一种新能源汽车绝缘失效定位方法及车辆与流程

1.本发明涉及一种新能源汽车绝缘失效定位方法及车辆，属于新能源汽车绝缘故障检测技术领域。


背景技术：

2.当前道路交通造成的碳排放已经占到全球碳排放总量的18％，是温室气体排放的重要组成部分。加快推广新能源汽车，促进节能减排，将有效推进汽车领域低碳、绿色发展的实现。新能源汽车逐渐成为市场上的主流产品，汽车产业基本实现电动化转型，保障动力电池的安全成为新能源汽车领域的重要一环。
3.随着新能源汽车的推广，电动汽车的安全问题频发，仅2020年，有报道的新能源汽车着火事故多达几十起，其中多数是由于高压部件绝缘失效引起的，给社会带来了较大的负面影响，如何保障新能源汽车的安全，成为公众关注的重点。
4.目前，为保障新能源汽车高压系统安全，在整车上安装绝缘检测装置，当检测到整车高压系统绝缘失效时，会要求车辆停车，以保障系统安全。目前行业内采用的绝缘检测系统，无论是根据端电压检测原理，还是根据低频信号注入检测原理，都只能判断出高压系统存在漏电，但无法准确定位高压系统发生绝缘失效的部件和失效位置。无法定位绝缘失效部件，不能依据部件重要性采取不同的保护措施，遇到绝缘故障就停车，严重影响车辆的可靠性和客户的舒适度，同时售后服务人员排查绝缘失效位置时无从入手，需要投入大量的时间和人力，效率低下。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种新能源汽车绝缘失效定位方法及车辆，用于解决难以定位新能源汽车绝缘失效位置的问题。
6.为了实现上述目的，本发明提供了一种新能源汽车绝缘失效定位方法，包括如下步骤：
7.1)获取车辆在行车时段的整车高压系统绝缘阻值作为第一绝缘阻值，还获取车辆在放置时段的整车高压系统绝缘阻值作为第二绝缘阻值；所述整车高压系统包括动力电池系统和整车驱动及负载系统；
8.2)根据第一绝缘阻值和第二绝缘阻值判断绝缘失效点的位置，若第一绝缘阻值小于设定阈值，第二绝缘阻值也小于设定阈值，则绝缘失效点位于动力电池系统；
9.若第一绝缘阻值小于设定阈值，第二绝缘阻值大于设定阈值，则绝缘失效点位于整车驱动及负载系统。
10.本发明的有益效果是：获取车辆在行车时段和放置时段的整车高压系统绝缘阻值进行比较，若整车高压系统绝缘阻值在行车时段小于设定阈值，在放置时段也小于设定阈值，则绝缘失效点位于动力电池系统；若整车高压系统绝缘阻值在行车时段小于设定阈值，在放置时段大于设定阈值，则绝缘失效点位于整车驱动及负载系统。采用本发明能够对整
车绝缘失效的位置进行定位，减少服务人员排查绝缘故障的时间。
11.进一步地，在上述方法中，，还获取车辆在充电时段的整车高压系统绝缘阻值作为第三绝缘阻值；在所述充电时段，动力电池系统连接充电机系统；根据第一绝缘阻值、第二绝缘阻值和第三绝缘阻值来判断绝缘失效点的位置；
12.若第一绝缘阻值大于设定阈值，第二绝缘阻值也大于设定阈值，而第三绝缘阻值小于设定阈值，则绝缘失效点位于充电机系统。
13.还获取车辆在充电时段的整车高压系统绝缘阻值，与在行车时段和放置时段的整车高压系统绝缘阻值进行比较，若在行车时段的整车高压系统绝缘阻值大于设定阈值，在放置时段的整车高压系统绝缘阻值也大于设定阈值，而在充电时段的整车高压系统绝缘阻值小于设定阈值，则绝缘失效点位于充电机系统。在对车辆的绝缘故障进行排查时，可将绝缘故障定位到充电机端，减少车辆排查绝缘故障的时间和人力成本。
14.进一步地，在上述方法中，所述设定阈值为动力电池系统总电压与100欧/伏的乘积。
15.根据国标gb18384的规定，绝缘阻值应不小于100欧/伏，因此将设定阈值定为动力电池系统总电压与100欧/伏的乘积。可以增强车辆的安全型。
16.本发明还提供一种车辆，包括动力电池系统、整车驱动及负载系统和控制器，所述动力电池系统通过放电回路连接整车驱动及负载系统，所述动力电池系统和整车驱动及负载系统组成整车高压系统，所述控制器用于获取整车高压系统的系统绝缘阻值，在放电回路上还设置有放电隔离开关，控制器控制连接放电隔离开关；控制器执行指令以实现如下绝缘失效定位方法，包括如下步骤：
17.1)在行车时段，闭合放电隔离开关，获取车辆在行车时段的整车高压系统绝缘阻值作为第一绝缘阻值；
18.2)在放置时段，断开放电隔离开关，获取车辆在放置时段的整车高压系统绝缘阻值作为第二绝缘阻值；
19.3)根据第一绝缘阻值和第二绝缘阻值判断绝缘失效点的位置，若第一绝缘阻值小于设定阈值，第二绝缘阻值也小于设定阈值，则绝缘失效点位于动力电池系统；
20.若第一绝缘阻值小于设定阈值，第二绝缘阻值大于设定阈值，则绝缘失效点位于整车驱动及负载系统。
21.在连接动力电池系统与整车驱动及负载系统的放电回路上设置隔离开关，由作为控制器的高压控制系统对其进行控制，在行车时段，闭合放电隔离开关，在放置时段，断开放电隔离开关，还获取车辆在行车时段和放置时段的整车高压系统绝缘阻值进行比较，若整车高压系统绝缘阻值在行车时段小于设定阈值，在放置时段也小于设定阈值，则绝缘失效点位于动力电池系统；若整车高压系统绝缘阻值在行车时段小于设定阈值，在放置时段大于设定阈值，则绝缘失效点位于整车驱动及负载系统。采用本发明能够对整车绝缘失效的位置进行定位，减少服务人员排查绝缘故障的时间。
22.进一步地，在上述车辆中，所述动力电池系统通过充电回路连接充电机系统，在充电回路上设置有充电隔离开关，控制器还控制连接充电隔离开关；
23.所述控制器在充电时段断开放电隔离开关，闭合充电隔离开关，并获取车辆在充电时段的整车高压系统绝缘阻值作为第三绝缘阻值；
24.根据第一绝缘阻值、第二绝缘阻值和第三绝缘阻值来判断绝缘失效点的位置；
25.若第一绝缘阻值大于设定阈值，第二绝缘阻值也大于设定阈值，而第三绝缘阻值小于设定阈值，则绝缘失效点位于充电机系统。
26.动力电池系统通过充电回路连接充电机系统，在充电回路上设置有充电隔离开关，控制器还连接充电隔离开关，在充电时段断开放电隔离开关，闭合充电隔离开关，还获取车辆在充电时段的整车高压系统绝缘阻值，与在行车时段和放置时段的整车高压系统绝缘阻值进行比较，若在行车时段的整车高压系统绝缘阻值大于设定阈值，在放置时段的整车高压系统绝缘阻值也大于设定阈值，而在充电时段的整车高压系统绝缘阻值小于设定阈值，则绝缘失效点位于充电机系统。在对车辆的绝缘故障进行排查时，可将绝缘故障定位到充电机端，减少车辆排查绝缘故障的时间和人力成本。
27.进一步地，在上述车辆中，所述设定阈值为动力电池系统总电压与100欧/伏的乘积。
28.进一步地，在上述车辆中，所述放电隔离开关包括放电正隔离开关和放电负隔离开关；所述放电正隔离开关连接动力电池正极和整车驱动及负载系统正极，所述放电负隔离开关连接动力电池负极和整车驱动及负载系统负极。
29.进一步地，在上述车辆中，所述充电隔离开关包括充电正隔离开关和充电负隔离开关；所述充电正隔离开关连接动力电池正极和充电机系统正极，所述充电负隔离开关连接动力电池负极和充电机系统负极。
附图说明
30.图1为本发明实施例中绝缘失效定位装置的结构示意图；
31.图2为本发明实施例中绝缘失效定位方法的流程图；
32.图3为本发明实施例中应用绝缘失效定位方法的具体流程图。
具体实施方式
33.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
34.方法实施例1：
35.本实施例的新能源汽车绝缘失效定位方法，通过绝缘失效定位系统来获取不同时段的系统绝缘阻值，基于不同时段下的系统绝缘阻值来实现绝缘失效位置的定位。
36.如图1所示，绝缘失效定位系统包括动力电池系统、整车驱动及负载系统和充电机系统。其中动力电池系统包括动力电池包及其高压附件；整车驱动及负载系统包括驱动电机和整车高压负载部分；充电机系统包括充电功率模块及其控制系统。动力电池系统通过放电回路连接整车驱动及负载系统，还通过充电回路连接充电机系统。绝缘失效定位系统还包括高压控制系统，高压控制系统设置在充电回路和放电回路上，用于新能源汽车整个高压电气回路的绝缘失效检测。
37.为实现基于时段分析的绝缘阻值检测，高压控制系统增加高压隔离开关，高压隔离开关包括放电回路上设置的放电正隔离开关k1和放电负隔离开关k2，以及充电回路上设置的充电正隔离开关s1和充电负隔离开关s2。
38.本实施例中主要通过如下控制方式，实现基于时段分析的绝缘失效定位。如图2所示，根据整车使用场景分为如下三个时段，分别为：车辆行驶时段(即行车时段)、车辆充电时段和车辆放置时段。
39.在车辆行驶时段，高压控制系统闭合放电正隔离开关k1和放电负隔离开关k2，断开充电正隔离开关s1和充电负隔离开关s2。同时，高压控制系统开启绝缘检测功能，检测绝缘失效定位系统的系统绝缘阻值，得到行车时段系统绝缘阻值r1。若行车时段系统绝缘阻值r1低于报警阈值rmin时，表明在车辆行驶时段，动力电池系统和整车驱动及负载系统存在绝缘失效点，但无法准确定位；若行车时段系统绝缘阻值r1大于报警阈值rmin时，表明在车辆行驶时段，动力电池系统和整车驱动及负载系统无绝缘失效点。
40.在车辆充电时段，高压控制系统闭合充电正隔离开关s1和充电负隔离开关s2，断开放电正隔离开关k1和放电负隔离开关k2。同时，高压控制系统开启绝缘检测功能，检测绝缘失效定位系统的系统绝缘阻值，得到充电时段系统绝缘阻值r2。若充电时段系统绝缘阻值r2低于报警阈值rmin时，表明在车辆充电时段，动力电池系统和充电机系统存在绝缘失效点，但无法准确定位；若充电时段系统绝缘阻值r2大于报警阈值rmin时，表明在车辆充电时段，动力电池系统和充电机系统无绝缘失效点；
41.在车辆放置时段，高压控制系统断开充电正隔离开关s1和充电负隔离开关s2，断开放电正隔离开关k1和放电负隔离开关k2，同时高压控制系统开启绝缘检测功能，检测绝缘失效定位系统的系统绝缘阻值，得到放置时段系统绝缘阻值。若放置时段系统绝缘阻值r3低于报警阈值rmin时，表明在车辆放置时段，动力电池系统存在绝缘失效点，因为在放置时段整车驱动及负载系统和充电机系统不工作，此时检测到的放置时段系统绝缘阻值为动力电池系统的系统绝缘阻值，因此可以准确定位绝缘失效点在动力电池系统；若放置时段系统绝缘阻值r3大于报警阈值rmin时，表明在车辆放置时段，动力电池系统无绝缘失效点。
42.基于如上所述的不同时段下系统绝缘阻值的判断结果，针对动力电池系统、整车驱动及负载系统和充电机系统进行绝缘失效定位时，存在如下三种判断：
43.(1)当行车时段存在绝缘失效，而在车辆充电时段和车辆放置时段不存在绝缘失效，则表明整车绝缘失效点位于整车驱动及负载系统；
44.(2)当行车时段和车辆放置时段不存在绝缘失效，而在车辆充电时段存在绝缘失效，则表明整车绝缘失效点位于充电机系统；
45.(3)当行车时段、车辆充电时段和车辆放置时段均存在绝缘失效，则表明整车绝缘失效点位于动力电池系统。
46.方法实施例2：
47.本实施例中，新能源纯电动车由动力电池系统、整车驱动及负载系统和充电机系统三部分高压系统组成，动力电池系统通过放电回路连接整车驱动及负载系统，还通过充电回路连接充电机系统，动力电池系统、整车驱动及负载系统、充电机系统、充电回路和放电回路共同组成新能源纯电动车的高压系统。为实现基于时段分析的绝缘阻值检测，还在上述三部分高压系统之间的线路上增加高压隔离开关。具体的，高压隔离开关包括放电回路上设置的放电正隔离开关k1和放电负隔离开关k2，以及充电回路上设置的充电正隔离开关s1和充电负隔离开关s2。新能源纯电动车还包括高压控制系统，用于检测整个高压系统的绝缘阻值。
48.新能源纯电动车分别存在行车时段、充电时段和静置时段：首先车辆进入行车时段，高压控制系统闭合放电正隔离开关k1和放电负隔离开关k2，断开充电正隔离开关s1和充电负隔离开关s2，同时开启绝缘检测功能，记录高压系统的系统绝缘阻值r1；车辆进入充电时段，高压控制系统闭合充电正隔离开关s1和充电负隔离开关s2，断开放电正隔离开关k1和放电负隔离开关k2，同时开启绝缘检测功能，记录高压系统的系统绝缘阻值r2；车辆进入放置时段，高压控制系统断开放电正隔离开关k1和放电负隔离开关k2，断开充电正隔离开关s1和充电负隔离开关s2，同时开启绝缘检测功能，记录高压系统的系统绝缘阻值r3。
49.本实施例中，动力电池系统的额定电压为600v，按照国标gb18384的规定，在最大工作电压下，绝缘电阻应不小于100ω/v，因此高压回路的最低绝缘阻值为600v*100ω/v＝60kω。
50.基于如上时段进行综合分析，如图3所示，针对新能源汽车的动力电池系统、整车驱动及负载系统和充电机系统进行如下判断来定位绝缘失效点：
51.若在行车时段，系统绝缘值r1低于60kω，而在车辆充电时段，系统绝缘阻值r2大于60kω，在车辆放置时段，系统绝缘阻值r3大于60kω，则表明整车绝缘失效点在整车驱动及负载系统；
52.若在行车时段，系统绝缘值r1大于60kω，在车辆充电时段，系统绝缘阻值r2低于60kω，在车辆放置时段，系统绝缘阻值r3大于60kω，则表明整车绝缘失效点在充电机系统；
53.若在行车时段，系统绝缘值r1低于60kω，在车辆充电时段，系统绝缘阻值r2低于60kω，在车辆放置时段，系统绝缘阻值r3低于60kω，则表明整车绝缘失效点在动力电池系统。
54.综上，本发明的新能源汽车绝缘失效定位方法，通过设置的高压隔离开关，能够检测不同时段下整车高压系统绝缘状态，基于不同时段下的整车高压系统绝缘状态进行综合分析，能够有效定位新能源汽车高压系统的绝缘故障位置，保障人员及整车安全，同时，还能提高解决绝缘故障问题的效率，提升客户满意度。
55.车辆实施例：
56.本发明的一种车辆，采用上述方法实施例中所述的新能源汽车绝缘故障定位方法，在方法实施例1和方法实施例2中已经介绍的清楚明白，此处不再赘述。