CN112558583A - 车载高压安全检测系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种车载高压安全检测系统及汽车，其系统包括：控制器，接收启动指令之后生成自检指令；继电器状态检测模块，与控制器电连接，接收自检指令，检测各继电器的第一状态信息、并发送至控制器；绝缘检测模块，与控制器电连接，接收自检指令，分别检测正母线对地的第一绝缘电阻值和负母线对地的第二绝缘电阻值，并发送至控制器；当第一状态信息符合预设状态、且第一绝缘电阻值和第二绝缘电阻值大于等于预设电阻值时，控制器控制动力电池系统进行预充；当动力电池系统预充到预设电压值之后，控制器控制动力电池系统上高压。本申请通过绝缘检测模块在电动汽车在正常行驶的过程中，对高压电路系统工作电压进行实时准确的检测。

Description

车载高压安全检测系统及汽车

技术领域

本申请涉及汽车高压安全检测领域，特别涉及一种车载高压安全检测系统及汽车。

背景技术

随着科技的发展，人们对纯电动汽车整体的安全性、智能性和可靠性等诸多方面提出了不同的要求。纯电动汽车与传统的汽油车相比，汽车电子电气系统有了非常大的提升，同时由于电动汽车动力系统大部分是高压系统，动辄就是几百伏的电压平台。所以整车电气绝缘是纯电动汽车高压安全中一个非常的重要项目。

纯电动汽车的电气系统如果出现绝缘失效，视失效的程度不同，会造成累加的后果。如果在正常行驶的车辆中，正母线或者是负母线中只有一个绝缘电阻值小于安全值，并不会对系统产生太大的影响。但是多点的绝缘电阻小于安全值，那么将严重地影响电气系统的正常工作；最严重的情形，驾驶人员可能会人员触电。

发明内容

本申请实施例提供一种车载高压安全检测系统及汽车，以解决相关技术中无法及时检测到正母线和负母线对地绝缘电阻值的情况。

第一方面，提供了一种车载高压安全检测系统，包括：

控制器，用于接收启动指令之后生成自检指令；

继电器状态检测模块，与所述控制器电连接；所述继电器状态检测模块用于接收所述自检指令，检测各继电器的第一状态信息、并发送至所述控制器；

绝缘检测模块，与所述控制器电连接；所述绝缘检测模块用于接收所述自检指令，分别检测正母线对地的第一绝缘电阻值和负母线对地的第二绝缘电阻值，并发送至所述控制器；

当所述第一状态信息符合预设状态、且所述第一绝缘电阻值和所述第二绝缘电阻值大于等于预设电阻值时，所述控制器控制动力电池系统进行预充；当动力电池系统预充到预设电压值之后，所述控制器控制动力电池系统上高压。

一些实施例中，所述绝缘检测模块包括不平衡电桥电路、控制芯片、光耦隔离电路、继电器控制电路、高低压隔离电路以及电压采样电路；

所述不平衡电桥电路与所述继电器控制电路电连接，用于与所述动力电池系统中的电池包的正极和负极电连接，并用于检测正母线对地的第一绝缘电阻值和负母线对地的第二绝缘电阻值；

所述控制芯片通过所述光耦隔离电路与所述继电器控制电路电连接，用于通过所述继电器控制电路控制所述不平衡电桥电路中的开关切换闭合；

所述电压采样电路通过所述高低压隔离电路与所述继电器控制电路电连接，且与所述控制芯片电连接，用于采集正母线对地电压和负母线对地电压、并发送至所述控制芯片。

一些实施例中，所述不平衡电桥电路包括正母线对地的第一绝缘电阻、负母线对地的第二绝缘电阻、第一电阻和第二电阻；

所述第一绝缘电阻的一端用于与电池包的正极电连接，所述第一绝缘电阻的另一端接地；

所述第二绝缘电阻的一端用于与电池包的负极电连接，所述第二绝缘电阻的另一端接地；

所述第一电阻的一端用于与电池包的正极电连接，所述第一电阻的另一端与所述继电器控制电路电连接；

所述第二电阻的一端用于与电池包的负极电连接，所述第二电阻的另一端与所述继电器控制电路电连接。

一些实施例中，所述控制芯片，用于通过报文获取正负母线之间的电压值U_m，以及通过所述电压采样电路采集正母线对地的第一电压值U₊和负母线对地的第二电压值U_-，分别计算正母线对地的第一绝缘电阻值R₊和负母线对地的第二绝缘电阻值R-，

其中，R为所述第一电阻和所述第二电阻的电阻值。

一些实施例中，所述继电器控制电路包括正母线控制子电路和负母线控制子电路；

所述正母线控制子电路与所述第一电阻的另一端、所述高低压隔离电路及所述光耦隔离电路均电连接，所述负母线控制子电路与所述第二电阻的另一端、所述高低压隔离电路及所述光耦隔离电路均电连接；

所述正母线控制子电路包括正母线继电器、正母线第一二极管、正母线第二二极管、正母线NMOS管、正母线第三电阻、正母线第四电阻以及正母线第一电容；

所述正母线第一二极管和所述正母线第二二极管并联连接，所述正母线第一二极管的负极和正极分别和所述正母线继电器的两端电连接，且所述正母线第一二极管的负极接固定电压，所述正母线第一二极管的正极与所述正母线NMOS管的漏极电连接；

所述正母线继电器分别与所述第一电阻的另一端、所述高低压隔离电路电连接；

所述正母线第三电阻和所述正母线第一电容并联连接，所述正母线第三电阻的一端通过所述正母线第四电阻与所述光耦隔离电路电连接，同时所述正母线第三电阻的一端与所述正母线NMOS管的栅极电连接，所述正母线第三电阻的另一端接地；

所述正母线NMOS管的源极接固定电压；

所述负母线控制子电路包括负母线继电器、负母线第一二极管、负母线第二二极管、负母线NMOS管、负母线第三电阻、负母线第四电阻以及负母线第一电容；

所述负母线第一二极管和所述负母线第二二极管并联连接，所述负母线第一二极管的负极和正极分别和所述负母线继电器的两端电连接，且所述负母线第一二极管的负极接固定电压，所述负母线第一二极管的正极与所述负母线NMOS管的漏极电连接；

所述负母线继电器分别与所述第一电阻的另一端、高低压隔离电路电连接；

所述负母线第三电阻和负母线第一电容并联连接，所述负母线第三电阻的一端通过所述负母线第四电阻与所述光耦隔离电路电连接，同时所述负母线第三电阻的一端与所述负母线NMOS管的栅极电连接，所述负母线第三电阻的另一端接地；

所述负母线NMOS管的源极接固定电压。

一些实施例中，所述电压采样电路包括正母线采样子电路和负母线采样子电路；

所述正母线采样子电路与所述高低压隔离电路、所述控制芯片电连接，所述负母线采样子电路与所述高低压隔离电路、所述控制芯片电连接，所述正母线采样子电路的结构和所述负母线采样子电路的结构相同；

所述正母线采样子电路包括正母线第一运算放大器、正母线第二运算放大器、正母线第三二极管、正母线第四二极管、正母线第五电阻、正母线第六电阻、正母线第七电阻、正母线第八电阻、正母线第九电阻、正母线第十电阻、正母线第二电容、正母线第三电容、正母线第四电容以及正母线第五电容；

所述正母线第五电阻和所述正母线第二电容并联连接，所述正母线第五电阻的一端接地，所述正母线第五电阻的另一端接所述正母线第一运算放大器的正输入端；

所述正母线第一运算放大器的正输入端通过所述正母线第六电阻接所述高低压隔离电路、通过所述正母线第三电容接地、且接固定电压；

所述正母线第七电阻和所述正母线第四电容并联连接，所述正母线第七电阻的一端接所述正母线第一运算放大器的负输入端，所述正母线第七电阻的另一端接所述正母线第一运算放大器的输出端；

所述正母线第一运算放大器的负输入端通过所述正母线第八电阻接地，同时所述正母线第一运算放大器的负输入端接地；

所述正母线第二运算放大器的正输入端通过所述正母线第九电阻接所述正母线第一运算放大器的输出端，所述正母线第二运算放大器的负输入端接所述正母线第二运算放大器的输出端；

所述正母线第十电阻的一端接所述正母线第二运算放大器的输出端，所述正母线第十电阻的另一端接控制芯片、所述正母线第五电容的一端、所述正母线第三二极管的正极以及所述正母线第四二极管的负极；

所述正母线第五电容的的另一端接地；

所述正母线第三二极管的负极接固定电压；

所述正母线第四二极管的正极接地。

一些实施例中，所述控制器用于在上高压之后生成高压检测指令；

所述继电器状态检测模块，还用于接收所述高压检测指令，检测各继电器的第二状态信息、并发送至控制器；

所述绝缘检测模块，还用于接收所述高压检测指令，分别检测正母线对地的第三绝缘电阻值和负母线对地的第四绝缘电阻值、并发送至控制器；

当所述第二状态信息符合预设状态、且所述第三绝缘电阻值和所述第四绝缘电阻值大于等于预设电阻值时，所述控制器控制车辆启动。

一些实施例中，还包括：

温度采集模块，与所述控制器电连接；所述温度采集模块用于接收所述高压检测指令，采集温度信息、并发送至所述控制器；

当所述第二状态信息符合预设状态、所述第二绝缘电阻大于等于预设电阻值、且所述温度信息大于等于预设值时，所述控制器控制车辆启动。

一些实施例中，还包括：

电压采集模块，与所述控制器电连接；所述电压采集模块用于接收所述高压检测指令，检测正负母线对地的电压值、并发送至所述控制器；

当所述第二状态信息符合预设状态、所述第二绝缘电阻大于等于预设电阻值、所述温度信息大于等于预设值、且所述电压值大于等于预设值时，所述控制器控制车辆启动。

第二方面，提供了一种汽车，包括上述的车载高压安全检测系统。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：通过绝缘检测模块在电动汽车在正常行驶的过程中，对高压电路系统工作电压进行实时准确的检测，并且为供电电路提供保护。

本申请实施例提供了一种车载高压安全检测系统及汽车，由于设有绝缘检测模块，因此，在电动汽车在正常行驶的过程中，对高压电路系统工作电压进行实时准确的检测，并且为供电电路提供保护。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一种车载高压安全检测系统的一实施例提供的结构示意图；

图2为本申请一种车载高压安全检测系统的又一实施例提供的结构示意图；

图3为本申请不平衡电桥电路的电路示意图；

图4为本申请继电器控制电路的电路示意图；

图5为本申请电压采样电路的电路示意图；

图6为本申请正母线采样子电路的电路示意图；

图7为本申请负母线采样子电路的电路示意图；

图8为本申请光耦隔离电路的电路示意图；

图9为本申请高低压隔离电路的电路示意图；

图10为本申请一种车载高压安全检测系统的又一实施例提供的流程示意图。

图中：100、车载高压安全检测系统；110、控制器；120、继电器状态检测模块；130、绝缘检测模块；131、控制芯片；132、光耦隔离电路；133、继电器控制电路；134、高低压隔离电路；135、电压采样电路；136、不平衡电桥电路。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种车载高压安全检测系统及汽车，其能解决相关技术中无法及时检测到正母线和负母线对地绝缘电阻值的情况。

如图1所示，一种车载高压安全检测系统100，包括：

控制器110，用于接收启动指令之后生成自检指令；

继电器状态检测模块120，与所述控制器110电连接；所述继电器状态检测模块120用于接收所述自检指令，检测各继电器的第一状态信息、并发送至所述控制器110；

绝缘检测模块130，与所述控制器110电连接；所述绝缘检测模块130用于接收所述自检指令，分别检测正母线对地的第一绝缘电阻值和负母线对地的第二绝缘电阻值，并发送至所述控制器110；

当所述第一状态信息符合预设状态、且所述第一绝缘电阻值和所述第二绝缘电阻值大于等于预设电阻值时，所述控制器110控制动力电池系统进行预充；当动力电池系统预充到预设电压值之后，所述控制器110控制动力电池系统上高压。

具体地，本实施例中系统控制器110在接到启动指令之后生成自检指令，首先对整车的高压电气系统当前状态进行自检，自检的主要内容包括有继电器检测模块和绝缘检测。

继电器状态检测模块120的主要内容有低压DC-DC继电器、DC-AC高压继电器、高压DC-DC继电器、主正继电器、预充继电器以及主负继电器等继电器状态的采样。主要是通过硬件电路来采集六个继电器输出的电平状态，其中高电平是2.4V到3.4V、低电平0V到1.7V，然后根据软件设定值进行识别，在通电之前判断继电器的状态，如果符合预设状态则继电器检测通过。绝缘检测模块130主要用于检测正母线对地的第一绝缘电阻值和负母线对地的第二绝缘电阻值，如果均大于预设电阻值时说明绝缘检测通过。

如果在自检的过程中出现问题，控制器110通过CAN报文将信息及时的传输给VCU，然后VCU通过一系列的控制，在自检过程中电子仪表盘上面显示当前出现的故障，同时等待人员的进一步处理高压供电回路绝缘性无故障，则进入下一步的预充。

预充主要是为高压上电做准备，如果将几百伏的大电压突然加在电子器件的两端，那么时间一久，电子器件就非常容易烧坏，如果预充过程中没有出现继电器吸合状态问题，并且能达到软件设定的电压值，则控制器110控制动力电池系统上高压，控制汽车开始正常行驶。

本申请通过绝缘检测模块130在电动汽车在正常行驶的过程中，对高压电路系统工作电压进行实时准确的检测，并且为供电电路提供保护。

优选地，如图2所示，在本申请另外的实施例中，所述绝缘检测模块130包括不平衡电桥电路136、控制芯片131、光耦隔离电路132132、继电器控制电路133、高低压隔离电路134以及电压采样电路135；

所述不平衡电桥电路136与所述继电器控制电路133电连接，用于与所述动力电池系统中的电池包的正极和负极电连接，并用于检测正母线对地的第一绝缘电阻值和负母线对地的第二绝缘电阻值；

所述控制芯片131通过所述光耦隔离电路132132与所述继电器控制电路133电连接，用于通过所述继电器控制电路133控制所述不平衡电桥电路136中的开关切换闭合；

所述电压采样电路135通过所述高低压隔离电路134与所述继电器控制电路133电连接，且与所述控制芯片131电连接，用于采集正母线对地电压和负母线对地电压、并发送至所述控制芯片131。

具体地，传统的电动车配备的高压控制系统检测系统，检测是否绝缘检测方法主要有平衡桥法、低频注入法、定频率注入法等。

电桥平衡法还存在一些缺陷：当正母线和负母线的接地电阻均等下降或者是数值非常的接近时，即便是超出在程序中设定的门槛上限报警值时，继电器也不会做出相应的处理驾驶人员也不会察觉到继电器有发出报警；但是在正母线和负母线的绝缘电阻值相差得非常大的时候，会产生误动作，会提醒驾驶人员出现绝缘异常，出现误报警；所以电桥平衡法仅仅只能判断整体电路的绝缘情况，不能具体的显示接地绝缘电阻值，同时也不能实现对绝缘电阻的分支定位。因此这种装置只能应用于分支少，回路简单，设备少以及对供电可靠性要求不高的场合。为了解决测量值的精度受分布电容影响的问题。

定频率注入法：该方法基本解决了受分布电容影响的不足，单数在实际的操作过程中是非常不容易的，同时在使用的过程中，采用这种方式会对系统产生影响。对于多点接地的情况，这种方式只能是一路一路的查找，实际的操作也不是非常的方便。低频注入法检测方法可以测出接地电阻值，但是测量的结果受分布电容影响较大。

本实施例中通过差流检测法采用不平衡桥结合开关测量正母线和负母线对地的电压，然后计算对应的对地绝缘电阻值。光耦隔离电路132对单片机(控制芯片131)发出的控制信号进行缓冲隔离，然后驱动继电器控制电路133控制继电器断开和闭合。高低压隔离电路134将高压电压与低压电压进行隔离，保护低压侧安全。电压采样电路135用于采集正母线对地电压和负母线对地电压。不平衡电桥电路136与动力电池系统中的电池包的正极和负极电连接，对应获取正母线对地电压和负母线对地电压，同时不平衡电桥电路136与继电器控制电路133电连接，当继电器控制电路133控制不平衡电桥电路136电路中不同的开关闭合时分别采集正母线对地电压和负母线对地电压。

优选地，如图3所示，在本申请另外的实施例中，所述不平衡电桥电路136包括正母线对地的第一绝缘电阻R+、负母线对地的第二绝缘电阻R-、第一电阻R25和第二电阻R27；

所述第一绝缘电阻R+的一端用于与电池包的正极电连接，所述第一绝缘电阻R+的另一端接地；

所述第二绝缘电阻R-的一端用于与电池包的负极电连接，所述第二绝缘电阻R-的另一端接地；

所述第一电阻R25的一端用于与电池包的正极电连接，所述第一电阻R25的另一端与所述继电器控制电路133电连接；

所述第二电阻R27的一端用于与电池包的负极电连接，所述第二电阻R27的另一端与所述继电器控制电路133电连接。

具体地，本实施例中，BUS+与动力电池系统中的电池包的正极电连接，BUS-与动力电池系统中的电池包的负极电连接。R+与R-分别是正母线对地和负母线对地的绝缘电阻，相当于正母线、负母线与地之间所有元器件的电阻总值，即待测电阻，并不特指某一个电阻。继电器控制电路133包括继电器K+控制电路和继电器K-控制电路，控制K+和K-交替闭合，从而控制GV+和GV-与PE端交替连通，分别对应采集正母线对地和负母线对地的电压。

优选地，在本申请另外的实施例中，所述控制芯片131，用于通过报文获取正负母线之间的电压值U_m，以及通过所述电压采样电路135采集正母线对地的第一电压值U₊和负母线对地的第二电压值U-，分别计算正母线对地的第一绝缘电阻值R₊和负母线对地的第二绝缘电阻值R-，

其中，R为所述第一电阻R25和所述第二电阻R27的电阻值。

具体地，本实施例中，其中R+和-分别为正负母线对地的绝缘电阻，K+和K-分别为可编程由控制器110控制的开关，R为给定的采样电阻，也就是第一电阻R25和第二电阻R27的电阻值，两者阻值设为相同。当K-断开、K+闭合时，检测到正母线对地电压为中U+；当K-闭合、K+断开时检测到负母线对地电压为U-，并且通过采样电路或者通过解析获取的报文得到正负母线间电压为U_m。通过分析，可以得出下面的公式，

计算得到

优选地，如图4所示，在本申请另外的实施例中，继电器控制电路133包括正母线控制子电路和负母线控制子电路；正母线控制子电路和负母线控制子电路的电子元器件连接方式相同；

正母线控制子电路与第一电阻R25的另一端、高低压隔离电路134及光耦隔离电路132均电连接，负母线控制子电路与第二电阻R27的另一端、高低压隔离电路134及光耦隔离电路132132均电连接；

正母线控制子电路包括正母线继电器K+、正母线第一二极管D1、正母线第二二极管、正母线NMOS管T1、正母线第三电阻R12、正母线第四电阻R10以及正母线第一电容C6；

正母线第一二极管D1和正母线第二二极管并联连接，正母线第一二极管D1的负极和正极分别和正母线继电器K+的两端(引脚4和引脚6)电连接，且正母线第一二极管D1的负极接固定电压(24V1)，正母线第一二极管D1的正极与正母线NMOS管T1的漏极电连接；

正母线继电器K+分别与第一电阻R25的另一端(GV+端)、高低压隔离电路134(T+端)电连接；

正母线第三电阻R12和正母线第一电容C6并联连接，正母线第三电阻R12的一端通过正母线第四电阻R10与光耦隔离电路132(P+端)电连接，同时正母线第三电阻R12的一端与正母线NMOS管T1的栅极电连接，正母线第三电阻R12的另一端接地；

正母线NMOS管T1的源极接固定电压(24V-)；

负母线控制子电路包括负母线继电器K-、负母线第一二极管D3、负母线第二二极管、负母线NMOS管T2、负母线第三电阻R24、负母线第四电阻R22以及负母线第一电容C13；

负母线第一二极管D3和负母线第二二极管并联连接，负母线第一二极管D3的负极和正极分别和负母线继电器K-的两端(引脚4和引脚6)电连接，且负母线第一二极管D3的负极接固定电压(24V1)，负母线第一二极管D3的正极与负母线NMOS管T2的漏极电连接；

负母线继电器K-分别与第二电阻R27的另一端(GV-)、高低压隔离电路134(T-端)电连接；

负母线第三电阻R24和负母线第一电容C13并联连接，负母线第三电阻R24的一端通过负母线第四电阻R22与光耦隔离电路132(P-端)电连接，同时负母线第三电阻R24的一端与负母线NMOS管T2的栅极电连接，负母线第三电阻R24的另一端接地；

负母线NMOS管T2的源极接固定电压(24V-)。

优选地，如图5、图6及图7所示，在本申请另外的实施例中，电压采样电路135包括正母线采样子电路和负母线采样子电路；

正母线采样子电路与高低压隔离电路134、控制芯片131电连接，负母线采样子电路与高低压隔离电路134、控制芯片131电连接，正母线采样子电路的结构和负母线采样子电路的结构相同；

正母线采样子电路包括正母线第一运算放大器U3A、正母线第二运算放大器U3B、正母线第三二极管、正母线第四二极管、正母线第五电阻R1、正母线第六电阻R2、正母线第七电阻R11、正母线第八电阻R7、正母线第九电阻R4、正母线第十电阻R6、正母线第二电容C1、正母线第三电容C2、正母线第四电容C7以及正母线第五电容C5；

正母线第五电阻R1和正母线第二电容C1并联连接，正母线第五电阻R1的一端接地，正母线第五电阻R1的另一端接正母线第一运算放大器U3A的正输入端；

正母线第一运算放大器U3A的正输入端通过正母线第六电阻R2接高低压隔离电路134(M+)、通过正母线第三电容C2接地、且接固定电压(5V)；

正母线第七电阻R11和正母线第四电容C7并联连接，正母线第七电阻R11的一端接正母线第一运算放大器U3A的负输入端，正母线第七电阻R11的另一端接正母线第一运算放大器U3A的输出端；

正母线第一运算放大器U3A的负输入端通过正母线第八电阻R7接地，同时正母线第一运算放大器U3A的负输入端接地；

正母线第二运算放大器U3B的正输入端通过正母线第九电阻R4接正母线第一运算放大器U3A的输出端，正母线第二运算放大器U3B的负输入端接正母线第二运算放大器U3B的输出端；

正母线第十电阻R6的一端接正母线第二运算放大器U3B的输出端，正母线第十电阻R6的另一端接控制芯片131(N+)、正母线第五电容C5的一端、正母线第三二极管的正极以及正母线第四二极管的负极；

正母线第五电容C5的的另一端接地；

正母线第三二极管的负极接固定电压(5V)；

正母线第四二极管的正极接地。

负母线采样子电路与负母线采样子电路结构相同。负母线采样子电路包括负母线第一运算放大器U8A、负母线第二运算放大器U8B、负母线第三二极管、负母线第四二极管、负母线第五电阻R13、负母线第六电阻R15、负母线第七电阻R23、负母线第八电阻R21、负母线第九电阻R17、负母线第十电阻R18、负母线第二电容C8、负母线第三电容C10、负母线第四电容C14以及负母线第五电容C12；

负母线第五电阻R13和负母线第二电容C8并联连接，负母线第五电阻R13的一端接地，负母线第五电阻R13的另一端接负母线第一运算放大器U8A的正输入端；

负母线第一运算放大器U8A的正输入端通过负母线第六电阻R15接高低压隔离电路134(M-)、通过负母线第三电容C10接地、且接固定电压(5V)；

负母线第七电阻R23和负母线第四电容C14并联连接，负母线第七电阻R23的一端接负母线第一运算放大器U8A的负输入端，负母线第七电阻R23的另一端接负母线第一运算放大器U8A的输出端；

负母线第一运算放大器U8A的负输入端通过负母线第八电阻R21接地，同时负母线第一运算放大器U8A的负输入端接地；

负母线第二运算放大器U8B的正输入端通过负母线第九电阻R17接负母线第一运算放大器U8A的输出端，负母线第二运算放大器U8B的负输入端接负母线第二运算放大器U8B的输出端；

负母线第十电阻R18的一端接负母线第二运算放大器U8B的输出端，负母线第十电阻R18的另一端接控制芯片131(N-)、负母线第五电容C12的一端、负母线第三二极管的正极以及负母线第四二极管的负极；

负母线第五电容C12的的另一端接地；

负母线第三二极管的负极接固定电压(5V)；

负母线第四二极管的正极接地。

光耦隔离电路132如图8所示，其中S+与S-端与控制芯片131电连接，其中P+与P-端与继电器控制电路133电连接，单片机发出的控制信号进行缓冲隔离，然后驱动继电器。高低压隔离电路134如图9所示，其中T+与T-端与继电器控制电路133电连接，其中M+与M-端与电压采样电路135电连接，将高压电压与低压电压进行隔离，保护低压侧安全。

优选地，在本申请另外的实施例中，所述控制器110用于在上高压之后生成高压检测指令；

所述继电器状态检测模块120，还用于接收所述高压检测指令，检测各继电器的第二状态信息、并发送至控制器110；

所述绝缘检测模块130，还用于接收所述高压检测指令，分别检测正母线对地的第三绝缘电阻值和负母线对地的第四绝缘电阻值、并发送至控制器110；

当所述第二状态信息符合预设状态、且所述第三绝缘电阻值和所述第四绝缘电阻值大于等于预设电阻值时，所述控制器110控制车辆启动。

还包括：

电压采集模块，与所述控制器110电连接；所述电压采集模块用于接收所述高压检测指令，检测正负母线对地的电压值、并发送至所述控制器110；

当所述第二状态信息符合预设状态、所述第二绝缘电阻大于等于预设电阻值、所述温度信息大于等于预设值、且所述电压值大于等于预设值时，所述控制器110控制车辆启动。

具体地，本实施例中，如图10所示，步骤1：系统在接到启动命令后首先对整车的高压电气系统当前状态进行自检,自检的主要内容包括有接触器检测模块和绝缘检测。

步骤2：如果在自检的过程中出现问题，系统就会通过CAN报文将信息及时的传输给VCU(Vehicle control unit，整车控制器110)，然后VCU通过一系列的控制，在自检过程中电子仪表盘上面显示当前出现的故障，同时等待人员的进一步处理高压供电回路绝缘性无故障,则进入下一步的预充。

步骤3：预充成功后，则开始上高压，进入电压采集模块、继电器状态检测模块120、绝缘检测模块130和温度检测模块。

步骤4：其他的电子器件进行做完自己相应的处理之后，如果没有问题，则纯电动汽车按照正常的方式进行启动。在启动完成后，系统又开始进行自检状态的检测；当系统出现故障之后，系统根据在程序中设定的故障等级，在行车中做出相应的等级故障处理。

上述技术方案的步骤1中，接触器状态监测模块的主要内容有低压DC-DC接触器、DC-AC高压接触器、高压DC-DC接触器、主正接触器、预充接触器以及主负接触器等继电器状态的采样。主要是通过硬件电路来采集六个继电器输出的电平状态，其中高电平是2.4V到3.4V、低电平0V到1.7V，然后根据软件设定值进行识别，在通电之前判断继电器的状态。绝缘检测模块130的主要内容有正母线对地电压、负母线对地电压，以及直流继电器和开关管隔离电路等组成。因为纯电动汽车都是通过串并联蓄电池组来给整车供电，所以整车的电压等级比较高，动辄就是几百伏大电压，所以在采样电压的时候，需要采用DC-DC继电器进行隔离采样。并且在设计本系统绝缘电阻采样时，根据使用的时是不平衡电桥的原理，所以在绝缘检测模块130中有开关管。

上述技术方案的步骤2中，预充主要是为高压上电做准备，如果将几百伏的大电压突然加在电子器件的两端，那么时间一久，电子器件就非常容易烧坏，如果预充过程中没有出现继电器吸合状态问题，并且能达到软件设定的电压值，则进行下一步行驶状态过程中的检测。

上述技术方案的步骤3中，电压采集模块主要在行驶的过程中实时的采集正母线对地电压BUS+、负母线对地电压BUS-和正负母线之间的电压，其中当正负母线之间的电压值过低时，通过CAN通讯向上一级发出提示信息，并且通过仪表盘显示；温度采集模块主要是采集继电器附近的温度信息，将采集到的温度信息与设定的温度(预设值)进行比较，然后在软件中通过查表的方式确定温度的等级，然后根据等级做出相应的处理。例如如果出现最低的温度报警等级3，那么系统就会自己启动风扇来给电池降温。并且在实际的实验过程中我们发现随着电压等级的升高，采样时间的加长，采样电阻的温度异常的高，而且PCB板上面有着540V左右的高压，用传统的温度计测量是非常的不安全的，因此在此高压安全检测装置中加入了温度传感器对绝缘采样电阻温度进行实时的测量。如果电压检测模块、继电器状态检测模块120、绝缘检测模块130以及温度采集模块均无异常则汽车正常启动，否则采取相应的措施。例如，电压检测模块异常时通过CAN向VCU发报文在仪表上显示电压过低；主正\负继电器异常，启动备用主正\负继电器，同时限功率，并向仪表显示整车异常；绝缘检测模块130检测异常时，等级1：仪表显示；等级2：限制电压、限制整车高压的功率；等级3：直接切断主正、负继电器，断开高压回路，其中不同等级对应的措施可以由用户自主设置；温度采集模块异常时，等级1：通过CAN向VCU发报文在仪表上显示温度过高；等级2：向CAN向VCU发报文，限制输出电压，同样地，其中不同等级对应的措施可以由用户自主设置。

本发明还提供一种汽车，包括上述实施例中描述的车载高压安全检测系统。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种车载高压安全检测系统，其特征在于，包括：

控制器，用于接收启动指令之后生成自检指令；

继电器状态检测模块，与所述控制器电连接；所述继电器状态检测模块用于接收所述自检指令，检测各继电器的第一状态信息、并发送至所述控制器；

绝缘检测模块，与所述控制器电连接；所述绝缘检测模块用于接收所述自检指令，分别检测正母线对地的第一绝缘电阻值和负母线对地的第二绝缘电阻值，并发送至所述控制器；

当所述第一状态信息符合预设状态、且所述第一绝缘电阻值和所述第二绝缘电阻值大于等于预设电阻值时，所述控制器控制动力电池系统进行预充；当动力电池系统预充到预设电压值之后，所述控制器控制动力电池系统上高压。

2.如权利要求1所述的车载高压安全检测系统，其特征在于，所述绝缘检测模块包括不平衡电桥电路、控制芯片、光耦隔离电路、继电器控制电路、高低压隔离电路以及电压采样电路；

所述不平衡电桥电路与所述继电器控制电路电连接，用于与所述动力电池系统中的电池包的正极和负极电连接，并用于检测正母线对地的第一绝缘电阻值和负母线对地的第二绝缘电阻值；

所述控制芯片通过所述光耦隔离电路与所述继电器控制电路电连接，用于通过所述继电器控制电路控制所述不平衡电桥电路中的开关切换闭合；

所述电压采样电路通过所述高低压隔离电路与所述继电器控制电路电连接，且与所述控制芯片电连接，用于采集正母线对地电压和负母线对地电压、并发送至所述控制芯片。

3.如权利要求2所述的车载高压安全检测系统，其特征在于，所述不平衡电桥电路包括正母线对地的第一绝缘电阻、负母线对地的第二绝缘电阻、第一电阻和第二电阻；

所述第一绝缘电阻的一端用于与电池包的正极电连接，所述第一绝缘电阻的另一端接地；

所述第二绝缘电阻的一端用于与电池包的负极电连接，所述第二绝缘电阻的另一端接地；

所述第一电阻的一端用于与电池包的正极电连接，所述第一电阻的另一端与所述继电器控制电路电连接；

所述第二电阻的一端用于与电池包的负极电连接，所述第二电阻的另一端与所述继电器控制电路电连接。

4.如权利要求3所述的车载高压安全检测系统，其特征在于：

所述控制芯片，用于通过报文获取正负母线之间的电压值U_m，以及通过所述电压采样电路采集正母线对地的第一电压值U₊和负母线对地的第二电压值U_-，分别计算正母线对地的第一绝缘电阻值R₊和负母线对地的第二绝缘电阻值R_-，

其中，R为所述第一电阻和所述第二电阻的电阻值。

5.如权利要求3所述的车载高压安全检测系统，其特征在于，所述继电器控制电路包括正母线控制子电路和负母线控制子电路；

所述正母线控制子电路与所述第一电阻的另一端、所述高低压隔离电路及所述光耦隔离电路均电连接，所述负母线控制子电路与所述第二电阻的另一端、所述高低压隔离电路及所述光耦隔离电路均电连接；

所述正母线控制子电路包括正母线继电器、正母线第一二极管、正母线第二二极管、正母线NMOS管、正母线第三电阻、正母线第四电阻以及正母线第一电容；

所述正母线第一二极管和所述正母线第二二极管并联连接，所述正母线第一二极管的负极和正极分别和所述正母线继电器的两端电连接，且所述正母线第一二极管的负极接固定电压，所述正母线第一二极管的正极与所述正母线NMOS管的漏极电连接；

所述正母线继电器分别与所述第一电阻的另一端、所述高低压隔离电路电连接；

所述正母线第三电阻和所述正母线第一电容并联连接，所述正母线第三电阻的一端通过所述正母线第四电阻与所述光耦隔离电路电连接，同时所述正母线第三电阻的一端与所述正母线NMOS管的栅极电连接，所述正母线第三电阻的另一端接地；

所述正母线NMOS管的源极接固定电压；

所述负母线控制子电路包括负母线继电器、负母线第一二极管、负母线第二二极管、负母线NMOS管、负母线第三电阻、负母线第四电阻以及负母线第一电容；

所述负母线第一二极管和所述负母线第二二极管并联连接，所述负母线第一二极管的负极和正极分别和所述负母线继电器的两端电连接，且所述负母线第一二极管的负极接固定电压，所述负母线第一二极管的正极与所述负母线NMOS管的漏极电连接；

所述负母线继电器分别与所述第一电阻的另一端、高低压隔离电路电连接；

所述负母线第三电阻和负母线第一电容并联连接，所述负母线第三电阻的一端通过所述负母线第四电阻与所述光耦隔离电路电连接，同时所述负母线第三电阻的一端与所述负母线NMOS管的栅极电连接，所述负母线第三电阻的另一端接地；

所述负母线NMOS管的源极接固定电压。

6.如权利要求2所述的车载高压安全检测系统，其特征在于，所述电压采样电路包括正母线采样子电路和负母线采样子电路；

所述正母线采样子电路与所述高低压隔离电路、所述控制芯片电连接，所述负母线采样子电路与所述高低压隔离电路、所述控制芯片电连接，所述正母线采样子电路的结构和所述负母线采样子电路的结构相同；

所述正母线采样子电路包括正母线第一运算放大器、正母线第二运算放大器、正母线第三二极管、正母线第四二极管、正母线第五电阻、正母线第六电阻、正母线第七电阻、正母线第八电阻、正母线第九电阻、正母线第十电阻、正母线第二电容、正母线第三电容、正母线第四电容以及正母线第五电容；

所述正母线第五电阻和所述正母线第二电容并联连接，所述正母线第五电阻的一端接地，所述正母线第五电阻的另一端接所述正母线第一运算放大器的正输入端；

所述正母线第一运算放大器的正输入端通过所述正母线第六电阻接所述高低压隔离电路、通过所述正母线第三电容接地、且接固定电压；

所述正母线第七电阻和所述正母线第四电容并联连接，所述正母线第七电阻的一端接所述正母线第一运算放大器的负输入端，所述正母线第七电阻的另一端接所述正母线第一运算放大器的输出端；

所述正母线第一运算放大器的负输入端通过所述正母线第八电阻接地，同时所述正母线第一运算放大器的负输入端接地；

所述正母线第二运算放大器的正输入端通过所述正母线第九电阻接所述正母线第一运算放大器的输出端，所述正母线第二运算放大器的负输入端接所述正母线第二运算放大器的输出端；

所述正母线第十电阻的一端接所述正母线第二运算放大器的输出端，所述正母线第十电阻的另一端接控制芯片、所述正母线第五电容的一端、所述正母线第三二极管的正极以及所述正母线第四二极管的负极；

所述正母线第五电容的的另一端接地；

所述正母线第三二极管的负极接固定电压；

所述正母线第四二极管的正极接地。

7.如权利要求1所述的车载高压安全检测系统，其特征在于：

所述控制器用于在上高压之后生成高压检测指令；

所述继电器状态检测模块，还用于接收所述高压检测指令，检测各继电器的第二状态信息、并发送至控制器；

所述绝缘检测模块，还用于接收所述高压检测指令，分别检测正母线对地的第三绝缘电阻值和负母线对地的第四绝缘电阻值、并发送至控制器；

当所述第二状态信息符合预设状态、且所述第三绝缘电阻值和所述第四绝缘电阻值大于等于预设电阻值时，所述控制器控制车辆启动。

8.如权利要求7所述的车载高压安全检测系统，其特征在于，还包括：

温度采集模块，与所述控制器电连接；所述温度采集模块用于接收所述高压检测指令，采集温度信息、并发送至所述控制器；

当所述第二状态信息符合预设状态、所述第二绝缘电阻大于等于预设电阻值、且所述温度信息大于等于预设值时，所述控制器控制车辆启动。

9.如权利要求8所述的车载高压安全检测系统，其特征在于，还包括：

电压采集模块，与所述控制器电连接；所述电压采集模块用于接收所述高压检测指令，检测正负母线对地的电压值、并发送至所述控制器；

当所述第二状态信息符合预设状态、所述第二绝缘电阻大于等于预设电阻值、所述温度信息大于等于预设值、且所述电压值大于等于预设值时，所述控制器控制车辆启动。

10.一种汽车，其特征在于，包括如上述权利要求1至9任意一项所述的车载高压安全检测系统。

Images