CN211826237U - 高压电池包的绝缘电阻检测采样电路及检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压电池包的绝缘电阻检测采样电路及检测电路。它包括上桥臂串联电阻的第一采样电路，串联的下桥臂串联电阻的第二采样电路，上桥臂串联第一光隔离MOS管，上桥臂与下桥臂之间的接地端串联第二光隔离MOS管；其特征在于所述下桥臂上并联连接有MOS管。本实用新型采用两个光隔离MOS管，其余采用MOS管，在采样前实现隔离驱动，减少了光隔离MOS管数量，与常规的国标法方案相比成本降低了约50％；同时保证采样精度；在车辆静态模式下能够保证较低的功耗，降低了系统的耗电。

Description

高压电池包的绝缘电阻检测采样电路及检测电路

技术领域

本实用新型属于新能源车辆电池检测技术，具体涉及一种新能源车辆电池包的绝缘电阻的检测技术。

背景技术

电动汽车电池的工作电压普遍高于300V,已经远远大于人体所能承受的安全电压36V；高压电池系统的绝缘耐压性能直接关系到人员的安全。电动汽车工作环境较为复杂，车辆的振动、环境的温度及湿度等都会导致整车高压线束老化，导致整车绝缘性能下降。电池包的高压正极和高压负极通过绝缘阻抗和整车地之间构成电流回路，当整车绝缘性能下降时，绝缘阻抗就会降低，漏电流就会增大，当漏电流达到一定值时，就会对人身安全造成很大的威胁。

目前市场上电池管理系统(BMS)常见的绝缘检测方法有交流注入法和基于国标GB-T18384.1-2015的绝缘检测方法等。交流注入法一般需要其注入一定频率的脉冲信号源，通过测量反馈的直流信号计算绝缘阻值。交流法的绝缘检测电路较复杂，且绝缘电阻的测量精度易受外部的干扰；基于国标法的绝缘检测目前在市场上使用较为普遍，方案较为成熟，但常规的绝缘检测方案需要进行隔离，要使用到较多的PhotoMOS，增加了BMS 系统的总体成本。

CN 207380140 U公开一种《动力电池绝缘电阻检测电路》，其采用二极管与MOS管的体二极管相串联的结构实现绝缘电阻测量。但由于车辆上高压侧与低压侧必须实现隔离，因此该技术方案的MOS管控制需求增加额外的两个高耐压继电器对MOS管控制使能，大大增加了电路的成本，同时其接地端没有隔离，存在安全隐患。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种具有隔离的，成本低的高压电池包的绝缘电阻检测采样电路及检测电电路，已解决上述问题。

本实用新型的技术方案之一为：高压电池包的绝缘电阻检测采样电路它包括上桥臂串联电阻的第一采样电路，串联的下桥臂串联电阻的第二采样电路，上桥臂串联第一光隔离MOS管，上桥臂与下桥臂之间的接地端串联第二光隔离MOS管；其特征在于所述下桥臂上并联连接有MOS管。

进一步优化的技术特征是：其特征在于MOS管串联连接有电阻。

进一步优化的技术特征是：第一采样电路输出端连接第一电压跟随器，第二采样电路输出端连接第二电压跟随器。

进一步优化的技术特征是：第一电压跟随器输出端连接有第一滤波电路；第二采样电路输出端连接有第二滤波电路。

本实用新型的技术方案之二为：它包括上述采样电路，还包括微控制器，微控制器与第一采样电路的输出端连接；模数转化模块，第二采样电路输出端连接模数转化模块，接模数转化模块的输出端与微控制器之间通过隔离通信模块实现数据传输。

本实用新型采用两个光隔离MOS管，其余采用MOS管，在采样前实现隔离驱动，减少了光隔离MOS管数量，与常规的国标法方案相比成本降低了约50％；同时保证采样精度；在车辆静态模式下能够保证较低的功耗，降低了系统的耗电。

附图说明

图1本实用新型电路结构图。

图2检测状态1示意图。

图3检测状态2示意图。

具体实施方式

本实施例用于对本权利要求书技术特征的解释，以便本领域的技术人员理解本发明技术方案。本发明的保护范围不限于下列具体实施方式中展示的结构，本领域的技术人员基于本权利要求书及下列的具体实施方式做出不同于下列结构的技术方案，包含本权利要求书的技术特征的技术方案也是本发明的保护范围。

如图1所示，电池包的高压正极端连接设置上桥臂串联电阻的第一采样电路，电池包的高压负极端连接设置下桥臂串联电阻的第二采样电路。第一采样电路包括串联的电阻R3，R4；电阻R3的输入端与连接第一光隔离MOS管Q1；电阻R3的输出端连接第一电压跟随器U1，本实施例第一电压跟随器U采用运算放大器。运算放大器的输出端连接滤波电路，本实施例的滤波电路包括电阻R1和电容C1。滤波电路的输出端连接微控制器 MCU。微控制器MCU可以采用电机控制器。

第二采样电路包括串联的电阻R5，R6，R7；电阻R4的输出端与第二光隔离MOS管Q2，电阻R5连接；第二光隔离MOS管串联在上桥臂与下桥臂之间的接地端；电阻R6的输出端连接第二电压跟随器U2，本实施例第二电压跟随器U采用运算放大器。运算放大器的输出端连接滤波电路，本实施例的滤波电路包括电阻R2和电容C2。滤波电路的输出端连接模数转化模块ADC；模数转化模块与微控制器MCU之间隔离通信模块实现数据传输。模数转化模块ADC，主要采集C2电容两侧电压；同时具备GPIO功能，控制MOS管Q3的通断；

具体的ADC可通过隔离SPI通信与MCU进行采样数据传输以及接收 MCU的指令控制GPIO的输出；ADC每次的采样数据均通过隔离SPI通信上传至MCU。

电阻R6，R7之间并联连接电阻R8及MOS管。

光隔离MOS管Q1,Q2高低压之间隔离耐压为1500V；MOS管Q3为高压管，VDS之间的耐压为1000V；使用此MOS管可减少光MOS的使用数量，降低BOM成本；U1，U2为高精度运放，具有低温漂和低失调电压的特性，在此处作为电压跟随器，减小采样回路的漏电流以增大AD采样端口的输入阻抗，保证AD端口能够更精确的采集到分压电阻R4和R7上的电压；滤波电路滤除外部的噪声信号，提高电路模块的抗干扰能力。

本实施例中具体的检测为：

系统未上电时，回路中的Q1，Q2，Q3均处于断开状态，保证电池包到整车地的绝缘阻抗为无穷大，降低绝缘采样电路对电池包耐压的影响；

系统上电后，各个开关管按照以下操作流程进行采样计算；

(1)通过MCU和ADC使能GPIO,闭合Q1，Q2，断开Q3；此时等效电路如下图2所示，MCU的AD口采集的电压分别为V1；ADC的AD口采集的电压分别为V2；

假设此时电池包正极和电池包负极对整车地的电势差分别为Up，Un；

根据基尔霍夫定量可得：

将(1)(2)代入(3)式简化可得(4)式：

(2)通过MCU和ADC使能GPIO，闭合Q1，Q2，Q3；此时等效电路如下图 3所示，采集的电压分别为V1'，V2'；电池包正极和电池包负极对整车地的电势差分别为Up'，Un'；

根据基尔霍夫定量可得：

将(5)(6)代入(7)式，简化可得(8)式：

根据(4)(8)两式可联立二元一次方程组即可求得绝缘阻值Rp，Rn；

上述算式中//代表电阻变量的意思，如R1//R2的含义是，电阻R1与电阻R2并联后的阻值为R1//R2。

Claims (5)

1.一种高压电池包的绝缘电阻检测采样电路，它包括上桥臂串联电阻的第一采样电路，串联的下桥臂串联电阻的第二采样电路，上桥臂串联第一光隔离MOS管，上桥臂与下桥臂之间的接地端串联第二光隔离MOS管；其特征在于所述下桥臂上并联连接有MOS管。

2.如权利要求1所述高压电池包的绝缘电阻检测采样电路，其特征在于MOS管串联连接有电阻。

3.如权利要求1所述高压电池包的绝缘电阻检测采样电路，其特征在于第一采样电路输出端连接第一电压跟随器，第二采样电路输出端连接第二电压跟随器。

4.如权利要求3所述高压电池包的绝缘电阻检测采样电路，其特征在于第一电压跟随器输出端连接有第一滤波电路；第二采样电路输出端连接有第二滤波电路。

5.一种高压电池包的绝缘电阻检测电路，其特征在于它包括权利要求1-4任一所述的高压电池包的绝缘电阻检测采样电路，还包括微控制器，微控制器与第一采样电路的输出端连接；模数转化模块，第二采样电路输出端连接模数转化模块，接模数转化模块的输出端与微控制器之间通过隔离通信模块实现数据传输。

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