CN205643518U - 一种电动汽车高压短路检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电动汽车高压短路检测装置，包括低频脉冲信号发生器，第一运算放大器、第二运算放大器和采样电路；采样电路包括由第一电阻和第二电阻串联而成的第一支路、由第三电阻和第四电阻串联而成的第二支路和第五电阻，第一支路和第二支路的一端连接于高压电池的两电极，第一支路和第二支路的另一端并联于第五电阻；第一运算放大器的一输入端连接于第一电阻与第二电阻的连接点，另一输入端连接于第三电阻和第四电阻的连接点。本实用新型电动汽车高压短路检测装置结构简单，可检测电动汽车的绝缘电阻以及判断正负极之间是否短路。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动汽车安全检测领域，特别是涉及一种电动汽车高压短路检测装置。
背景技术
目前，市面上常见的电动汽车绝缘监测设备主要用母线端电压法和低频信号注入法两种。专利CN203422422U、CN101158701A、CN101603986A均公开了一种基于母线端电压法的高压系统绝缘电阻的监测系统，利用电桥法，通过高压正负两边的继电器开关的闭合关断的3种组合状态测量正负绝缘电阻值，母线端电压法通过测量并入标准电阻前、后直流母线与电底盘之间的电压，可计算得到系统的绝缘电阻值，但工作比较不可靠，对高压系统要求较高(包括电压值，稳定性等)，不能响应高压电池内部对地短接故障。专利CN102749562A公开了采用低频信号法的测量方式，利用低频信号测试并联绝缘电阻值，低频信号注入法在系统直流母线与底盘之间注入低频交流信号，低频信号可以自动适应系统漏电容和绝缘电阻的大小，测量精度较高，可靠性较高，对高压系统要求低，但是存在只能测试并联绝缘电阻值，不能测试高压正负之间是否短路。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题，提供一种便于检测绝缘电阻以及判断高压电池是否短路的电动汽车高压短路检测装置。
本实用新型是这样实现的：
一种电动汽车高压短路检测装置，包括低频脉冲信号发生器、第一运算放大器、第二运算放大器、采样电路和处理器单元；
所述低频脉冲信号发生器用于对汽车车壳注入低频脉冲信号；
所述采样电路包括由第一电阻和第二电阻串联而成的第一支路、由第三电阻和第四电阻串联而成的第二支路和第五电阻，所述第一支路的一端连接于电动汽车高压电池的一电极，第二支路的一端连接于所述高压电池的另一电极，第一支路和第二支路的另一端并联连接后连接第五电阻的一端，第五电阻的另一端接地；
所述第一运算放大器的一输入端连接于第一电阻与第二电阻的连接点，第一运算放大器的另一输入端连接于第三电阻和第四电阻的连接点，所述第二运算放大器的一输入端连接于第一支路与第二支路的并联连接点，第二运算放大器的另一输入端连接于第二运算放大器的输出端；
所述第一运算放大器和第二运算放大器的输出端分别连接于所述处理器单元。
进一步的，还包括由第六电阻和第一开关继电器串联而成的第三支路，第三支路的一端连接于电动汽车高压电池的一极，另一端连接于车壳地。
进一步的，所述处理器单元为单片机或DSP。
进一步的，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻的阻值相等。
进一步的，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻的阻值允许误差为1％。
进一步的，所述低频脉冲信号发生器的输出电压为±40V频率为0.1Hz。
本实用新型具有如下优点：本实用新型电动汽车高压短路检测装置包括低频脉冲信号发生器，第一运算放大器、第二运算放大器、采样电路和处理器单元，根据所述第一运算放大器和第二运算放大器的输出电压不仅可得到电动汽车车壳对高压电池正负极绝缘电阻，还可判断高压正负之间是否出现短路故障现象，可以在高压正负之间出现短路故障时阻止整车控制器上高压造成安全事故。
附图说明
图1为本实用新型实施方式电动汽车高压短路检测装置的电路原理图；
图2为本实用新型另一实施方式电动汽车高压短路检测装置的电路原理图。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图1，为本实用新型实施方式电动汽车高压短路检测装置的电路原理图。该电动汽车高压短路检测装置包括低频脉冲信号发生器(图1中的低频信号)，第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、采样电路(图1中的R1～R4)和处理器单元(图1中未体现出)。其中，Rv1为高压电池负极对车壳虚拟电阻，Rv2为高压电池正极对车壳虚拟电阻，Rv1、Rv2分别为高压正负极对车壳绝缘电阻。
所述低频脉冲信号发生器用于对汽车车壳注入低频脉冲信号，低频脉冲信号发生器的输出电压为±40V频率为0.1Hz；图1中的箭头方向为低频信号流动方向。
所述采样电路包括由第一电阻R1和第二电阻R2串联而成的第一支路，由第三电阻R3和第四电阻R4串联而成的第二支路和第五电阻Rh，所述第一支路的一端连接于电动汽车高压电池的正极，第二支路的一端连接于所述高压电池的负极，第一支路和第二支路的另一端并联连接后连接第五电阻Rh，第五电阻Rh的另一端接地。
所述第一运算放大器U1的一输入端连接于第一电阻R1与第二电阻R2的连接点，第一运算放大器U1的另一输入端连接于第三电阻R3和第四电阻R4的连接点；所述第二运算放大器U2的一输入端连接于第一支路与第二支路的并联连接点，第二运算放大器U2的另一输入端连接于第二运算放大器的输出端；
所述第一运算放大器U1和第二运算放大器U2的输出端分别连接于所述处理器单元。其中，所述处理器单元用于对第一运算放大器U1和第二运算放大器U2的输出信号进行分析处理，所述处理器单元为单片机或DSP。优选的，所述第一运算放大器U1和第二运算放大器U2使用TI公司OPA系列精密运算放大器。
在本实施方式中，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻的阻值相等，并且所述第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻为阻值允许误差为1％的高精度电阻。
本实用新型电动汽车高压短路检测装置是基于低频脉冲信号注入的绝缘检测方法，其采用低频脉冲信号注入检测整车绝缘性能，当脉冲信号注入时开始绝缘监测，通过采集回路的电压变化可以计算出高压电池正负对车壳地的绝缘电阻，以及高压电池正负极之间是否发生短路故障的检测。
首先从低频脉冲信号发生器处产生一个低频信号幅值为V1，通过连接线注入车壳地，图1中的箭头方向为低频信号幅值的流动方向，低频脉冲信号通过虚拟电阻Rv1和Rv2导入到高压电池的正负极上，再经过R1、R2和R3、R4(此处4个电阻值相等)最后在Rh处进行分压，并采集电压通过第二运算放大器U2处理后进入处理器单元，得到采样电压V2。
通过公式Rv＝{(V1/V2)Rh-[(R1+R2)*(R3+R4)]/[(R1+R2)+(R3+R4)]-Rh}，可计算得到虚拟电阻Rv1和Rv2的电阻值即为绝缘电阻。通过图1中第一运算放大器U1，可以对R1、R2的分压V3及R3、R4的分压V4进行比较处理，如果出现高压正负短路故障，则根据电压原理会有V3＝V4，第一运算放大器U1的输出为0，反之为任意不为零的数。
请参阅图2，在另一实施方式中，所述电动汽车高压短路检测装置还包括了由第六电阻(图2中的R6)和第一开关继电器(图2中的S1)串联而成的第三支路，第三支路的一端连接于高压负极，另一端连接于车壳地。在该实施方式中，为了防止当Rv1与Rv2相等的时候出现判断错误的问题，增加了第三支路，当CPU采样到U1输出为0(即出现短路故障)时，通过微处理器控制第一开关继电器S1闭合，把第六电阻与Rv1虚拟电阻并联，从而导致新的等效虚拟电阻Rvx1与虚拟电阻Rv2不相等，如果此时U1采样不为0则判断，无短路故障，如果U1采样还是为0则判断出现高压正负极之间出现短路故障，因此通过第一运算放大器U1的输出以判断高压正负之间是否出现短路故障现象，可以在高压正负之间出现短路故障时阻止整车控制器上高压造成安全事故。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效形状或结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种电动汽车高压短路检测装置，其特征在于，包括低频脉冲信号发生器、第一运算放大器、第二运算放大器、采样电路和处理器单元；
所述低频脉冲信号发生器用于对汽车车壳注入低频脉冲信号；
所述采样电路包括由第一电阻和第二电阻串联而成的第一支路、由第三电阻和第四电阻串联而成的第二支路和第五电阻，所述第一支路的一端连接于电动汽车高压电池的一电极，第二支路的一端连接于所述高压电池的另一电极，第一支路和第二支路的另一端并联连接后连接第五电阻的一端，第五电阻的另一端接地；
所述第一运算放大器的一输入端连接于第一电阻与第二电阻的连接点，第一运算放大器的另一输入端连接于第三电阻和第四电阻的连接点，所述第二运算放大器的一输入端连接于第一支路与第二支路的并联连接点，第二运算放大器的另一输入端连接于第二运算放大器的输出端；
所述第一运算放大器和第二运算放大器的输出端分别连接于所述处理器单元。
2.根据权利要求1所述的电动汽车高压短路检测装置，其特征在于，还包括由第六电阻和第一开关继电器串联而成的第三支路，第三支路的一端连接于电动汽车高压电池的一极，另一端连接于车壳地。
3.根据权利要求1所述的电动汽车高压短路检测装置，其特征在于，所述处理器单元为单片机或DSP。
4.根据权利要求1所述的电动汽车高压短路检测装置，其特征在于，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻的阻值相等。
5.根据权利要求2所述的电动汽车高压短路检测装置，其特征在于，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻的阻值允许误差为1％。
6.根据权利要求1所述的电动汽车高压短路检测装置，其特征在于，所述低频脉冲信号发生器的输出电压为±40V频率为0.1Hz。
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| CN201620512293.6U CN205643518U (zh) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | 一种电动汽车高压短路检测装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN107478993A (zh) * | 2017-07-11 | 2017-12-15 | 中国科学技术大学 | 一种电动汽车动力电池双边绝缘电阻监测装置 |
| CN110187291A (zh) * | 2019-06-10 | 2019-08-30 | 天津普兰能源科技有限公司 | 基于直流阻抗的锂离子电池自放电快速筛选装置及筛选方法 |
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