[發明專利]基于自適應電壓補償和低頻注入的電動汽車絕緣檢測系統及控制方法

有效

• 申請號: 201510072616.4
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104635057B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 胡社教;羅盛;劉勤勤;牛朝;丁更新;龐艷紅;沙偉;郭強;魏星剛
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01R27/14
• 分類號: G01R27/14
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司34101
• 代理人: 何梅生

技術領域

本發明涉及電動汽車領域，尤其是一種電動汽車絕緣檢測系統及控制方法。

背景技術

目前電動汽車用電池采用多節單體電池串并聯的方式進行連接，以滿足汽車強大牽引力的需求。采用多節串并聯的方式使電池組總電壓增加，遠高于人體安全電壓36V，因此車身與電池組之間的絕緣十分重要，絕緣電阻的檢測始終是電動汽車研發中的核心內容之一。國內外汽車廠商常用的絕緣檢測方法有平衡電橋法或高壓注入法，但這些方法均需借助電阻搭建的橋式電路連接電池組與整車地，人為降低了整車絕緣電阻。

為了解決上述問題，授權公告號為CN103076497A的專利文獻公開了一種基于低頻脈沖信號注入的絕緣檢測方法，該方法通過MCU向檢測電路注入脈沖信號，該脈沖信號經運算放大器輸入至由電阻和電容組成的RC電路，使RC電路檢測端電容產生一個低頻電壓信號，該電壓信號作為反饋信號經由運算放大器與電阻組成的電壓跟隨電路輸入MCU，MCU根據接收到的電壓計算出絕緣電阻。但是，這一方法在絕緣電阻突變時，存在檢測端電壓急劇上升或下降導致的檢測端電壓長時間在正常范圍外造成絕緣失效誤報的缺陷。

發明內容

本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種成本低，結構簡單、檢測可靠的基于自適應電壓補償和低頻注入的電動汽車絕緣檢測系統及控制方法，通過自適應電壓補償彌補現有的低頻信號注入絕緣檢測方法的缺陷。

本發明為解決技術問題采用如下技術方案：

本發明基于自適應電壓補償和低頻注入的電動汽車絕緣檢測系統的特點是：由電池組VB、絕緣監控電路以及控制器MCU構成檢測系統，所述絕緣監控電路包括低頻信號注入、自適應電壓補償電路、采樣電路，以及報警裝置；通過控制器MCU向所述自適應電壓補償電路注入低頻電壓信號，利用絕緣電阻的大小影響采樣電路兩端阻抗，使采樣電路在電路中所得分壓有所改變，所述控制器MCU通過A/D獲得在所述采樣電路中的分壓值，并利用所述分壓值計算獲得電池組對整車地的絕緣電阻，在絕緣電阻低于絕緣失效閾值時啟動報警裝置發出報警。

本發明基于自適應電壓補償和低頻注入的電動汽車絕緣檢測系統的特點也在于：所述自適應電壓補償電路是利用兩個容量不同的電容將檢測系統與電池組總正端B+和總負端B-進行隔離，其中容量大的電容對容量小的電容進行電壓補償，實現自適應電壓補償。

本發明基于自適應電壓補償和低頻注入的電動汽車絕緣檢測系統的特點也在于：

所述系統是以電池組VB、電池組總正端B+和整車地GND的絕緣電阻Rp、電池組總負端B-和整車地GND的絕緣電阻Rn為被測單元；

自電池組VB的總正端B+依次串聯連接隔離電容C2、分壓電阻R3、分壓電阻R2以及隔離電容C1至電池組VB的總負端B-；并且所述隔離電容C1的容量大于隔離電容C2的容量，以隔離電容C1為電壓補償電容對隔離電容C2進行電壓補償；

由所述控制器MCU輸出低頻脈沖信號Vin1經阻尼電阻R1接入緩沖器U1，并在緩沖器U1輸出與低頻脈沖信號Vin1頻率相同、幅度為VCC的低頻脈沖信號Vin2，所述低頻脈沖信號Vin2接入在分壓電阻R2和分壓電阻R3之間；

由隔離電容C2、絕緣電阻Rp和絕緣電阻Rn構成采樣電路，以所述采樣電路的兩端電壓為被測電壓Vout1，所述被測電壓Vout1經跟隨器U2輸出與被測電壓Vout1同頻同幅的低頻交流電壓信號Vout2，以所述低頻交流電壓信號Vout2接入控制器MCU。

本發明基于自適應電壓補償和低頻注入的電動汽車絕緣檢測系統的控制方式的特點是：

在電池組總正端B+與整車地GND的絕緣電阻Rp的阻值下降比例大于電池組總負端B-與整車地GND的絕緣電阻Rn的阻值下降比例時，在由VB、Rp和Rn構成的回路中，絕緣電阻Rp的分壓變小使得B+相對于整車地GND電位下降，以使Vout1電位也跟隨下降偏離正常范圍，隔離電容C1向隔離電容C2充電，使Vout1電位恢復到正常范圍；

在電池組總負端B-與整車地GND的絕緣電阻Rn的阻值下降比例大于電池組總正端B+與整車地GND的絕緣電阻Rp的阻值下降比例時，在由VB、Rp和Rn構成的回路中，絕緣電阻Rp的分壓變大使得B+相對于整車地GND電位上升，以使Vout1電位也跟著上升偏離正常范圍，隔離電容C2向隔離電容C1放電，使Vout1電位恢復到正常范圍；