[发明专利]基于KF观测器的桥式绝缘检测电路及方法

说明书

本发明提供一种基于KF观测器的桥式绝缘检测电路及方法，包括开关选通电路、分压电阻和微处理器，通过控制开关选通器件，根据采样电压计算动力电池系统的正极绝缘电阻和负极绝缘电阻。本发明采用KF观测器消除采样扰动，实现绝缘电阻的准确计算；电路简单且容易实现，具有很高的普适性。

技术领域

本发明涉及新能源汽车动力电池系统能源管理技术领域，具体涉及一种基于KF观测器的桥式绝缘检测电路及方法。

背景技术

随着新能源汽车的不断普及和推广，电池动车的使用安全越来越受到人们的广泛关注。由于动力电池系统的工作电压大多在300V以上，这就要求电池管理系统能够准确的预测电池绝缘状态，并能够实时预警，防止触电现象的发生。目前，主流的绝缘采集方案主要包括小信号注入法和桥式分压法，都存在检测精度较低的情况。

发明内容

为了能够准确估计动力系统的绝缘状态，本发明提供一种基于KF观测器的桥式绝缘检测电路及方法，采用如下技术方案：

一种基于KF观测器的桥式绝缘检测电路，包括：

分压电路，该分压电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5；

开关选通电路，该开关选通电路包括开关K1、开关K2和开关K3；

以及微处理器，该微处理器用于采集待测系统的总压和电阻R5上的电压；

所述电阻R1的第一端与所述电阻R2的第一端及待测系统的正极绝缘电阻相连，电阻R1的第二端经开关K1与电阻R2的第二端及电阻R4的第一端相连；

所述电阻R4的第一端经开关K2与所述电阻R4的第一端相连，所述电阻的第二端经电阻R5与电阻R3的第二端及待测系统的负极绝缘电阻相连；

所述电阻R2与电阻R4的连接点与待测系统的外壳体相连。

优选地，所述电阻R4与电阻R5的连接点与所述微处理器的采集端相连。

优选地，所述待测系统为动力电池系统。

一种采用上述桥式绝缘检测电路的检测方法，包括：

打开开关K1和开关K2，闭合开关K3，通过微处理器采集待测系统的正极绝缘电阻与负极绝缘电阻之间的电势差U2，以及电阻R5上的压降U1；

打开开关K3，闭合开关K1或开关K2，通过微处理器采集待测系统的正极绝缘电阻与负极绝缘电阻之间的电势差U4，以及电阻R5上的压降U3；

采集电压U1、U2、U3和U4的状态，建立方差矩阵方程，公式如下：

其中，为电压观测矩阵，P_1,k＝0为电压协方差矩阵，P1为U1方差，P2为U2方差，P3为U3方差，P4为U4方差，K为当前观测时间。

采集电压状态更新与方差矩阵更新,公式如下：

其中Q_k为系统观测器噪声；

计算Kalman增益与电压状态更新，公式如下：

其中R_k表示测量方差，y＝[U1 U2 U3 U4]；

方差更新，公式如下：

计算绝缘电阻：