具体实施方式

为了便于理解本专利，下面将参照相关附图对本专利进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本专利的公开内容更加透彻全面。技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一端”、“第二端”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，特别说明：如果这个元器件在电路图中是竖向放置的，那么“元器件的第一端”意思是上端、那么“元器件的第二端”意思是下端；如果这个元器件在电路图中是横向放置的，那么“元器件的第一端”意思是左端、那么“元器件的第二端”意思是右端。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

下面结合附图对本发明的一种优选实施方式做详细说明。

本发明提供一种电动汽车绝缘状态在线检测方法，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R_f1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R_f2；

步骤3，当R_f1与R_f2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R_f；

在所述步骤1中，所述检测电路还包括动态模型电路，如图6所示，所述动态模型电路包括，

U与R_P、R_N构成的环路I，其中，U为动力电池电压，R_P为所述动力电池正极与车壳之间的电阻，R_N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U_S的阶跃电压时，所述R₃为采样电阻；

其中，流经R_P、R_N、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)

优选地，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R_f：

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。

优选地，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(t_i，y_i)_{(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：

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；

根据式(J^T·J)·h＝-J^T·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。

优选地，参数辨识的算法步骤如下，如图7所示：

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

42)给辨识参数x^T赋初始值，其中，x^T＝[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)；

若否，则根据所述迭代步长h对所述辨识参数x^T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R_f1；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。

优选地，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。

在所述步骤2中，采用电桥法测量绝缘电阻，电请参照图1，电桥法测量电路包括：

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，选择开关S的第二端具有A、B两个端口；

以及直流电源V_DC。

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V_DC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V_DC的负极相连；

所述直流电源V_DC的外壳与车壳连接，具有“0”电位。

本发明通过采用测量电阻R₅和R₆的电压来计算绝缘状态的方法，以检测电动汽车的电池与车壳之间的绝缘状态。

基于上述电桥法测量电路，本发明公开了一种电桥法测量绝缘电阻在线检测方法，采用神经网络对电桥电路模型进行参数辨识，所述检测方法包括：

步骤51，所述选择开关S的A端接入电路，以搭建用于分析绝缘状态的不对称电路；

步骤52，所述选择开关S的B端接入电路，以搭建用于分析绝缘状态的不对称电路。

在步骤51中，请参照图2，基于由所述直流电源V_DC、R₄、R₅、构成的等效电路，直流电源V_DC的正极和车壳之间的电阻为R_a，直流电源V_DC的负极和车壳之间的电阻为R_b，则R_a、R_b满足：

直流电源V_DC的正极和车壳之间的电压V_a为：

R₅上的电压V_R5为：

在步骤52中，请参照图3，基于由所述直流电源V_DC、R₄、R₆、构成的等效电路，直流电源V_DC的正极和车壳之间的电阻为R_c，直流电源V_DC的负极和车壳之间的电阻为R_d，则R_c、R_d满足：

直流电源V_DC的负极和车壳之间的电压为V_d为：

R₆上的电压V_R6为：

通过反向计算，绝缘电阻表示为：

进一步地，为简化电路设计，将所述R₅、R₆设置为阻值大小相同的电阻，则满足：

其中，R_e＝R₄+R₅＝R₄+R₆

由此，得出绝缘电阻

将基于所述动态模型电路所得的绝缘电阻R_f1，与基于所述电桥电路所得的绝缘电阻R_f2相比较：当R_f1与R_f2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R_f。

本发明公开的电桥电路中，通过选择开关S搭建不对称电路，测量检测电阻的电压：通过步骤51求解V_R5、通过步骤52求解V_R6，并基于V_R5及V_R6反向计算出绝缘电阻的阻值，通过计算出来的绝缘电阻的阻值来反映电路的绝缘状态。

本实施例通过测量检测电阻的电压计算绝缘状态的方法，并得到实际电路的综合电阻，以此来检测各电路的绝缘状态。在考虑电路和直流电源系统绝缘状态的同时，尽量减小测量值对实际电路的影响。

此外，图4给出了一种可能的参数设置：图4反映的是电阻R₅和R₆在不同的阻值下，测量到的绝缘电阻和的阻值和与实际的绝缘电阻和的阻值之间的相对误差率。在本实施例中，V_DC＝800V；R₄＝100kΩ； 在表中列出来的是绝缘电阻和的测量值。通过改变电阻R₅和R₆，来得到不同的绝缘电阻和的阻值和与实际的绝缘电阻和的阻值之间的相对误差率。

本实施例中的相对误差率的计算如下：

图5给出了另一种可能的参数设置：图5反映的是在不同的电源电压下，测量到的绝缘电阻和与实际的绝缘电阻和之间的误差，在本实施例中R₄＝100kΩ；R₅＝1000kΩ；R₆＝1000kΩ：在表中列出来的是绝缘电阻和的测量值。通过改变电源电压的值，来得到不同的绝缘电阻和的阻值和与实际的绝缘电阻和的阻值之间的相对误差率。

使用本发明提出来的方法，可以对电动汽车正极电路和负极电路同时发生的故障时，进行检测出电路的绝缘状态。

以上仅为发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。