[發(fā)明專利]基于全橋絕緣檢測(cè)電路的絕緣檢測(cè)系統(tǒng)及電動(dòng)汽車(chē)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811636686.8
• 申請(qǐng)日: 2018-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109720235B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顏廣博;趙甫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蜂巢能源科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B60L58/10
• 分類(lèi)號(hào): B60L58/10;B60L3/00;G01R31/00;G01R31/52;G01R31/14
• 代理公司: 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 肖冰濱;王曉曉

本發(fā)明涉及動(dòng)力電池領(lǐng)域，提供一種基于全橋絕緣檢測(cè)電路的絕緣檢測(cè)系統(tǒng)及電動(dòng)汽車(chē)，所述絕緣檢測(cè)系統(tǒng)包括第一采樣電阻、第二分壓電阻、第三分壓電阻、第二采樣電阻、第三采樣電阻、第一開(kāi)關(guān)、第二開(kāi)關(guān)以及第三開(kāi)關(guān)；以及處理器，用于多次控制所述第一開(kāi)關(guān)、所述第二開(kāi)關(guān)和/或所述第三開(kāi)關(guān)的閉合和斷開(kāi)，以多次采集所述第一采樣電阻和所述第二采樣電阻的電壓，從而多次確定所述第一絕緣電阻和所述第二絕緣電阻的函數(shù)關(guān)系式以根據(jù)所多次確定的函數(shù)關(guān)系式計(jì)算所述第一絕緣電阻和所述第二絕緣電阻。本發(fā)明所述的基于全橋絕緣檢測(cè)電路的絕緣檢測(cè)系統(tǒng)及電動(dòng)汽車(chē)可以縮短絕緣檢測(cè)周期，提高檢測(cè)精度并降低了成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及動(dòng)力電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于全橋絕緣檢測(cè)電路的絕緣檢測(cè)系統(tǒng)及電動(dòng)汽車(chē)。

背景技術(shù)

隨著節(jié)能環(huán)保的提倡，由于電動(dòng)汽車(chē)具有節(jié)能，無(wú)排放的優(yōu)點(diǎn)，電動(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng)份額不斷提高，同時(shí)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的安全要求也越來(lái)越高。

動(dòng)力電池高壓采集是電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng)的最主要任務(wù)之一，準(zhǔn)確、穩(wěn)定的高壓采集對(duì)動(dòng)力電池健康狀態(tài)，例如SOC、SOP都有著重大意義。

電動(dòng)汽車(chē)具有一整套高壓部件，包括動(dòng)力電池、電機(jī)、充電機(jī)、能量回收裝置、輔助電池充電裝置等，動(dòng)力電池包是由多節(jié)電芯模組串聯(lián)組成高壓供電單元，其總壓一般比較高，同時(shí)動(dòng)力電池包也是整車(chē)動(dòng)力的輸出來(lái)源，由于具有高壓的存在，就會(huì)涉及高壓電氣絕緣問(wèn)題。電動(dòng)汽車(chē)工作環(huán)境復(fù)雜，振動(dòng)、溫度、濕度、以及部件老化等都會(huì)使整體絕緣性能下降。高壓正極或高壓負(fù)極通過(guò)絕緣層對(duì)整車(chē)地(整車(chē)電底盤(pán))構(gòu)成電流回路，當(dāng)整車(chē)絕緣性能下降時(shí)，漏電流就會(huì)增大，當(dāng)漏電流達(dá)到一定值時(shí)，就會(huì)對(duì)人身安全和整車(chē)電氣系統(tǒng)的運(yùn)行造成危害。

目前常用高壓采集電路，是采用電阻分壓的方式對(duì)電阻端電壓進(jìn)行采樣后將該值進(jìn)行A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換后通過(guò)隔離通訊由單片機(jī)來(lái)計(jì)算出電池總電壓值。

常用的絕緣檢測(cè)方法有高壓信號(hào)注入法、基于國(guó)標(biāo)GB-T18384.1-2015的被動(dòng)絕緣檢測(cè)方法等。其中對(duì)于主動(dòng)注入法一般需要求其注入的信號(hào)源能量較大，以抵制母線電壓波動(dòng)對(duì)檢測(cè)精度的影響。由此會(huì)造成對(duì)應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功耗較高且檢測(cè)精度易受干擾；另外由于所選的注入信號(hào)源一般體積較大，這會(huì)使得PCB板尺寸較大，不利于BMS小型化的設(shè)計(jì)方向。

如圖1為一種高壓采集電路連接圖。圖中R為分壓電阻，一端和動(dòng)力電池正極HV+相連接，r為采樣電阻，一端和動(dòng)力電池負(fù)極HV-相連接，另外一端連接ADC采樣口，其工作原理為：ADC采樣電阻r兩端電壓值后通過(guò)隔離通訊將數(shù)據(jù)值傳給MCU進(jìn)行計(jì)算出動(dòng)力電池總壓值UE。

如圖2中K1、K2為光電開(kāi)關(guān)，單片機(jī)IO口控制其通斷，Ra、Rb為分壓電阻，ra、rb為采樣電阻，OPA為運(yùn)算放大器。其檢測(cè)絕緣電阻檢測(cè)原理為：首先閉合開(kāi)關(guān)K1斷開(kāi)K2，電阻Ra、ra、Rn串聯(lián)形成分壓關(guān)系，通過(guò)ADC采樣電路采集得到ra兩端電壓Ura，然后閉合開(kāi)關(guān)K2斷開(kāi)K1，電阻Rp、rb、Rb串聯(lián)形成分壓關(guān)系，通過(guò)另一路ADC采樣電路采集得到rb兩端電壓Urb。通過(guò)采集到的已知量Ura和Urb和已測(cè)的電池包總壓UE，根據(jù)電路戴維寧(KCL、KVL)定理列出電路方程，可分別計(jì)算得出高壓正、高壓負(fù)對(duì)整車(chē)地之間的絕緣阻值Rp和Rn。

從圖1電路結(jié)構(gòu)圖可以看出要準(zhǔn)確的測(cè)量出電池總壓UE壓需要ADC采集到電壓值經(jīng)過(guò)隔離通訊連接至單片機(jī)進(jìn)行處理。

從圖2電路結(jié)構(gòu)圖可以看出在進(jìn)行絕緣電阻阻值的測(cè)量時(shí)，由于電壓信號(hào)較弱且由于負(fù)向電壓的存在需要在上下橋臂電路中引入運(yùn)放及負(fù)電源基準(zhǔn)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大和處理才能對(duì)Ura、Urb的值進(jìn)行ADC采樣，再由MCU進(jìn)行處理和判斷。由于放大器存在零點(diǎn)漂移，這會(huì)造成電壓采集端口的模擬量的漂移從而影響絕緣阻值的檢測(cè)精度。

從以上敘述中可以看出，該判斷方法存在以下幾個(gè)問(wèn)題：