CN104020421A - 一种多点的电动汽车绝缘测试系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多点的电动汽车绝缘测试系统及检测方法。测试系统电路包括动力电池、电池电压取样电路、多路电压切换电路与隔离放大器单元、电压测量与控制器单元、多监测点切换电路、动力电池的阳极与阴极对k个监测点的等效绝缘电阻组，k代表大于1等于1的正整数。检测方法分为3个步骤，可通过检测和计算分别获得各检测点与动力电池的绝缘情况。本发明电路简单、成本低，在选用12位及以上AD的情况下，测量精度优于2.5％。只要增加监测点切换路数，可以任意测量电动汽车动力电池对各监测点的绝缘情况，能够确保电动汽车运行安全。

Description

一种多点的电动汽车绝缘测试系统及检测方法

技术领域

本发明涉及电动汽车绝缘监测技术领域，是一种用于电动汽车安全运行中的动力电池绝缘性能检测。

背景技术

随着电动汽车行业的不断发展，为了改善电动汽车的动力性能和能量利用率，同时也为了达到一定的功率要求，电动汽车常常将多节电池串联使用，电池与车底盘之间可能出现绝缘问题。而且，随着动力电池的电压越来越高，为了提高电动汽车的性能，由原来的几十伏上升到了现在的90～500V的较宽范围。这样一来，在汽车的实际运行当中，由于工作环境的复杂，震动、温度和湿度急剧变化，酸碱气体的腐蚀等原因，都会引起绝缘的损伤和破坏，使电动汽车的绝缘性能下降。在绝缘故障的情况下，很容易引发自燃等安全事故，危及车内人员的人身安全。基于此，研究一种高效、低成本、能实时多点检测电动汽车绝缘性能、保证乘客安全、电气设备正常工作和车辆安全运行具有重要意义。

目前，常用的电动汽车动力电池绝缘监测电路一般采用平衡电桥法、注入信号法等。其中平衡电桥法对电桥电路精确度要求很高，且在正负极绝缘同时下降的情况下不能够准确测量；而注入信号法不仅会使直流系统纹波增加，影响供电质量，且系统的分布电容直接影响测量结果，导致测量精度下降，同时电路复杂，成本又高。另外，采用上述方法的专利技术中，仅测量电池正负极对汽车底盘的绝缘性能不够科学全面，事实上，除动力电池的对底盘漏电造成损害外，动力电池引线对其它地方的漏电一样造成很大的危害，因此多点测量是必须的。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供了一种多点的电动汽车绝缘测试系统及检测方法，能提供很好的检测精度。

本发明的技术方案是按以下方式实现的：

测试系统包括动力电池、电池电压取样电路、多路电压切换电路与隔离放大器单元、电压测量与控制器单元、多监测点切换电路、动力电池的阳极与阴极对k个监测点的等效绝缘的电阻组，k代表大于1等于1的正整数。所述电池电压取样电路用于实时测量电池电压，所述多路电压切换电路与隔离放大器单元用于选择性地测量动力电池阳极取样电压Vp、动力电池阴极取样电压Vn或动力电池取样电压Ve，所述电压测量与控制器单元用于控制相应开关的开合、监测点的切换，所述多监测点切换电路与动力电池的阳极与阴极对k个监测点的等效绝缘电阻组用于实现多监测点测量功能。所述多路电压切换电路与隔离放大器单元包括电池电压取样端、动力电池阳极取样端、动力电池阴极取样端和电压测量与控制器连接端，所述多路电压切换电路与隔离放大器单元与电池电压取样电路输出端连接，所述动力电池的阳极与阴极对k个监测点的等效绝缘电阻组包括动力电池的阳极对k个监测点的等效绝缘电阻Rpk、动力电池的阴极对k个监测点的等效绝缘电阻Rnk和k个监测点，所述动力电池的阳极对k个监测点的等效绝缘电阻Rpk通过开关J1连接至多路电压切换电路与隔离放大器单元的动力电池阳极取样端，所述动力电池的阴极对k个监测点的等效绝缘电阻Rnk通过开关J2连接至多路电压切换电路与隔离放大器单元的动力电池阴极取样端，所述多监测点切换电路包括切换开关J与k个监测点切换电路的输入点，所述多监测点切换电路的k个监测点切换电路的输入点分别与对应的动力电池的阳极与阴极对k个监测点的等效绝缘电阻组的k个监测点相连，所述多监测点切换电路的切换开关J通过阳极取样电阻Rp连接至多路电压切换电路与隔离放大器单元的动力电池阳极取样端，所述多监测点切换电路的切换开关J通过阴极取样电阻Rn连接至多路电压切换电路与隔离放大器单元的动力电池阴极取样端，所述电压测量与控制器单元和多路电压切换电路与隔离放大器单元的电压测量与控制器连接端相连。所述电池电压取样电路包括霍尔电压传感器MK1、电阻R1、电位器W1、电阻R2和电容C1，所述霍尔电压传感器MK1的一个输入端通过电阻R1连接至开关J1，所述霍尔电压传感器MK1的另一输入端连接至开关J2，所述霍尔电压传感器的MK1输出端正极接电位器W1的一端，所述电位器W1的中间抽头与电位器W1另一端、电阻R2和电容C1相连，且电阻R2和电容C1并联后与霍尔电压传感器的MK1输出端负极相连。所述开关J1、开关J2、多监测点切换电路的切换开关J采用继电器或者光耦继电器。所述多路电压切换电路与隔离放大器单元采用多路模拟信号切换开关与隔离放大器。所述电压测量与控制器单元采用AD性能12位及以上的AD器件。所述检测方法包括以下3个步骤：步骤1：电压测量与控制器单元控制多监测点切换电路将多监测点切换电路的切换开关J切换到第k个检测点；步骤2：电压测量与控制器单元控制多路电压切换电路与隔离放大器单元切换到电池电压取样端测量动力电池取样电压Ve并存储；电压测量与控制器控制开关J1闭合、J2断开并控制多路电压切换电路与隔离放大器单元切换到动力电池阳极取样端测量动力电池阳极取样电压Vpk并存储；电压测量与控制器控制开关J1断开、J2闭合并控制多路电压切换电路与隔离放大器单元切换到动力电池阴极取样端测量动力电池阴极取样电压Vnk并存储；步骤3：按照上述步骤，对各个检测点分别测量一次，通过计算可分别获得各检测点与动力电池之间的绝缘情况：各测量电压可以采取多次测量，并对电压数据进行处理。为了消除可能的干扰，各测量电压可以采取多次测量，并对电压数据进行处理，以获得更好的测量精度。

本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：本发明提出的一种电动汽车多点绝缘测试系统及检测方法能实现任意多点的测量，不需附加交流测试电源，电路简单，成本低，可以数据存储。多路电压切换电路与隔离放大器单元采用了隔离放大器，使得测量系统与动力电池完全隔离，提高了汽车的安全性能。

为汽车设计者、生产商家、维修人员提供第一手数据，此外还具有精度高、实用性强、实用价值高、性价比高、容易推广等优点。

附图说明

附图1为本发明的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体工作原理：

参照附图，如附图1所示，一种多点的电动汽车绝缘测试系统及检测方法，其特征在于：测试系统包括动力电池、电池电压取样电路、多路电压切换电路与隔离放大器单元、电压测量与控制器单元、多监测点切换电路、动力电池的阳极与阴极对k个监测点的等效绝缘的电阻组，k代表大于等于1的正整数，所述电池电压取样电路用于实时测量电池电压，所述多路电压切换电路与隔离放大器单元用于选择性地测量动力电池阳极取样电压Vp、动力电池阴极取样电压Vn或动力电池取样电压Ve，所述电压测量与控制器单元用于控制相应的开关的开合、监测点的切换，所述多监测点切换电路与动力电池的阳极与阴极对k个监测点的等效绝缘电阻组用于实现多监测点测量功能。所述多路电压切换电路与隔离放大器单元包括电池电压取样端、动力电池阳极取样端、动力电池阴极取样端和电压测量与控制器连接端，所述多路电压切换电路与隔离放大器单元与电池电压取样电路输出端连接，所述动力电池的阳极与阴极对k个监测点的等效绝缘电阻组包括动力电池的阳极对k个监测点的等效绝缘电阻Rpk、动力电池的阴极对k个监测点的等效绝缘电阻Rnk和k个监测点，所述动力电池的阳极对k个监测点的等效绝缘电阻Rpk通过开关J1连接至多路电压切换电路与隔离放大器单元的动力电池阳极取样端，所述动力电池的阴极对k个监测点的等效绝缘电阻Rnk通过开关J2连接至多路电压切换电路与隔离放大器单元的动力电池阴极取样端，所述多监测点切换电路包括切换开关J与k个监测点切换电路的输入点，所述多监测点切换电路的k个监测点切换电路的输入点分别与对应的动力电池的阳极阴极对k个监测点的等效绝缘电阻组的k个监测点相连，所述多监测点切换电路的切换开关J通过阳极取样电阻Rp连接至多路电压切换电路与隔离放大器单元的动力电池阳极取样端，所述多监测点切换电路的切换开关J通过阴极取样电阻Rn连接至多路电压切换电路与隔离放大器单元的动力电池阴极取样端，所述电压测量与控制器单元和多路电压切换电路与隔离放大器单元的电压测量与控制器连接端相连。所述电池电压取样电路包括霍尔电压传感器MK1、电阻R1、电位器W1、电阻R2和电容C1，所述霍尔电压传感器MK1的一个输入端通过电阻R1连接至开关J1，所述霍尔电压传感器MK1的另一输入端连接至开关J2，所述霍尔电压传感器的MK1输出端正极接电位器W1的一端，所述电位器W1的中间抽头与电位器W1另一端、电阻R2和电容C1相连，且电阻R2和电容C1并联后与霍尔电压传感器的MK1输出端负极相连。所述开关J1、开关J2、多监测点切换电路的切换开关J采用继电器或者光耦继电器。所述多路电压切换电路与隔离放大器单元采用多路模拟信号切换开关与隔离放大器。所述电压测量与控制器单元采用AD性能12位及以上的AD器件。

所述检测方法包括以下3个步骤：步骤1：电压测量与控制器单元控制多监测点切换电路将多监测点切换电路的切换开关J切换到第k个检测点；步骤2：电压测量与控制器单元控制多路电压切换电路与隔离放大器单元切换到电池电压取样端测量动力电池取样电压Ve并存储；电压测量与控制器控制开关J1闭合、J2断开并控制多路电压切换电路与隔离放大器单元切换到动力电池阳极取样端测量动力电池阳极取样电压Vpk并存储；电压测量与控制器控制开关J1断开、J2闭合并控制多路电压切换电路与隔离放大器单元切换到动力电池阴极取样端测量动力电池阴极取样电压Vnk并存储；步骤3：按照上述步骤，对各个检测点分别测量一次，通过计算可分别获得各检测点与动力电池之间的绝缘情况：各测量电压可以采取多次测量，并对电压数据进行处理。为了消除可能的干扰，各测量电压可以采取多次测量，并对电压数据进行处理，以获得更好的测量精度。

Claims (7)

1.一种多点的电动汽车绝缘测试系统及检测方法，其特征在于：所述测试系统包括动力电池、电池电压取样电路、多路电压切换电路与隔离放大器单元、电压测量与控制器单元、多监测点切换电路、动力电池的阳极与阴极对k个监测点的等效绝缘的电阻组，k代表大于1等于1的正整数，所述电池电压取样电路用于实时测量电池电压，所述多路电压切换电路与隔离放大器单元用于选择性地测量动力电池阳极取样电压Vp、动力电池阴极取样电压Vn或动力电池取样电压Ve，所述电压测量与控制器单元用于控制相应的开关的开合、监测点的切换，所述多监测点切换电路与动力电池的阳极阴极对k个监测点的等效绝缘电阻组用于实现多监测点测量功能。

2.根据权利要求1所述的一种多点的电动汽车绝缘测试系统及检测方法，其特征在于：所述多路电压切换电路与隔离放大器单元包括电池电压取样端、动力电池阳极取样端、动力电池阴极取样端和电压测量与控制器连接端，所述多路电压切换电路与隔离放大器单元与电池电压取样电路输出端连接，所述动力电池的阳极与阴极对k个监测点的等效绝缘电阻组包括动力电池的阳极对k个监测点的等效绝缘电阻Rpk、动力电池的阴极对k个监测点的等效绝缘电阻Rnk和k个监测点，所述动力电池的阳极对k个监测点的等效绝缘电阻Rpk通过开关J1连接至多路电压切换电路与隔离放大器单元的动力电池阳极取样端，所述动力电池的阴极对k个监测点的等效绝缘电阻Rnk通过开关J2连接至多路电压切换电路与隔离放大器单元的动力电池阴极取样端，所述多监测点切换电路包括切换开关J与k个监测点切换电路的输入点，所述多监测点切换电路的k个监测点切换电路的输入点分别与对应的动力电池的阳极与阴极对k个监测点的等效绝缘电阻组的k个监测点相连，所述多监测点切换电路的切换开关J通过阳极取样电阻Rp连接至多路电压切换电路与隔离放大器单元的动力电池阳极取样端，所述多监测点切换电路的切换开关J通过阴极取样电阻Rn连接至多路电压切换电路与隔离放大器单元的动力电池阴极取样端，所述电压测量与控制器单元和多路电压切换电路与隔离放大器单元的电压测量与控制器连接端相连。

3.根据权利要求2所述的一种多点的电动汽车绝缘测试系统及检测方法，其特征在于：所述电池电压取样电路包括霍尔电压传感器MK1、电阻R1、电位器W1、电阻R2和电容C1，所述霍尔电压传感器MK1的一个输入端通过电阻R1连接至开关J1，所述霍尔电压传感器MK1的另一输入端连接至开关J2，所述霍尔电压传感器的MK1输出端正极接电位器W1的一端，所述电位器W1的中间抽头与电位器W1另一端、电阻R2和电容C1相连，且电阻R2和电容C1并联后与霍尔电压传感器的MK1输出端负极相连。

4.根据权利要求2所述的一种多点的电动汽车绝缘测试系统及检测方法，其特征在于：所述开关J1、开关J2、多监测点切换电路的切换开关J采用继电器或者光耦继电器。

5.根据权利要求2所述的一种多点的电动汽车绝缘测试系统及检测方法，其特征在于：所述多路电压切换电路与隔离放大器单元采用多路模拟信号切换开关与隔离放大器。

6.根据权利要求书2所述的一种多点的电动汽车绝缘测试系统及检测方法，其特征在于：所述电压测量与控制器单元采用AD性能12位及以上的AD器件。

7.上述权利要求书1至6任一项所述的一种多点的电动汽车绝缘测试系统及检测方法，其特征在于：所述检测方法包括以下3个步骤：

步骤1：电压测量与控制器单元控制多监测点切换电路将多监测点切换电路的切换开关J切换到第k个检测点；

步骤2：电压测量与控制器单元控制多路电压切换电路与隔离放大器单元切换到电池电压取样端，测量动力电池取样电压Ve并存储；电压测量与控制器控制开关J1闭合、J2断开并控制多路电压切换电路与隔离放大器单元切换到动力电池阳极取样端，测量动力电池阳极取样电压Vpk并存储；电压测量与控制器控制开关J1断开、J2闭合并控制多路电压切换电路与隔离放大器单元切换到动力电池阴极取样端，测量动力电池阴极取样电压Vnk并存储；

步骤3：按照上述步骤，对各个检测点分别测量一次，通过计算可分别获得各检测点与动力电池之间的绝缘情况：