CN113189463A - 一种车辆绝缘性检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车辆绝缘性检测电路，属于车辆安全检测技术领域，现有技术中或是无法同时在高压或是非高压下测量或是误差较大；本发明提供的检测电路，在有高压时是利用系统高压来测量，系统无高压时有产生的模拟高压，且两种情况下测试电路完全隔离，不互相影响，并有各自独特算法，所以在两种情况下都可准确测量。

Description

一种车辆绝缘性检测电路

技术领域

本发明涉及车辆安全检测技术领域，特别是涉及一种车辆绝缘性检测电路。

背景技术

电动车辆高电压系统动力电池组的工作电压一般都在300V以上，较高的工作电压对高压电气系统和车辆底盘之间的绝缘性能提出了更高的要求，实时监测其绝缘性能是电动汽车电气安全技术的核心内容。

目前的绝缘监测仪主要以下两种方法：(1)采用母线端电压法，这种方法电路简单，但在母线去高压情况下无法测量；(2)采用交流信号注入法，容易受系统Y电容影响，测量结果误差较大,本文提出了在母线有高压和无高压情况下进行分开测量，用高压接触器进行控制，可在这2种情况下准确的测量出系统绝缘电阻。

现亟需一种同时能在高压和去高压情况下进行绝缘性测量的设备和方法。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明一种车辆绝缘性检测电路，其特征在于：供电母线正极接口通过开关S1接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接高压模块1、电阻R2、R3的一端，电阻R3并接于第一高压模块的两端，电阻R3的另一端还连接电阻R4；

供电母线地线通过开关S2接地、还连接电阻R2的另一端、电阻R4的另一端、电阻R2’、电阻R3’的一端；

供电母线负极接口通过开关S3接电阻R1’的一端，电阻R1’的一端另一端接第二高压模块、电阻R2’、电阻R4’的一端，电阻R4’并接于高压模块2的两端，电阻R4’的另一端还连接电阻R3’；

电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R1’电阻,R2’,电阻R3’,电阻R4’为已知电阻；

所述电阻R1的另一端为电压U0的采集点；所述电阻R3的另一端为电压U1的采集点；所述电阻R1’的一端另一端为电压U2的采集点；所述电阻R4’的另一端为电压U3的采集点。

优选地，其中所述开关S1、所述开关S3小电流高压接触器。

优选地，所述绝缘性检测电路可应用于车辆电机控制器的绝缘性检测。

优选地，所述供电母线地线通过开关S2连接所述电机控制器的外壳接地。

本发明还提供了一种利用上述检测电路的检测方法，所述方法包括以下步骤：

步骤(1)：令X表示正母线绝缘电阻，Y表示负母线绝缘电阻，X和Y为待检测的绝缘电阻，首先读取母线电压，若母线有高压电，则进入步骤(3)；若母线电压为0，可断定母线未上高压直流电，打开开关S1和S2和S4,读取U0和U1，根据以下公式：

可计算出X的电阻值,也就是正母线绝缘电阻；

步骤(2)：关闭S1和S4,打开S3和S5,读取U2和U3，根据以下公式：

可计算出Y的电阻值,也就是负母线绝缘电阻，完成检测；

步骤(3)：首先读取母线电压，打开开关S1和S2，读取U+，U-，U1，U2，可列出关于X和Y的以下方程：

步骤(4)：关闭开关S1，打开开关S3，读取U+，U-，U3，U4，可列出关于X和Y的另一个方程：

其中U+是供电母线正极电压，U-是供电母线负极电压；

根据以上公式，可以解出X和Y的电阻值，也就是计算出了正母线和负母线的绝缘电阻值，完成检测。

优选地，还可使用EMC滤波电路与上述绝缘性检测电路串联使用。

与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：

1)本发明主要解决了大多数绝缘检测仪只能在有高压情况下测试问题，在无高压情况下可产生两路模拟高压电源，可实现对无高压情况下绝缘电阻的准确测量。针对交流注入法存在的缺点，比如电压幅值低，容易对供电系统产生影响等，本发明的测试办法，在有高压时是利用系统高压来测量，系统无高压时有产生的模拟高压，且两种情况下测试电路完全隔离，不互相影响，并有各自独特算法，所以在两种情况下都可准确测量。

附图说明

图1是本发明绝缘性检测电路图。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

具体实施例

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，是本发明绝缘性检测的电路图，母线正极接口通过开关S1接电阻R1的一端，电阻R1的另一端(U0)接高压模块1、电阻R2、R3的一端，电阻R3并接于高压模块1的两端，电阻R3的另一端(U1)还连接电阻R4；

母线地线通过开关S2接地、还连接电阻R2的另一端、电阻R4的另一端、电阻R2’、电阻R3’的一端；

母线负极接口通过开关S3接电阻R1’的一端，电阻R1’的一端另一端(U2)接高压模块2、电阻R2’、电阻R4’的一端，电阻R4’并接于高压模块2的两端，电阻R4’的另一端(U3)还连接电阻R3’；

电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R1’电阻,R2’,电阻R3’,电阻R4’为已知电阻；

在使用时候还可以使用EMC滤波电路与上述绝缘性检测电路串联使用。

本发明提供的检测电路，高压部分与内部核心电路完全隔离，保证了绝缘检测仪良好的安全性；完善的电路保护措施，增强的EMC滤波设计，使其从容应对车载电机控制器带来的各种干扰；有高压和无高压两种情况下，各自独立的算法可保证测量准确；应直流高压范围宽：0-1000VDC；可以实时动态监测系统的绝缘电阻值，不影响系统运行；测量精度高，测量误差在±5％，测量响应快，响应时间≤10s；由于有模拟高压模块，测量范围更宽0kΩ～100MΩ。

控制器绝缘性检测方法：

1、母线无高压绝缘电阻检测

(1)令X表示正母线绝缘电阻，Y表示负母线绝缘电阻，X和Y为待检测的绝缘电阻，U+，U-，U0，U1，U2，U3为单片机采集到的AD值，首先读取母线电压，若母线电压为0，可断定母线未上高压直流电，打开开关S1和S2和S4,读取U0和U1,根据以下公式：

可计算出X的电阻值,也就是正母线绝缘电阻。

(2)关闭S1和S4,打开S3和S5,读取U2和U3，根据以下公式：

可计算出Y的电阻值,也就是负母线绝缘电阻。

2、母线有高压绝缘电阻检测

(1)首先读取母线电压，若母线有高压电，打开开关S1和S2，读取U+，U-，U1，U2，可列出关于X和Y的以下方程：

(2)关闭开关S1，打开开关S3，读取U+，U-，U3，U4，可列出关于X和Y的另一个方程：

其中由于母线上高压电，开关S1、开关S3采用小电流高压接触器；

根据以上2个方程式，可以解出X和Y的电阻值，也就是计算出了正母线和负母线的绝缘电阻值。

利用上述检测方法具有以下优点：(1)高压模块电路设计简单实用。(2)利用小电流高压接触器实现电路切换控制。(3)有高压和无高压都能对绝缘电阻准确测量。(4)单板安装方式，小巧的尺寸，只需核心处理器的几路高精度A/D及普通端口，就可完成测量。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (6)

1.一种车辆绝缘性检测电路，其特征在于：供电母线正极接口通过开关S1接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接高压模块1、电阻R2、R3的一端，电阻R3并接于第一高压模块的两端，电阻R3的另一端还连接电阻R4；

供电母线地线通过开关S2接地、还连接电阻R2的另一端、电阻R4的另一端、电阻R2’、电阻R3’的一端；

供电母线负极接口通过开关S3接电阻R1’的一端，电阻R1’的一端另一端接第二高压模块、电阻R2’、电阻R4’的一端，电阻R4’并接于高压模块2的两端，电阻R4’的另一端还连接电阻R3’；

电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R1’电阻,R2’,电阻R3’,电阻R4’为已知电阻；

所述电阻R1的另一端为电压U0的采集点；所述电阻R3的另一端为电压U1的采集点；所述电阻R1’的一端另一端为电压U2的采集点；所述电阻R4’的另一端为电压U3的采集点。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于：其中所述开关S1、所述开关S3小电流高压接触器。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于：所述绝缘性检测电路可应用于车辆电机控制器的绝缘性检测。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于：所述供电母线地线通过开关S2连接所述电机控制器的外壳接地。

5.利用权利要求1-4中任一项检测电路的检测方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤(1)：令X表示正母线绝缘电阻，Y表示负母线绝缘电阻，X和Y为待检测的绝缘电阻，首先读取母线电压，若母线有高压电，则进入步骤(3)；若母线电压为0，可断定母线未上高压直流电，打开开关S1和S2和S4,读取U0和U1，根据以下公式：

可计算出X的电阻值,也就是正母线绝缘电阻；

步骤(2)：关闭S1和S4,打开S3和S5,读取U2和U3，根据以下公式：

可计算出Y的电阻值,也就是负母线绝缘电阻，完成检测；

步骤(3)：首先读取母线电压，打开开关S1和S2，读取U+，U-，U1，U2，可列出关于X和Y的以下方程：

步骤(4)：关闭开关S1，打开开关S3，读取U+，U-，U3，U4，可列出关于X和Y的另一个方程：

其中U+是供电母线正极电压，U-是供电母线负极电压；

根据以上公式，可以解出X和Y的电阻值，也就是计算出了正母线和负母线的绝缘电阻值，完成检测。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：还可使用EMC滤波电路与上述绝缘性检测电路串联使用。

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