[發明專利]一種直流充電樁絕緣監測電路及檢測方法

有效

• 申請號: 201610920512.9
• 申請日: 2016-10-21
• 公開（公告）號: CN106353599B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 袁慶民;茹永剛;沈得貴;鄧興旺
• 申請（專利權）人: 西安特銳德智能充電科技有限公司
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 陸萬壽

【技術領域】

本發明屬于直流充電樁技術領域，涉及一種直流充電樁絕緣監測電路及檢測方法。

【背景技術】

2008年10月埃隆·馬斯克與Martin Eberhard的團隊將首批Tesla Roadster電動車下線并開始交付，續航里程高達394Km，0-100km/h加速時間僅需3.9s的Tesla Roadster點燃了全球電動汽車市場，全世界迎來了一場引領高科技領域的新能源改革。與此同時，隨著核能發電、太陽能光伏發電以及風能發電原材料價格的下降，進一步推動新能源在本世紀改革的步伐，全球迎來了一場新能源風暴，同時推動了半導體工業、電動汽車產業、新能源發電產業以及電力電子領域的快速發展，迫使電力電子行業再一次成為時代進步的領軍，扮演著新能源改革的重要角色。

新能源領域的電動汽車產業迅速發展，電動汽車充電樁逐漸成為整個電動汽車產業發展的瓶頸，國家通過各種途徑和手段大力推廣充電樁的建設和應用。但近幾年出現的不少電動汽車起火事件，使得電動汽車充電樁的安全性越來越受國家及用戶的高度重視。直流充電樁具有大功率、大體積、高電壓、結構與協議復雜的特點，迫使其成為安全問題的首要引領者。因此，在直流充電樁的設計中不僅增加智能主動防護與柔性充電系統，而且國標對直流充電樁輸出側對地的絕緣電阻提出了明確的指標要求。

從電動汽車充電樁的應用環境出發，不管是直流單樁還是智能群充電系統，通常都是放置在室外，難免出現高溫暴曬、閃電雷擊、暴雨潮濕、高濃度硫氮氣體以及撞擊磨損的現象，致使高壓大電流線纜破損或者直流充電樁內部絕緣器件的不斷老化。導致直流充電樁輸出端口正負母線與充電樁外殼通過失效絕緣層形成漏電流回路。這不僅對整套直流群充電系統的正常工作造成很大影響，而且存在很大的人身安全風險，甚至可能出現爆炸和火災。因此，實現在線實時監測充電樁輸出直流母線對地的絕緣電阻，對充電安全、客戶安全、車輛安全具有不可估量的實用意義。

目前，關于電動汽車智能快速群充電系統中的高效高功率直流充電電源模塊，作為群充電系統主要充電設備PDU模塊的能量索取單元，與可實現功率分配單元的PDU模塊共同構成一個比較復雜的多分支充電網絡。在一般情況下，絕緣電阻對直流快速群充電系統的運行并不影響，但若絕緣電阻過低或者存在接地故障點無法迅速找到并予以修復，又發生另一點接地故障，輕則導致產生大量的失敗訂單，重則可能引起重大安全事故的發生。

縱觀電動汽車智能群充電市場的蓬勃發展，現有直流快充智能群充電系絕緣統檢測的方法主要有電橋平衡法和低頻探測原理。根據電橋平衡原理實現的絕緣監測裝置被廣泛使用，但它不能檢測直流充電系統絕緣電阻動態變化中正負母線各自的絕緣情況，并且市場上大量出現采用電橋平衡原理設計的絕緣監測裝置，只能報出直流充電系統出現幾級絕緣故障，而不能直接測量出直流充電系統對地具體的絕緣電阻阻值。DLT 1392-2-14中指出用于檢測直流充電系統的絕緣電阻精度需滿足以下兩種工況：1)若被測系統絕緣電阻低于60K時，絕緣電阻精度要滿足±5％。2)若被測系統絕緣電阻高于60K時，絕緣電阻精度要滿足±10％。該標準中明確給出絕緣電阻的精度而不是絕緣電阻等級。使用低頻探測法測量接地電阻是近些年常用的一種方法，但它所能檢測的絕緣電阻受直流充電系統對地分布電容的制約，而且低頻交流信號易被外圍電路干擾。綜上所述，電橋平衡原理和低頻探測原理均存在若干難以克服的缺陷。

【發明內容】

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種直流充電樁絕緣監測電路及檢測方法。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種直流充電樁絕緣監測電路，包括輸入正向支路、輸入負向支路、輸出正向支路和輸出負向支路；輸入正向支路與輸入負向支路均與至少一個電阻通過功率分配單元模塊的內部地GND串聯構成一個分壓網絡，而輸出正向支路與輸出負向支路均與至少一個投切電阻通過直流充電系統的地PE串聯構成一個分壓網絡；輸入正向支路與輸入負向支路之間的連接點接功率分配單元模塊的內部地GND，輸出正向支路與輸出負向支路的連接點接直流充電系統的地PE，直流充電系統的地PE直接與系統機架連接；功率分配單元模塊的內部地GND與直流充電系統的地PE之間設置有接觸器K0。

本發明進一步的改進在于：