有效隔离电阻(R₁)，接下来需要测量从正极高压电池端子(P)连接到底盘的测试电阻器(R₀)两端的电压降(V'₂)。同样，由于系统中抑制电容器和寄生电容器带来的电压衰减时间常数，该测量要等待电压稳定后进行。然后隔离电阻(R₁)由下列等式给出：

R₁＝R₀(1+(V₁/V₂))((V₂-V'₂)/V'₂)

结合下列原因，电压衰减到稳定状态有着很长的时间常数(通常在15秒范围内)：电磁兼容性(EMC)抑制滤波电容器；底盘与高压正负极端子之间的寄生电容；以及通常用于测试电阻器的大电阻值。因此，为了保证结果精确，在连接测试电阻器之后，在进行电压测量之前，必须要等待一个相当长的时间段。如果是车辆正在行驶时进行隔离测量，就会产生问题。因为在电力进入或离开电池时，电池具有有限阻抗，随着电流动态地流入或流出电池，电池的电压会有显著变化。