一种叉车电机控制器绝缘电阻检测方法与流程

本发明涉及绝缘检测，尤其涉及一种叉车电机控制器绝缘电阻检测方法。

背景技术：

1、随着电动叉车在市场上的迅速普及，用户对供电电压等级的要求越来越高。当控制器绝缘阻值较低时，漏电流增大，控制器启动易发生安全事故，造成控制器损坏，甚至发生安全事故。这就有必要提供绝缘检测机制，确保控制器安全运行。国际标准要求控制器漏电流必须限制在10ma，以避免因接触系统而造成人身伤害。因此需要实时检测绝缘电阻的变化，当绝缘电阻不足，漏电流过大时，启动停机保护，确保控制器系统安全，避免因漏电造成安全事故。

2、传统的绝缘电阻检测方法虽然在一定程度上能够监控绝缘状态，但存在一些明显的局限性。首先，传统检测通常采用定期或手动方式进行，这种方式无法实时反映绝缘电阻的动态变化，可能导致在绝缘性能下降时未能及时采取措施，从而增加了安全风险。

3、其次，传统的绝缘电阻检测方法往往依赖于外部设备或人工干预，这不仅增加了操作的复杂性，还可能导致检测结果的准确性受操作人员技能水平的影响。此外，传统方法在检测过程中可能会产生较大的测量误差，尤其是在高电压环境下，误差可能进一步放大，影响检测的可靠性。

4、再者，传统的绝缘电阻检测往往只能在控制器停机状态下进行，这在实际应用中限制了其即时性和实用性。在电动叉车运行过程中，如果绝缘电阻突然下降，传统检测方法无法立即响应，可能导致漏电流迅速增大，引发安全事故。

5、cn118150946a公开了一种高压直流供电系统的绝缘检测方法，包括在所述高压母线与所述壳体地之间并联恒流电路模块和限流电阻r0，其中，所述高压母线的正极分别连接有正极绝缘电阻rp和正极分布电容cp，所述高压母线的负极分别连接有负极绝缘电阻rn和负极分布电容cn；所述恒流电路模块达到稳态后，获取所述高压母线的正极与所述壳体地之间的电压、所述壳体地与所述高压母线的负极之间的电压以及所述限流电阻r0两端的电压；计算得到所述正极绝缘电阻rp与所述负极绝缘电阻rn的值。

6、该专利提出的技术方案通过在高压母线与壳体地之间并联恒流电路模块和限流电阻，通过恒流电路为待测高压母线中的分布电容充放电，从而实现绝缘电阻的检测。这种方法虽然能够实现快速检测，但需要引入复杂的恒流电路模块，包括高压继电器电路、多级恒流电路和电压控制电路，这增加了电路的复杂性和成本。同时，该方案在检测过程中需要进行多次状态切换和稳态等待，这也会影响到检测的效率和实时性。

7、cn117723829a公开了一种新能源汽车高压母线正负极绝缘检测电路及方法，涉及绝缘检测技术领域，包括限流电阻r1和r4、继电器sw3以及运算放大器v1、v2和v3，所述限流电阻r1一端与检测电阻r2连接，另一端与主接触器main-sw1连接，所述检测电阻r2的另一端与检测电阻r3连接，检测电阻r3另一端与限流电阻r4连接，所述限流电阻r4的另一端与高压母线hv-bat负极相连接。

8、该专利技术方案中提到的检测电路可以实现车辆正常上高压前、工作中及下点后高压部件绝缘故障检测。然而该检测电路缺少了对其本身的自检。该专利的方案通过设置限流电阻、继电器和运算放大器的方式来检测绝缘电阻，虽然简化了电路设计，但是减少组件数量或简化组件功能的设计方式也导致了检测电路自检功能的缺失。此外，该检测电路也仅依赖于特定的电阻和继电器组合来检测绝缘电阻，这种单一路径的设计缺乏冗余，在不改变现有电路设计的前提下难以通过后续增加新组件的方式添加自检的功能。

9、此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

技术实现思路

1、针对现有技术之不足，本发明提供了一种叉车电机控制器绝缘电阻检测方法，以解决上述至少部分技术问题。

2、本发明涉及一种叉车电机控制器绝缘电阻检测方法，控制器的控制器电路包括绝缘电阻，检测方法包括以下步骤：s1、将配置有以串联形式相连的电压采样芯片u1、运算放大器u2和微控制单元mcu的采样电路与控制器电路并联；s2、将采样电路配置的双向继电器切换为连通校验电阻的第一连通状态；s3、获取电压采样芯片u1一侧引脚的采样电压ua，将采样电压ua转换为电压采样芯片u1另一侧引脚的采样电压ub，将采样电压ub经运算放大器u2转化为采样电压umcu后送到微控制单元mcu，并计算相应电阻的阻值；s4、确定与校验电阻相关的电压，据此计算得到校验电阻的计算阻值，并将校验电阻的计算阻值和校验电阻的实际阻值进行比较；s5、将双向继电器切换为连通绝缘电阻的第二连通状态；s6、重复s3以确定与绝缘电阻相关的电压，从而由微控制单元mcu计算得到绝缘电阻的阻值。

3、通过将采样电路与控制器电路并联，该方案能够实时获取控制器电路的绝缘电阻状态。在步骤s1中，采样电路的配置允许其在不干扰控制器电路正常运行时进行实时监控，避免了停机检测降低叉车的工作效率。步骤s2和s4中，通过切换双向继电器并比较校验电阻的计算阻值和实际阻值，实现了对采样电路自身的自检测功能，确保了测量结果的准确性和可靠性。通过双向继电器的切换(步骤s2和s5)，采样电路能够灵活地在不同的测量模式之间切换，既可以进行校验电阻的测量，也可以测量实际的绝缘电阻。这种设计使得检测方法能够避免采样电路异常而影响绝缘电阻采样实施。此外，该方案通过实时监控绝缘电阻并及时比较计算值与实际值(步骤s4)，能够及时发现绝缘性能的下降。一旦发现绝缘电阻低于安全阈值，采样电路可以立即采取措施，如切断电源或发出警报，从而显著提高了叉车电机控制器的安全性。

4、根据一种优选的实施方式，控制器电路包括控制器正极、控制器负极和控制器机壳地，绝缘电阻包括绝缘电阻rx和绝缘电阻ry，其中，控制器正极和控制器机壳地之间的线路上设有绝缘电阻rx，控制器负极和控制器机壳地之间的线路上设有绝缘电阻ry。通过在控制器正极和机壳地之间以及控制器负极和机壳地之间设置绝缘电阻，方案能够确保在高电压操作环境下，控制器与机壳地之间保持足够的绝缘水平，从而降低漏电和电击的风险。

5、根据一种优选的实施方式，双向继电器包括双向继电器k3和双向继电器k4，且任一双向继电器包括a端、b端和c端，其中，双向继电器k3的a端与控制器正极相连，c端与绝缘电阻rx相连；双向继电器k4的a端与控制器机壳地相连，c端与绝缘电阻ry相连。双向继电器k3和k4的设计允许电流在两个方向上自由流动，这为电路提供了更灵活的控制能力。通过切换继电器的连接状态，可以动态调整电路结构，以适应不同的测量需求。此外，双向继电器的使用简化了电路设计，减少了额外组件的需求。这种设计不仅降低了成本，还提高了电路的可靠性和维护的便捷性。

6、根据一种优选的实施方式，采样电路的校验电阻包括校验电阻r11和校验电阻r12，其中，校验电阻r11连接在双向继电器k3的b端，校验电阻r12连接在双向继电器k4的b端。校验电阻r11和r12作为已知值的电阻，用于在采样电路中提供稳定的参考电压。这有助于确保电压采样芯片u1获取的电压值准确无误，从而提高绝缘电阻测量的准确性。双向继电器k3和k4的a端与b端闭合可将校验电阻连接到电路之中，这样的配置简化了电路设计，且校验电阻的使用允许采样电路在不连接实际被测电阻的情况下进行自检测，从而能够快速检查采样电路的工作状态，提高了检测过程的效率。

7、根据一种优选的实施方式，采样电路包括单向继电器k1和单向继电器k2，其中，单向继电器k1的一端与控制器正极相连，另一端串联电阻r1后与控制器机壳地相连；单向继电器k2的一端与控制器机壳地相连，另一端串联电阻r2后与控制器负极相连。在自检测模式下，通过闭合k1和断开k2，或者断开k1和闭合k2，采样电路可以利用已知的电阻r1和r2进行自检测。这种自检测功能确保了采样电路在进行绝缘电阻检测前自身的正常工作状态。在不同的检测模式中，单向继电器k1和k2提供了一致的测量基准，确保了测量结果的一致性和可比性。

8、根据一种优选的实施方式，采样电路包括相互串联的电阻r3和电阻r4，其中电阻r3与控制器机壳地相连，电阻r4与控制器负极相连，电压采样芯片u1具有若干引脚，其中，第一引脚连接在电阻r4的一端，第二引脚连接在电阻r4的另一端，且两引脚之间形成采样电压ua；第三引脚连接在运算放大器u2的同相输入端，第四引脚连接在运算放大器u2的反相输入端，且在两引脚之间形成采样电压ub。电阻r3和r4的串联配置为电压采样芯片u1提供了一个稳定的电压分压，确保了采样电压ua的准确性。这种配置允许采样电路在不同的电阻值和电路条件下进行精确的电压测量。电压采样芯片u1的第三引脚连接到运算放大器u2的同相输入端，第四引脚连接到反相输入端，形成了差分信号测量路径。这种差分测量方法提高了测量的准确性和抗干扰能力，使得采样电路能够可靠地计算出绝缘电阻的值。这种精确测量对于评估叉车电机控制器的绝缘性能至关重要。

9、根据一种优选的实施方式，采样电路的运算放大器u2附带有若干电阻，其中，输入电阻r6设置于同相输入端线路，输入电阻r7设置于反相输入端线路，平衡电阻r8设置于运算放大器u2接地线路，反馈电阻r9设置于运算放大器u2输出端与反相输入端之间的线路。输入电阻r6和r7分别设置在运算放大器u2的同相输入端和反相输入端，有助于确保输入信号的稳定性和精度。这种配置减少了输入端的噪声和干扰，提高了信号的准确性。通过在同相输入端和反相输入端设置输入电阻，运算放大器u2能够实现差分放大，这有助于提高电路对微小变化的响应能力，从而更精确地测量绝缘电阻。平衡电阻r8设置在运算放大器u2的接地线路，有助于平衡电路的直流偏置，减少由于偏置电压引起的误差。这种配置确保了电路在不同工作条件下的稳定性。此外，反馈电阻r9跨接在运算放大器u2的输出端与反相输入端之间，形成了负反馈回路。负反馈机制可以控制电路的增益，同时抑制电路中的非线性失真和噪声，提高输出信号的质量和稳定性。

10、根据一种优选的实施方式，在双向继电器k3和双向继电器k4的a端与b端闭合连接以切换为第一连通状态的情况下，采样电路进行自检测；在双向继电器k3和双向继电器k4的a端与c端闭合连接以切换为第二连通状态的情况下，采样电路进行绝缘电阻检测。在第一连通状态下，双向继电器k3和k4的a端与b端闭合，采样电路通过连接校验电阻r11和r12进行自检测。这种自检测功能确保了采样电路在进行绝缘电阻检测前自身的正常工作状态，提高了检测结果的可靠性。在第二连通状态下，双向继电器k3和k4的a端与c端闭合，采样电路连接到实际的绝缘电阻rx和ry进行测量。这种状态切换允许系统在不同的测量模式之间灵活切换，确保了绝缘电阻的准确测量。综上，通过自检测和绝缘电阻检测，系统能够及时发现绝缘性能的变化，从而采取相应的保护措施，如切断电源或发出警报，防止潜在的安全事故。

11、根据一种优选的实施方式，在采样电路进行自检测时，单向继电器k1闭合，单向继电器k2断开，电压采样芯片u1获取电阻r4两端电压ua1值，通过以下方式得到校验电阻r11和校验电阻r12的阻值：

12、

13、电压采样芯片u1获取电压ua1或电压ua2的值后经转换能输出电压ub，两者之间的关系如下：

14、ua＝k×ub

15、ub经过运算放大器u2以及输入电阻r6、输入电阻r7、平衡电阻r8和反馈电阻r9转换输出采样电压umcu后送到微控制单元mcu，依据运放原理得到ub计算方式如下：

16、

17、微控制单元mcu根据以上公式计算得到校验电阻r11和校验电阻r12的计算值，并通过与实际值比较以检测采样电路(200)是否正常。

18、根据一种优选的实施方式，在采样电路进行绝缘电阻检测时，单向继电器k1闭合，单向继电器k2断开，电压采样芯片u1获取电阻r4两端电压ua3值，通过以下方式得到绝缘电阻rx和绝缘电阻ry的阻值：

19、

20、结合以上公式，微控制单元mcu能够计算出绝缘电阻rx和绝缘电阻ry的电阻值。