CN109254235A - 新能源汽车交流线束的绝缘监测装置及方法 - Google Patents

新能源汽车交流线束的绝缘监测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新能源汽车交流线束的绝缘监测装置及方法，包括隔离电源模块、第一线性光耦、第二线性光耦、第一信号调理模块、第二信号调理模块、AD转换模块和DSP模块；第一线性光耦的发光二极管的正极与隔离电源模块的DC1电连接，第一线性光耦的光敏三极管的集电极与隔离电源模块的DC2电连接，第一线性光耦的光敏三极管的发射极经第一信号调理模块与AD转换模块电连接，第一线性光耦的光敏三极管的发射极还经电阻R1接地；AD转换模块与DSP模块连接；DSP模块与隔离电源模块的DC2电连接。本发明能够实时了解交流线束对车体的绝缘电阻值，并能够快速定位故障点。

Description

新能源汽车交流线束的绝缘监测装置及方法
技术领域
本发明属于电动汽车双向车载充电机的绝缘监测保护技术领域，具体涉及一种新能源汽车交流线束的绝缘监测装置及方法。
背景技术
目前越来越多的新能源汽车使用双向车载充电机，该双向车载充电机既可以为电池包补充电能，又可以将电池包的电能逆变出交流电源为家用电器等交流用电器提供电能。但新能源汽车在日常使用过程中，潮湿、振动、暴晒等恶劣的环境很容易引起线束的老化和破皮，从而降低整车的绝缘安全性。当双向车载充电机的交流线束的绝缘强度降低时，将直接危害到驾驶员和乘客的人身安全，因此，准确地对新能源汽车的交流线束的绝缘状况进行检测，当绝缘性能下降时，根据控制策略实现报警、断开交流电源输出，对提高新能源汽车的安全性具有至关重要的作用。
目前市场上部分车型中有绝缘监测功能，但该监测功能属于阈值判断型，即当检测到交流线束的任何一相线缆对车身绝缘强度下降到某一个特定值时就会停止对外交流电源输出，此方法不能了解线缆绝缘电阻具体值，不能快速定位故障点。
发明内容
本发明的目的是提供一种新能源汽车交流线束的绝缘监测装置及方法，能实时了解交流线束对车体的绝缘电阻值，以及能快速定位故障点。
本发明所述的新能源汽车交流线束的绝缘监测装置，包括隔离电源模块、第一线性光耦、第二线性光耦、第一信号调理模块、第二信号调理模块、AD转换模块和DSP模块；
所述第一线性光耦的发光二极管的正极与隔离电源模块的DC1电连接，第一线性光耦的光敏三极管的集电极与隔离电源模块的DC2电连接，第一线性光耦的光敏三极管的发射极经第一信号调理模块与AD转换模块电连接，第一线性光耦的光敏三极管的发射极还经电阻R1接地；
所述第二线性光耦的发光二极管的正极与隔离电源模块的DC1电连接，第二线性光耦的光敏三极管的集电极与隔离电源模块的DC2电连接，第二线性光耦的光敏三极管的发射极经第二信号调理模块与AD转换模块电连接，第二线性光耦的光敏三极管的发射极还经电阻R2接地；
所述AD转换模块与DSP模块连接；所述DSP模块与隔离电源模块的DC2电连接。
本发明所述的新能源汽车交流线束的绝缘监测方法，采用如本发明所述的所述绝缘监测装置，并将该绝缘监测装置连接在双向车载充电机的交流电源输出侧，即使第一线性光耦的发光二极管的负极经交流线束L对车体绝缘电阻RL后接地，第二线性光耦的发光二极管的负极经交流线束N对车体绝缘电阻RN后接地；DSP模块与双向车载充电机连接；其监测方法包括以下步骤：
在双向车载充电机输出交流电能时，所述第一线性光耦实时监测交流线束L对车体绝缘电阻RL的阻值并发送给第一信号调理模块进行调理，第一信号调理模块将调理后的模拟信号发送给AD转换模块；所述第二线性光耦实时监测交流线束N对车体绝缘电阻RN的阻值并发送给第二信号调理模块进行调理，第二信号调理模块将调理后的模拟信号发送给AD转换模块；
AD转换模块将调理后的模拟信号转换成数字信并发送给DSP模块进行逻辑判断处理；
DSP模块通过双向车载充电机将电阻RL和RN的阻值上报给整车控制器，并在DSP模块判断出电阻RL和/或RN的阻值小于等于第一预设阈值时，DSP模块通过双向车载充电机向整车控制器发送告警信息，以及在DSP模块判断出电阻RL和/或RN的阻值小于等于第二预设阈值时，所述DSP模块向双向车载充电机发出停止输出指令，以确保用电安全；
其中：所述第一预设阈值大于等于第二预设阈值。
本发明具有以下优点：它能够用于新能源汽车等无中性点交流供电系统（或中性点不接地供电系统）中，用于检测交流动力电缆对车体（或大地）的绝缘强度，并将所检测的电阻值通过双向车载充电机上报给整车控制器，双向车载充电机能够根据控制策略控制交流电的输出是否断开，是否向整车控制器发送绝缘降低的告警信息，提高了电动汽车交流用电的安全性。该电路具有隔离功能，能够避免交流电对直流控制系统的干扰，增强了电路稳定性和可靠性。另外，该电路简单易搭建，价格低廉，且性价比高。
附图说明
图1为本发明的工作原理图；
图中：1-第一线性光耦，2-第二线性光耦，3-隔离电源模块，4-第二信号调理模块，5-DSP模块，6-AD转换模块，7-第一信号调理模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示的新能源汽车交流线束的绝缘监测装置，包括隔离电源模块3、第一线性光耦1、第二线性光耦2、第一信号调理模块7、第二信号调理模块4、AD转换模块6和DSP模块5。
所述隔离电源模块3主要用于将交流线束L和交流线束N对车体绝缘电阻采集提供电源，并与双向车载充电机的控制电路进行隔离，避免输出的交流烧毁双向车载充电机的控制电路，并能够避免交流对直流控制电路的影响。本实施例中，将交流线束L对车体绝缘电阻用电阻RL表示，将交流线束N对车体绝缘电阻用电阻RN表示。
所述第一线性光耦1和第二线性光耦2能够实现电阻信号的隔离传输，电阻RL的大小直接影响第一线性光耦1内部发光二极管的发光强度，并通过第一线性光耦1的光敏三极管表征出来。电阻RN的大小直接影响第二线性光耦2内部发光二极管的发光强度，并通过第二线性光耦2的光敏三极管表征出来。
所述第一信号调理模块7包括跟随器和放大器等部分，第一信号调理模块7主要功能为将第一线性光耦1的输出信号调整为可以被DSP模块5所能处理的信号。
所述第二信号调理模块4包括跟随器和放大器等部分，第二信号调理模块4主要功能为将第二线性光耦2的输出信号调整为可以被DSP模块5所能处理的信号。
如图1所示，以上各模块的电连接关系如下：所述第一线性光耦1的发光二极管的正极与隔离电源模块3的DC1电连接，第一线性光耦1的光敏三极管的集电极与隔离电源模块3的DC2电连接，第一线性光耦1的光敏三极管的发射极经第一信号调理模块7与AD转换模块6电连接，第一线性光耦1的光敏三极管的发射极还经电阻R1接地。所述第二线性光耦2的发光二极管的正极与隔离电源模块3的DC1电连接，第二线性光耦2的光敏三极管的集电极与隔离电源模块3的DC2电连接，第二线性光耦2的光敏三极管的发射极经第二信号调理模块4与AD转换模块6电连接，第二线性光耦2的光敏三极管的发射极还经电阻R2接地。所述AD转换模块6与DSP模块5连接；所述DSP模块5与隔离电源模块3的DC2电连接。
如图1所示，本实施例中，本绝缘监测装置与电阻RL和电阻RN的连接关系如下：将第一线性光耦1的发光二极管的负极经电阻RL后接地，通过第一线性光耦1实时监测电阻RL的阻值，即通过第一线性光耦1实时监测交流线束L对车体的绝缘程度；将第二线性光耦2的发光二极管的负极经电阻RN后接地，通过第一线性光耦1实时监测电阻RL的阻值，即通过第二线性光耦2实时监测交流线束N对车体的绝缘程度。
本实施例的工作原理如下：在双向车载充电机输出交流电能时，隔离电源模块3的DC1输出直流电源，DC1输出直流电源正极、第一线性光耦1、电阻RL和隔离电源模块3的DC1地GND1（表示大地实接地）构成回路，当电阻RL的阻值发生变化时，整个回路中的电流也会相应变化，从而影响第一线性光耦1的发光二极管的发光强度。隔离电源模块3的DC2与第一线性光耦1的光敏三极管、电阻R1、隔离电源模块3的DC2地GND2（表示模拟接地）构成回路，第一线性光耦1的光敏三极管的导通能力与第一线性光耦1的发光二极管的发光能力成比例关系，因此，第一线性光耦1的输出信号与电阻RL的阻值成比例关系。同理，第二线性光耦2的输出信号与电阻RN的阻值也成比例关系。第一线性光耦1输出的信号经过第一信号调理模块7调理后进入到AD转换模块6；第二线性光耦2输出的信号经过第二信号调理模块4调理后进入到AD转换模块6；由AD转换模块6将模拟信号转换为数字信号后发送给DSP模块5进行逻辑判断处理，DSP模块5将电阻RL的阻值和电阻RN的阻值通过双向车载充电机向整车控制器上报。双向车载充电机可以根据控制策略控制交流电的输出是否断开，是否向整车控制器发送绝缘降低的告警信息，从而提高了电动汽车交流用电的安全性。
本发明所述的新能源汽车交流线束的绝缘监测方法，采用如本发明所述的所述绝缘监测装置，并将该绝缘监测装置连接在双向车载充电机的交流电源输出侧，即使第一线性光耦1的发光二极管的负极经电阻RL后接地，第二线性光耦2的发光二极管的负极经电阻RN后接地；DSP模块5与双向车载充电机连接；其监测方法包括以下步骤：
在双向车载充电机输出交流电能时，所述第一线性光耦1实时监测交流线束L对车体绝缘电阻RL的阻值并发送给第一信号调理模块7进行调理，第一信号调理模块7将调理后的模拟信号发送给AD转换模块6；所述第二线性光耦2实时监测交流线束N对车体绝缘电阻RN的阻值并发送给第二信号调理模块4进行调理，第二信号调理模块4将调理后的模拟信号发送给AD转换模块6。
AD转换模块6将调理后的模拟信号转换成数字信并发送给DSP模块5进行逻辑判断处理。
DSP模块5通过双向车载充电机将电阻RL和RN的阻值上报给整车控制器，并在DSP模块5判断出电阻RL和/或RN的阻值小于等于第一预设阈值时，DSP模块5通过双向车载充电机向整车控制器发送告警信息；以及在DSP模块5判断出电阻RL和/或RN的阻值小于等于第二预设阈值时，所述DSP模块5向双向车载充电机发出停止输出指令，以确保用电安全。其中：所述第一预设阈值大于等于第二预设阈值。
本实施例中，“/”表示“或”。

Claims (2)

1.一种新能源汽车交流线束的绝缘监测装置，其特征在于：包括隔离电源模块（3）、第一线性光耦（1）、第二线性光耦（2）、第一信号调理模块（7）、第二信号调理模块（4）、AD转换模块（6）和DSP模块（5）；
所述第一线性光耦（1）的发光二极管的正极与隔离电源模块（3）的DC1电连接，第一线性光耦（1）的光敏三极管的集电极与隔离电源模块（3）的DC2电连接，第一线性光耦（1）的光敏三极管的发射极经第一信号调理模块（7）与AD转换模块（6）电连接，第一线性光耦（1）的光敏三极管的发射极还经电阻R1接地；
所述第二线性光耦（2）的发光二极管的正极与隔离电源模块（3）的DC1电连接，第二线性光耦（2）的光敏三极管的集电极与隔离电源模块（3）的DC2电连接，第二线性光耦（2）的光敏三极管的发射极经第二信号调理模块（4）与AD转换模块（6）电连接，第二线性光耦（2）的光敏三极管的发射极还经电阻R2接地；
所述AD转换模块（6）与DSP模块（5）连接；所述DSP模块（5）与隔离电源模块（3）的DC2电连接。
2.一种新能源汽车交流线束的绝缘监测方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的绝缘监测装置，并将该绝缘监测装置连接在双向车载充电机的交流电源输出侧，即使第一线性光耦（1）的发光二极管的负极经交流线束L对车体绝缘电阻RL后接地，第二线性光耦（2）的发光二极管的负极经交流线束N对车体绝缘电阻RN后接地，DSP模块（5）与双向车载充电机连接；其监测方法包括以下步骤：
在双向车载充电机输出交流电能时，所述第一线性光耦（1）实时监测交流线束L对车体绝缘电阻RL的阻值并发送给第一信号调理模块（7）进行调理，第一信号调理模块（7）将调理后的模拟信号发送给AD转换模块（6）；所述第二线性光耦（2）实时监测交流线束N对车体绝缘电阻RN的阻值并发送给第二信号调理模块（4）进行调理，第二信号调理模块（4）将调理后的模拟信号发送给AD转换模块（6）；
AD转换模块（6）将调理后的模拟信号转换成数字信并发送给DSP模块（5）进行逻辑判断处理；
DSP模块（5）通过双向车载充电机将电阻RL和RN的阻值上报给整车控制器，并在DSP模块（5）判断出电阻RL和/或RN的阻值小于等于第一预设阈值时，DSP模块（5）通过双向车载充电机向整车控制器发送告警信息，以及在DSP模块（5）判断出电阻RL和/或RN的阻值小于等于第二预设阈值时，所述DSP模块（5）向双向车载充电机发出停止输出指令，以确保用电安全；
其中：所述第一预设阈值大于等于第二预设阈值。
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