一種電動汽車高壓絕緣檢測方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種電動汽車高壓絕緣檢測方法及系統(tǒng)。高壓發(fā)生電路對高壓電容器充電；高壓電容器對車身地的絕緣電阻和寄生電容放電，根據(jù)電容放電公式計算絕緣電阻。檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：微處理器脈沖寬度調(diào)制端口與MOS驅(qū)動電路輸入端相連；高壓發(fā)生電路第一個輸入端與系統(tǒng)低壓工作電源相聯(lián)；第二個輸入端與MOS驅(qū)動電路輸出端相聯(lián)接；高壓電容器聯(lián)接在高壓發(fā)生電路輸出端與車身地間；開關(guān)K3聯(lián)接在高壓電容器與電壓測量電路輸入端間；電壓測量電路輸出端與微處理器A/D轉(zhuǎn)換端口相連；高壓電容器連接在高壓二極管D3正極，開關(guān)K1、K2并聯(lián)在高壓二極管D3負(fù)極；開關(guān)K1與高壓電池組正極相連，開關(guān)K2與高壓電池組負(fù)極相連。本發(fā)明的積極效果在于可靠反應(yīng)動力電池組電壓級別系統(tǒng)絕緣。
【專利說明】一種電動汽車高壓絕緣檢測方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車電子【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種電動汽車高壓絕緣檢測方法及系統(tǒng)，特別適用于電動汽車高壓系統(tǒng)與低壓系統(tǒng)的絕緣性在線檢測。
【背景技術(shù)】
[0002]電動車的動力來源于其搭載的高壓電池組，電動車高壓電路系統(tǒng)包括高壓電池組、高壓電池組正極對車身地的絕緣電阻Rp和高壓電池組正極對車身地的寄生電容Csl ；高壓電池組負(fù)極對車身地的絕緣電阻Rn和高壓電池組負(fù)極對車身地的寄生電容Cs2。高壓電池組電壓高達幾百伏，整車要求高壓系統(tǒng)與低壓系統(tǒng)必須完全隔離，杜絕高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)之間電氣相通，漏電流大于人體安全電流時對人體造成傷害。
[0003]目前均使用低壓直流或低壓交流方法對高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)進行絕緣檢測，此低壓絕緣檢測方法的不足之處在于:許多材料在低電壓時是不導(dǎo)電的，低電壓時用傳統(tǒng)萬用表測量電阻為無窮大，但電壓提高到一定程度后就會導(dǎo)電，隨著電壓的提高導(dǎo)電性會越來越高(如用500V兆歐表測量的電阻小于I兆歐)。用低壓進行絕緣檢測的方法無法檢測出在當(dāng)前高壓電池組電壓級別下的高壓電路系統(tǒng)絕緣情況。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明公開了一種電動汽車高壓絕緣檢測方法及系統(tǒng)，用與電動車高壓電池組電壓同一級別的高壓對高壓電路系統(tǒng)的絕緣性進行檢測，以解決現(xiàn)有技術(shù)中用低壓進行絕緣檢測的方法無法檢測出在當(dāng)前高壓電池組電壓級別下的高壓電路系統(tǒng)絕緣情況等問題。
[0005]本發(fā)明一種電動汽車高壓絕緣檢測方法，其特征在于:高壓發(fā)生電路對高壓電容器充電；高壓電容器對車身地的絕緣電阻和寄生電容放電，電壓測量電路測量高壓電容器的電壓，根據(jù)電容放電公式計算絕緣電阻。
[0006]高壓發(fā)生電路包括一個高壓二極管D2，高壓二極管D2負(fù)極與高壓電容器一端相連接；高壓電容器通過開關(guān)Kl和開關(guān)K2加載在電動車高壓電路系統(tǒng)的高壓電池組與車身地之間；高壓發(fā)生電路對高壓電容器充電；高壓二極管D2對高壓電容器電流反向截止；開關(guān)K3聯(lián)接在高壓電容器與電壓測量電路輸入端之間；
第一步:開關(guān)Kl、開關(guān)K2斷開，開關(guān)K3閉合，電壓測量電路測量高壓電容器的電壓；高壓電容器的電壓未達到預(yù)定值UO時，使高壓電容器充電；當(dāng)高壓電容器的電壓達到預(yù)定的值U0，斷開K3。
[0007]閉合開關(guān)Kl，開關(guān)K2、開關(guān)K3斷開；高壓電容器與高壓電池組正極相連通，高壓電容器通過高壓電池組正極對車身地的絕緣電阻Rp和寄生電容Cs I放電，根據(jù)電容放電公式
EZ1 = U0 X exp( cJ計算絕緣電阻Rp。
[0008]第二步:開關(guān)K1、開關(guān)K2斷開，開關(guān)K3閉合，電壓測量電路測量高壓電容器的電壓；高壓電容器的電壓未達到預(yù)定值UO時，使高壓電容器充電；當(dāng)高壓電容器的電壓達到預(yù)定的值U0，斷開K3。
[0009]閉合開關(guān)Κ2，開關(guān)Kl、開關(guān)Κ3斷開；高壓電容器與高壓電池組負(fù)極相連通，高壓電容器通過高壓電池組負(fù)極對車身地的絕緣電阻Rn和寄生電容Cs2放電，根據(jù)電容放電公式
= x eKPl
計算絕緣電阻Rn。
[0010]當(dāng)高壓發(fā)生電路對高壓電容器充電達到預(yù)定值時，由于高壓二極管D2的存在使得高壓電容器無法通過高壓二極管D2和變壓器的次級線圈對車身地放電，只有當(dāng)Kl或者K2閉合時才能對車身地放電，實現(xiàn)了高壓電路系統(tǒng)與車身地的隔離。
[0011]高壓絕緣檢測系統(tǒng)包括:微處理器、CAN(控制器局域網(wǎng))通訊電路、MOS驅(qū)動電路、高壓發(fā)生電路、高壓電容器、電壓測量電路、高壓二極管D3、開關(guān)K1、開關(guān)K2、開關(guān)K3 ;高壓發(fā)生電路包括一個高壓二極管D2、第一個輸入端、第二個輸入端，高壓發(fā)生電路的高壓二極管D2負(fù)極與高壓電容器一端相連接；微處理器的PWM脈沖寬度調(diào)制端口與MOS驅(qū)動電路輸入端相連；高壓發(fā)生電路第一個輸入端與系統(tǒng)低壓工作電源相聯(lián)接；高壓發(fā)生電路第二個輸入端與MOS驅(qū)動電路的輸出端相聯(lián)接；高壓電容器聯(lián)接在高壓發(fā)生電路的輸出端與車身地之間；開關(guān)K3聯(lián)接在聞壓電容器與電壓測量電路輸入端之間；電壓測量電路輸出端與微處理器的A/D轉(zhuǎn)換端口相連；高壓電容器連接在高壓二極管D3正極上，開關(guān)K1、開關(guān)K2并聯(lián)連接在高壓二極管D3負(fù)極上；開關(guān)Kl與電動車高壓電路系統(tǒng)中的高壓電池組正極相連接，開關(guān)K2與電動車高壓電路系統(tǒng)中的高壓電池組負(fù)極相連接。
[0012]微處理器PWM脈沖寬度調(diào)制端口輸出PWM脈沖寬度調(diào)制信號，高壓發(fā)生電路實現(xiàn)對高壓電容器的充電；電壓測量電路實現(xiàn)對高壓電容器充電電壓的實時測量。
[0013]高壓發(fā)生電路為高壓電容器充電，高壓電容器達到的電壓至少為電動車高壓電路系統(tǒng)標(biāo)稱電壓1.5倍或500V DC，兩者取較高值。
[0014]高壓發(fā)生電路包括N通道場效應(yīng)晶體管Q1、瞬態(tài)電壓抑制二極管D1、變壓器、高壓二極管D2 ;N通道場效應(yīng)晶體管Ql的柵極與MOS驅(qū)動電路的輸出端相連；N通道場效應(yīng)晶體管Ql的漏極與瞬態(tài)電壓抑制二極管Dl的負(fù)極相連接；N通道場效應(yīng)晶體管Ql的源極與車身地相連；變壓器初級線圈的一端與N通道場效應(yīng)晶體管Ql的漏極相連接；變壓器的初級線圈另一端與系統(tǒng)工作電源(12V/24V)相連；變壓器次級線圈一端與高壓二極管D2正極相連，變壓器次級線圈另一端與車身地相連；瞬態(tài)電壓抑制二極管Dl的正極與車身地相連；高壓二極管D2負(fù)極與高壓電容器一端相連接。MOS驅(qū)動電路輸出PWM信號控制N通道場效應(yīng)晶體管Ql的導(dǎo)通與截止，變壓器初級線圈上產(chǎn)生斷續(xù)的電流，當(dāng)N通道場效應(yīng)晶體管Ql截止時，變壓器初級線圈儲存的能量反激到次級線圈，通過高壓二極管D2使高壓電容器充電。
[0015]高壓電容器容值應(yīng)大于等于10倍高壓電池組正極對車身地GND寄生電容Csl和高壓電池組負(fù)極對車身地GND的寄生電容Cs2兩者最大值。
[0016]本發(fā)明的積極效果在于:用與電動車高壓電池組電壓同一級別的高壓對整車的絕緣性進行檢測，可以精確計算高壓電池組正負(fù)極分別對車身地的絕緣電阻值，可靠的反應(yīng)出當(dāng)前動力電池組電壓級別下的系統(tǒng)絕緣情況，降低了寄生電容對檢測結(jié)果的影響，可通過通訊系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)進行通訊，實現(xiàn)絕緣電阻的監(jiān)控及故障報警。設(shè)計成本低廉，安全可靠。
[0017]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明絕緣檢測方法流程圖；
圖2為本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)意圖；
圖中:1微處理器、2 MOS驅(qū)動電路、3高壓發(fā)生電路、4電壓測量電路、5 CAN通訊電路、Cd高壓電容器、D3高壓二極管、Kl開關(guān)、K2開關(guān)、K3開關(guān)、Ql N通道場效應(yīng)晶體管、Dl瞬態(tài)電壓抑制二極管、D2高壓二極管、Tl變壓器、6高壓電路系統(tǒng)、6a高壓電池組、Rp高壓電池組正極對車身地的絕緣電阻、Csl高壓電池組正極對車身地的寄生電容、Rn高壓電池組負(fù)極對車身地的絕緣電阻、Cs2高壓電池組負(fù)極對車身地的寄生電容、GND車身地。
[0018]【具體實施方式】:
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的一個實施例。
[0019]如圖1、圖2所示:本實施例電動汽車高壓絕緣檢測系統(tǒng)包括:微處理器1、MOS驅(qū)動電路2、高壓發(fā)生電路3、電壓測量電路4、CAN通訊電路5、高壓電容器Cd、高壓二極管D3、開關(guān)K1、開關(guān)K2、開關(guān)K3。高壓電容器Cd容值為10倍高壓電池組正極對車身地的寄生電容Csl和高壓電池組負(fù)極對車身地的寄生電容Cs2兩者最大值。
[0020]高壓發(fā)生電路3包括N通道場效應(yīng)晶體管Q1、瞬態(tài)電壓抑制二極管D1、變壓器Tl、高壓二極管D2、第一個輸入端、第二個輸入端；N通道場效應(yīng)晶體管Ql的柵極(即高壓發(fā)生電路3的第二個輸入端)與MOS驅(qū)動電路2的輸出端相連；N通道場效應(yīng)晶體管Ql的漏極與瞬態(tài)電壓抑制二極管Dl的負(fù)極相連接；N通道場效應(yīng)晶體管Ql的源極與車身地GND相連；變壓器Tl初級線圈的一端與N通道場效應(yīng)晶體管Ql的漏極相連接；變壓器Tl的初級線圈另一端(即高壓發(fā)生電路3的第一個輸入端)與系統(tǒng)工作電源(12V/24V)相連；變壓器Tl次級線圈一端與高壓二極管D2正極相連，變壓器Tl次級線圈另一端與車身地GND相連；瞬態(tài)電壓抑制二極管Dl的正極與車身地GND相連；M0S驅(qū)動電路2輸出PWM信號控制N通道場效應(yīng)晶體管Ql的導(dǎo)通與截止，變壓器Tl初級線圈上產(chǎn)生斷續(xù)的電流，當(dāng)N通道場效應(yīng)晶體管Ql截止時，變壓器Tl初級線圈儲存的能量反激到次級線圈；高壓二極管D2負(fù)極與高壓電容器Cd —端相連接，通過高壓二極管D2使高壓電容器Cd充電。
[0021]高壓發(fā)生電路3第一個輸入端與系統(tǒng)低壓工作電源相聯(lián)接；高壓發(fā)生電路3第二個輸入端與MOS驅(qū)動電路2的輸出端相聯(lián)接；高壓電容器Cd聯(lián)接在高壓發(fā)生電路3的輸出端與車身地GND之間；開關(guān)K3聯(lián)接在高壓電容器Cd與電壓測量電路4輸入端之間；電壓測量電路4輸出端與微處理器I的A/D轉(zhuǎn)換端口相連；高壓電容器Cd連接在高壓二極管D3正極上，開關(guān)K1、K2并聯(lián)連接在高壓二極管D3負(fù)極上；開關(guān)Kl與電動車高壓電路系統(tǒng)6中的高壓電池組6a正極相連接，K2與電動車高壓電路系統(tǒng)6中的高壓電池組6a負(fù)極相連接。
[0022]微處理器I的PWM脈沖寬度調(diào)制端口與MOS驅(qū)動電路2輸入端相連；M0S驅(qū)動電路2輸出端高壓發(fā)生電路3第二個輸入端相連；微處理器I的PWM脈沖寬度調(diào)制端口輸出PWM脈沖寬度調(diào)制信號，高壓發(fā)生電路3為高壓電容器Cd充電，高壓電容器Cd達到的電壓至少為高壓電路系統(tǒng)6標(biāo)稱電壓1.5倍或500V DC (兩者取較高值)；電壓測量電路4實現(xiàn)對聞壓電容器CM充電電壓的實時測量。
[0023]如圖1所示，工作過程如下:第一步:開關(guān)K1、開關(guān)K2斷開,開關(guān)K3閉合，電壓測量電路4測量聞壓電容器CM的電壓；高壓電容器Cd的電壓未達到預(yù)定值UO時，使高壓電容器Cd充電；當(dāng)高壓電容器Cd的電壓達到預(yù)定的值UO，斷開開關(guān)K3。
[0024]啟動微處理器I內(nèi)部定時器模塊開始計時，閉合開關(guān)K1，斷開開關(guān)K2、開關(guān)K3 ;高壓電容器Cd與高壓電池組6a正極相連，通過高壓電池組6a正極對車身地GND的絕緣電阻Rp和寄生電容Csl放電；放電時間設(shè)定為T，當(dāng)定時器模塊計時達到放電設(shè)定的時間T時，斷開開關(guān)Kl，閉合開關(guān)K3，電壓測量電路4測量此時高壓電容器Cd的電壓Ul。
[0025]根據(jù)公式(I)計算絕緣電阻值。
【權(quán)利要求】
1.一種電動汽車高壓絕緣檢測方法，其特征在于:高壓發(fā)生電路對高壓電容器充電；高壓電容器對車身地的絕緣電阻和寄生電容放電，電壓測量電路測量高壓電容器的電壓，根據(jù)電容放電公式計算絕緣電阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車高壓絕緣檢測方法，其特征在于:高壓發(fā)生電路包括一個高壓二極管D2，高壓二極管D2負(fù)極與高壓電容器一端相連接；高壓電容器通過開關(guān)Kl和開關(guān)K2加載在電動車高壓電路系統(tǒng)的高壓電池組與車身地之間；高壓發(fā)生電路對高壓電容器充電；高壓二極管D2對高壓電容器電流反向截止；開關(guān)K3聯(lián)接在高壓電容器與電壓測量電路輸入端之間； 第一步:開關(guān)K1、開關(guān)K2斷開，開關(guān)K3閉合，電壓測量電路測量高壓電容器的電壓；高壓電容器的電壓未達到預(yù)定值UO時，使高壓電容器充電；當(dāng)高壓電容器的電壓達到預(yù)定的值U0，斷開K3 ； 閉合開關(guān)K1，開關(guān)K2、開關(guān)K3斷開；高壓電容器與高壓電池組正極相連通，高壓電容器通過高壓電池組正極對車身地的絕緣電阻Rp和寄生電容Csl放電，根據(jù)電容放電公式U1
3.實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的高壓絕緣檢測系統(tǒng)，其特征在于:微處理器、CAN通訊電路、MOS驅(qū)動電路、高壓發(fā)生電路、高壓電容器、電壓測量電路、高壓二極管D3、開關(guān)Κ1、開關(guān)Κ2、開關(guān)Κ3 ;高壓發(fā)生電路包括一個高壓二極管D2、第一個輸入端、第二個輸入端，高壓發(fā)生電路的高壓二極管D2負(fù)極與高壓電容器一端相連接；微處理器的PWM脈沖寬度調(diào)制端口與MOS驅(qū)動電路輸入端相連；高壓發(fā)生電路第一個輸入端與系統(tǒng)低壓工作電源相聯(lián)接；高壓發(fā)生電路第二個輸入端與MOS驅(qū)動電路的輸出端相聯(lián)接；高壓電容器聯(lián)接在高壓發(fā)生電路的輸出端與車身地之間；開關(guān)Κ3聯(lián)接在高壓電容器與電壓測量電路輸入端之間；電壓測量電路輸出端與微處理器的A/D轉(zhuǎn)換端口相連；高壓電容器連接在高壓二極管D3正極上，開關(guān)Kl、開關(guān)Κ2并聯(lián)連接在高壓二極管D3負(fù)極上；開關(guān)Kl與電動車高壓電路系統(tǒng)中的高壓電池組正極相連接，開關(guān)Κ2與電動車高壓電路系統(tǒng)中的高壓電池組負(fù)極相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓絕緣檢測系統(tǒng)，其特征在于:高壓發(fā)生電路為高壓電容器充電，電壓至少為高壓電路系統(tǒng)標(biāo)稱電壓1.5倍或500V DC，兩者取較高值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓絕緣檢測系統(tǒng)，其特征在于:高壓電容器容值應(yīng)大于等于10倍高壓電池組正極對車身地GND寄生電容Csl和高壓電池組負(fù)極對車身地GND的寄生電容Cs2兩者最大值。
【文檔編號】G01R27/14GK103472306SQ201310402311
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】佟麗翠, 孫永樂, 蘇雯, 蘇春紅 申請人:富奧汽車零部件股份有限公司