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专利号: 202110829214X
申请人: 盐城工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种电动汽车绝缘状态在线检测方法,其特征在于,包括:步骤1,建立系统动态模型,并根据其阶跃响应,利用非线性最小二乘法进行模型参数辨识,计算出绝缘电阻值Rf1和系统响应周期;

步骤2,根据电桥法测量绝缘电阻,并采用神经网络对模型进行参数辨识,计算出绝缘电阻值Rf2;

步骤3,当Rf1与Rf2的差值小于预设阈值时,则将较小的绝缘电阻值作为测量值Rf;

在所述步骤1中,所述检测电路还包括动态模型电路,所述动态模型电路包括,U与RP、RN构成的环路I,其中,U为动力电池电压,RP为所述动力电池正极与车壳之间的电阻,RN为动力电池负极与车壳之间的电阻;

U与R1、R2构成的环路II,其中,R1、R2为限流电阻;

R3与脉冲信号发生器构成环路III,其中,所述脉冲信号发生器用以产生幅值为US的阶跃电压时,所述R3为采样电阻;

其中,流经RP、RN、R1、R2、R3的电流分别为I1、I2、I3、I4、I,则I1、I2、I3、I4、I之间应满足:I=I1+I2     (式I)I=I3+I4     (式II) 。

2.根据权利要求1所述的电动汽车绝缘状态在线检测方法,其特征在于:由所述动态模型电路得到所述绝缘电阻值检测方法的步骤包括,

21)计算得出流过所述采样电阻R3上的电流I;

对于所述环路I,有,

对于所述环路II,有,

U/s=R1·I3+R2·I4      (式IV)对于所述环路III,有,

由式I、式II、式III、式IV、式V得出流过所述采样电阻R3上的电流I,并作拉氏反变换得:其中,t为时间变量,参数a1为响应稳态分量,参数a2为响应增益,参数a3为响应时间常数;

22)得出所述采样电阻R3的响应稳态分量a1,所述响应稳态分量a1及所述响应时间常数a3的参数表达式为:其中,//表示若干电阻并联后的等效电阻,R=R1=R2,因动力电池电压U的作用分量可以在后续的操作中消除,则有,

23)基于响应稳态分量a′1得出等效绝缘电阻的阻值,所述采样电阻R3上的电压U3在脉冲注入信号下的阶跃响应为:其中,

b2=a2·R3

b3=a3

当所述采样电阻R3上的电压稳定时,忽略响应增益a2,即U3=b1,对式VII作变形,得等效绝缘电阻Rf:

由式VI可知,响应值在时间t下为非线性模型,采用非线性最小二乘法进行参数辨识。

3.根据权利要求2所述的电动汽车绝缘状态在线检测方法,其特征在于,所述检测方法还包括基于非线性最小二乘法模型的参数识别的步骤,包括,步骤24)测量m个数据点(ti,yi)(i=1,2,3,...,m),并对模型 进行参数辨识;

所述模型f(t)的均方差E(x)满足:T

x=[b1,b2,b3]

根据最小二乘法原理,所述均方差E(x)取得极小值的条件为:基于迭代快速性,采用牛顿迭代法求解;

T T

根据式(J·J)·h=‑J·f,算法迭代步长h由E(x)对x取极小值时得到,J为Jacobin矩阵;

所述模型f(t)的收敛条件为:|E(x+h)‑E(x)|<ε其中,ε为收敛条件的判断值,ε根据模型参数设定。

4.根据权利要求3所述的电动汽车绝缘状态在线检测方法,其特征在于,参数辨识的算法步骤如下:

41)读取数据点(ti,yi),并进行去野点,滑动平均滤波,保证数据的可靠性;

T T

42)给辨识参数x赋初始值,其中,x=[b1,b2,b3];

43)计算Jacobin矩阵J,并计算迭代步长h;

44)判断收敛条件|E(x+h)‑E(x)|<ε是否满足;

若是,则认为E(x)已收敛,退出迭代,输出最优参数组 并执行步骤45);

T

若否,则根据所述迭代步长h对所述辨识参数x重新赋值,并返回执行步骤43);

45)将所述最优参数 代入式VIII,得到等效绝缘电阻Rf1;由最优响应时间常数 确定系统响应时间,得出系统测量周期。

5.根据权利要求4所述的电动汽车绝缘状态在线检测方法,其特征在于,系统动态模型中系统响应周期与根据电桥法测量绝缘电阻的采样周期相同。

6.根据权利要求1所述的一种电动汽车绝缘状态在线检测方法,其特征在于:所述步骤

2中的电桥电路包括,

检测电阻,所述的检测电阻包括电阻R4、电阻R5和电阻R6;

绝缘电阻,所述的绝缘电阻包括绝缘电阻 和绝缘电阻选择开关S,所述选择开关S的第二端具有A、B两个端口;

以及直流电源VDC;

电桥法测量电路的连接方式为:所述电阻R4的第一端与所述绝缘电阻 的第二端、所述绝缘电阻 的第一端相连,所述电阻R4的第二端与选择开关S相连;

所述电阻R5的第一端与所述绝缘电阻 的第一端相连,所述电阻R5的第二端与所述选择开关S的A端相连;

所述电阻R6的第一端与所述选择开关S的B端相连,电阻R6的第二端与绝缘电阻 的第二端相连;

所述绝缘电阻 的第一端与所述直流电源VDC的正极相连,所述绝缘电阻 的第二端与车壳相连;

所述绝缘电阻 的第一端与车壳相连,所述绝缘电阻 的第二端与直流电源VDC的负极相连;

所述直流电源VDC的外壳与车壳连接。