本發(fā)明涉及不平衡電橋?qū)Φ亟^緣電阻電壓采樣技術領域，特別涉及一種對地絕緣電阻電壓采樣方法及裝置。

背景技術：

直流電源(如電動汽車動力蓄電池、光伏陣列等)對地絕緣阻抗不良或阻值低于規(guī)定值，將使得直流電源對地形成高壓，進而使應用該直流電源的設備的外殼帶電，不僅易損壞設備，還給人身安全帶來巨大威脅。因此，有必要對直流電源對地絕緣阻抗進行檢測，以便及時采取相應的調(diào)節(jié)措施，保證絕緣阻抗始終滿足規(guī)定要求。

現(xiàn)有技術一般通過電橋平衡原理的檢測方法，直流電源正負極對地之間均并聯(lián)給定的電阻值，與直流電源的正負極對地電阻形成一個電阻電橋，通過采樣橋臂的電壓值結(jié)合直流電源正負極最大電壓值并計算得到當前直流電源正負極對地電阻，再通過和標準規(guī)范中規(guī)定的絕緣阻抗值進行比較判斷當前直流電源正負極對地絕緣阻抗是否良好。

對于采樣到的橋臂電壓，為了穩(wěn)定和不受到干擾通常會用到以下濾波方式對采樣電壓進行處理：

1、采用無源濾波電路進行濾波，但是無源濾波電路帶負載能力差，抗干擾特性不理想；

2、采用有源濾波電路進行濾波，但是有源濾波電路會使采樣信號的時間變長，特別是直流高壓頻繁變化的時候，對電壓的采樣時間會有較大影響，從而使的對濾波的處理速度變慢。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的是提出一種對地絕緣電阻電壓采樣方法，旨在提高濾波處理速度、提采樣時的高抗干擾能力。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的對地絕緣電阻電壓采樣方法，包括：

在電橋橋臂未閉合時，采集母線電壓作為校準母線電壓；

在橋臂閉合時，采集電橋橋臂的絕緣對地電壓及母線電壓；

計算至少兩組中母線電壓與絕緣對地電壓的比值，并判斷第一次采樣的母線電壓及絕緣對地電壓的比值分別與后續(xù)采樣的母線電壓及絕緣對地電壓的比值之差是否都在預設范圍內(nèi)；

若差值在預設范圍內(nèi)，計算校準母線電壓與第一次采樣的母線電壓的比值，根據(jù)第一次采樣的絕緣對地電壓及該比值計算濾波后的絕緣對地電壓。

優(yōu)選地，在所述“在橋臂閉合時，采集電橋橋臂的絕緣對地電壓及母線電壓”包括：

橋臂閉合后，按設定的采樣周期獲取電橋橋臂的絕緣對地電壓及母線電壓。

優(yōu)選地，若差值不在預設范圍內(nèi)時，舍棄最先采樣的一組母線電壓與絕緣對地電壓，將下一組母線電壓與絕緣對地電壓作為新的第一次采樣并重新采樣一組母線電壓與絕緣對地電壓計算其比值。

優(yōu)選地，根據(jù)第一次采樣的絕緣對地電壓及該比值計算濾波后的絕緣對地電壓：

將第一次采樣的絕緣對地電壓與校準母線電壓和第一次采樣的母線電壓的比值相乘計算得到濾波后的絕緣對地電壓。

優(yōu)選地，計算所述比值的電壓值為連續(xù)采樣獲取的母線電壓與絕緣對地電壓。

本發(fā)明還提出一種對地絕緣電阻電壓采樣裝置，所述裝置包括：

采樣模塊：在電橋橋臂未閉合時，采集母線電壓作為校準母線電壓；在橋臂閉合時，采集電橋橋臂的絕緣對地電壓及母線電壓；

判斷模塊：計算至少兩組中母線電壓與絕緣對地電壓的比值，并判斷第一次采樣的母線電壓及絕緣對地電壓的比值分別與后續(xù)采樣的母線電壓及絕緣對地電壓的比值之差是否都在預設范圍內(nèi)；

濾波計算模塊：若差值在預設范圍內(nèi)，計算校準母線電壓與第一次采樣的母線電壓的比值，根據(jù)第一次采樣的絕緣對地電壓及該比值計算濾波后的絕緣對地電壓。

優(yōu)選地，所述采樣模塊橋臂閉合后，在設定的采樣周期獲取電橋橋臂的絕緣對地電壓及母線電壓。。

優(yōu)選地，所述判斷模塊在差值不在預設范圍內(nèi)時，舍棄最先采樣的一組母線電壓與絕緣對地電壓，將下一組母線電壓與絕緣對地電壓作為新的第一次采樣并重新采樣一組母線電壓與絕緣對地電壓，計算其比值。

優(yōu)選地，所述濾波計算模塊將將第一次采樣的絕緣對地電壓與校準母線電壓和第一次采樣的母線電壓的比值相乘計算得到濾波后的絕緣對地電壓。

優(yōu)選地，計算所述比值的電壓值為連續(xù)采樣獲取的母線電壓與絕緣對地電壓。

本發(fā)明技術方案利用采樣的母線電壓及絕緣對地電壓的硬件電路在阻抗上呈線性關系，當母線電壓受影響波動時，絕緣對地電壓也隨之變化，且變化比例一致。在濾波處理中，在判斷第一次采樣的母線電壓及絕緣對地電壓的比值分別與后續(xù)采樣的母線電壓及絕緣對地電壓的比值之差都在預設范圍內(nèi)時，據(jù)第一次采樣的絕緣對地電壓及校準母線電壓與第一次采樣的母線電壓的比值計算濾波后的絕緣對地電壓。本發(fā)明技術方案可以很好的適應電池電壓不穩(wěn)定的情況，快速采樣母線電壓及絕緣對地電壓，同時硬件上簡化濾波電路，可以降低成本，能夠很好的適應直流高壓頻繁變化的情況，抗干擾能力強。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖示出的結(jié)構獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明對地絕緣電阻電壓采樣方法一實施例的流程圖；

圖2為本發(fā)明對地絕緣電阻電壓采樣方法的采樣電路結(jié)構示意圖；

圖3為發(fā)明對地絕緣電阻電壓采樣方法中母線電壓與絕緣對地電壓時序波形示意圖；

圖4為本發(fā)明對地絕緣電阻電壓采樣裝置一實施例的功能模塊圖。

本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

需要說明，若本發(fā)明實施例中有涉及方向性指示(諸如上、下、左、右、前、后……)，則該方向性指示僅用于解釋在某一特定姿態(tài)(如附圖所示)下各部件之間的相對位置關系、運動情況等，如果該特定姿態(tài)發(fā)生改變時，則該方向性指示也相應地隨之改變。

另外，若本發(fā)明實施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，則該“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。另外，各個實施例之間的技術方案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領域普通技術人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎，當技術方案的結(jié)合出現(xiàn)相互矛盾或無法實現(xiàn)時應當認為這種技術方案的結(jié)合不存在，也不在本發(fā)明要求的保護范圍之內(nèi)。

本發(fā)明提出一種對地絕緣電阻電壓采樣方法。

在本發(fā)明實施例中，如圖1所示，該對地絕緣電阻電壓采樣方法，包括：

s10、在電橋橋臂未閉合時，采集母線電壓作為校準母線電壓；

s20、在橋臂閉合時，采集電橋橋臂的絕緣對地電壓及母線電壓；

s30、計算至少兩組中母線電壓與絕緣對地電壓的比值，并判斷第一次采樣的母線電壓及絕緣對地電壓的比值分別與后續(xù)采樣的母線電壓及絕緣對地電壓的比值之差是否都在預設范圍內(nèi)；

s50、若差值在預設范圍內(nèi)，計算校準母線電壓與第一次采樣的母線電壓的比值，根據(jù)第一次采樣的絕緣對地電壓及該比值計算濾波后的絕緣對地電壓。

本實施例中采用如圖2所示的原理圖，其中，電阻r1、電阻r2、電阻r3及電阻r4均為采樣電阻，vrf，vbus分別表示絕緣對地電壓及母線電壓。采樣到的電壓vrf，vbus輸出至設置于電動汽車上的電壓檢測器。電橋兩橋臂通過導線連接至電動汽車的車體，相當于接地。

本實施例中，該對地絕緣電阻電壓采樣方法應用于電動汽車上，在電動汽車出現(xiàn)加速、剎車等狀況時，高壓直流電源的母線電壓會出現(xiàn)抖動，絕緣對地電壓也隨之出現(xiàn)抖動。

本實施例中，采用vbus/vrf比值對象為濾波對象，充分利用不平衡橋方案的硬件電路，母線電壓vbus變化時，絕緣對地電壓vrf同時也變化，在判斷vrf，vbus波動是否穩(wěn)定后，再依據(jù)第一次采樣到的絕緣對地電壓vrf及校準母線電壓與第一次采樣的母線電壓的比值計算濾波后的絕緣對地電壓。

本發(fā)明技術方案利用采樣的母線電壓及絕緣對地電壓的硬件電路在阻抗上呈線性關系，當母線電壓受影響波動時，絕緣對地電壓也隨之變化，且變化比例一致。在濾波處理中，在判斷第一次采樣的母線電壓及絕緣對地電壓的比值分別與后續(xù)采樣的母線電壓及絕緣對地電壓的比值之差都在預設范圍內(nèi)時，據(jù)第一次采樣的絕緣對地電壓及校準母線電壓與第一次采樣的母線電壓的比值計算濾波后的絕緣對地電壓。本發(fā)明技術方案可以很好的適應電池電壓不穩(wěn)定的情況，快速采樣母線電壓及絕緣對地電壓，同時硬件上簡化濾波電路，可以降低成本，能夠很好的適應直流高壓頻繁變化的情況，抗干擾能力強。

進一步地，在所述“在橋臂閉合時，采集電橋橋臂的絕緣對地電壓及母線電壓”包括：

在橋臂閉合后，按設定的采樣周期獲取電橋橋臂的絕緣對地電壓及母線電壓。這里通過設定采樣周期，可調(diào)節(jié)采樣精度，便于根據(jù)實際需求而靈活設置。

s40、若差值不在預設范圍內(nèi)時，舍棄最先采樣的一組母線電壓與絕緣對地電壓，將時序相鄰的下一組母線電壓與絕緣對地電壓作為新的第一次采樣，并重新采樣一組母線電壓與絕緣對地電壓計算其比值。

需要說明的是，本實施例中，丟掉最先采樣的第一組數(shù)據(jù)，以下一組數(shù)據(jù)作為基準，重新采樣另一組絕緣對地電壓及母線電壓，加入對比。以此類推，以最終各組絕緣對地電壓及母線電壓比值之差是都在預設范圍內(nèi)判斷為穩(wěn)定，再以此時第一次采樣的絕緣對地電壓和母線電壓，已經(jīng)預先采樣得到校準母線電壓計算濾波值。

需要說明的是，為采樣和判斷的準確性，本發(fā)明技術方案中，設定采樣周期，并可對采樣周期進行延時設置，按照預設周期采樣母線電壓與絕緣對地電壓，并計算每組中母線電壓與絕緣對地電壓的比值，將采樣時序上相鄰的母線電壓與絕緣對地電壓的比值作差，判斷差值是否在預設范圍內(nèi)。例如在采樣到n1、n2、n3…nn共n組采樣，n1～nn在時序上連續(xù)，計算出對應的比值k1、k2、k3…kn，以k1為基準，作差kn-k1、kn-1-k1、…k2-k1，得到(n-1)個差值，分別判斷這些(n-1)個差值是否在預設范圍內(nèi)，當母線電壓與絕緣對地電壓的比值處于預設范圍內(nèi)時，再計算校準母線電壓與第一次采樣的母線電壓的比值，根據(jù)第一次采樣的絕緣對地電壓及該比值計算濾波后的絕緣對地電壓；若這些(n-1)個差值任一個不在預設范圍內(nèi)，則丟掉k1，重新采樣第n+1組數(shù)據(jù)，計算得比值kn+1加入該數(shù)列，以k2為基準，重復如上進行差值計算，直到所有差值都在預設范圍內(nèi)，再計算濾波后的絕緣對地電壓。

具體地，根據(jù)第一次采樣的絕緣對地電壓及該比值計算濾波后的絕緣對地電壓包括：

將第一次采樣的絕緣對地電壓與校準母線電壓和第一次采樣的母線電壓的比值相乘計算得到濾波后的絕緣對地電壓。

假設采樣到校準母線電壓值為vbus0，采樣到的兩組電壓值分別為(vrf，vbus)及(vrf1，vbus1)，濾波對象為第一組電壓值(vrf，vbus)，濾波后的絕緣對地電壓計算公式為：

v＝vrf*(c)；

其中，c＝vbus0/vbus。

進一步地，計算所述比值的電壓值為連續(xù)采樣獲取的母線電壓與絕緣對地電壓。在進行計算時，采用時序上采樣連續(xù)的兩組母線電壓及絕緣對地電壓，這是因為這樣的兩組電壓值其變化趨勢較為接近，通過計算比值等濾波處理后得到的值更接近實際的電壓值。

先結(jié)合圖3對本發(fā)明實施例作進一步闡述：

在電橋橋臂未閉合時，采樣到的校準母線電壓值為vbus，t0時刻采樣到的vrf0及vbus0的電壓值，此時因為母線電壓抖動，絕緣對地電壓的電壓值也會出現(xiàn)抖動。

t1時刻采樣到的電壓為vrf1和vbus1，因為電阻元件的正比關系，在計算vbus1/vrf1與vbus0/vrf0的比值，當兩比值之差趨于在預設范圍內(nèi)時，此次采樣的電壓值判斷為穩(wěn)定。若采樣值不穩(wěn)定，則繼續(xù)采樣一組母線電壓及絕緣對地電壓，重復上述判斷，直到求得的差值趨于相等或在預設范圍內(nèi)。

根據(jù)系數(shù)c＝vbus/vbus0，就可以得出參與計算的vrf值，即vrf＝vrf0*(c)。故在t1即可采樣電壓值，時間延遲為t1-t0，比普通方法采樣速度快(普通方法的延時時間為t2-t0)。

參照圖4，基于上述對地絕緣電阻電壓采樣方法，本發(fā)明還提出一種對地絕緣電阻電壓采樣裝置，所述裝置包括：

采樣模塊100：在電橋橋臂未閉合時，采集母線電壓作為校準母線電壓；在橋臂閉合時，采集電橋橋臂的絕緣對地電壓及母線電壓；

判斷模塊200：計算至少兩組中母線電壓與絕緣對地電壓的比值，并判斷第一次采樣的母線電壓及絕緣對地電壓的比值分別與后續(xù)采樣的母線電壓及絕緣對地電壓的比值之差是否都在預設范圍內(nèi)；

濾波計算模塊300：若差值在預設范圍內(nèi)，計算校準母線電壓與第一次采樣的母線電壓的比值，根據(jù)第一次采樣的絕緣對地電壓及該比值計算濾波后的絕緣對地電壓。

請繼續(xù)參照圖2，本實施例中，該對地絕緣電阻電壓采樣裝置應用于電動汽車上。實現(xiàn)上述對地絕緣電阻電壓采樣方法的程序燒錄于控制器中。

進一步地，橋臂閉合后，按設定的采樣周期獲取電橋橋臂的絕緣對地電壓及母線電壓。

所述判斷模塊在差值不在預設范圍內(nèi)時，舍棄最先采樣的一組母線電壓與絕緣對地電壓，將下一組母線電壓與絕緣對地電壓作為新的第一次采樣并重新采樣一組母線電壓與絕緣對地電壓，計算其比值。

進一步地，所述濾波計算模塊300將第一次采樣的絕緣對地電壓與校準母線電壓和第一次采樣的母線電壓的比值相乘計算得到濾波后的絕緣對地電壓。

優(yōu)選地，計算所述比值的電壓值為連續(xù)采樣獲取的母線電壓與絕緣對地電壓。

本發(fā)明技術方案提高了濾波處理速度、降低了硬件成本且提采樣時的高抗干擾能力。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是在本發(fā)明的發(fā)明構思下，利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構變換，或直接/間接運用在其他相關的技術領域均包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。