CN219871628U - 绝缘检测电路、电池管理系统及车辆 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种绝缘检测电路、电池管理系统及车辆。绝缘检测电路中,第一采样模块的第一开关模块连接于待测电池组的正极与参考电压端之间,第一采样模块的输出端输出第一采样信号;第二采样模块的第二开关模块连接于参考电压端连接与待测电池组的负极之间,第二采样模块的输出端输出第二采样信号;第一开关模块和第二开关模块均的耐压大于或等于待测电池组的最大工作电压下所要求的耐压V12。根据本申请实施例,有助于提高电路可靠性。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域,特别是涉及一种绝缘检测电路、电池管理系统及车辆。
背景技术
绝缘检测电路可对电池组进行绝缘检测,例如可检测电池组是否出现绝缘异常。
比如对于高压储能系统的电池组,相关技术中绝缘检测电路的内部器件极易因其耐压值不够而被损坏,进而导致绝缘检测电路无法进行绝缘检测。
实用新型内容
本申请提供一种绝缘检测电路、电池管理系统及车辆,有助于提高电路可靠性。
第一方面,本申请提供一种绝缘检测电路,包括第一采样模块、第二采样模块和控制器,待测电池组的最大工作电压下所要求的耐压为V12 ,其中,
第一采样模块包括的第一端与连接于待测电池组的正极连接,第一采样模块的第二端与参考电压端连接之间的第一开关模块,第一采样模块的输出端与控制器连接,第一采样模块的输出端输出第一采样信号;
第二采样模块包括连接于的第一端与参考电压端连接,第二采样模块的第二端与待测电池组的负极连接之间的第二开关模块,第二采样模块的输出端与控制器连接,第二采样模块的输出端输出第二采样信号;
控制器被配置为,根据第一采样信号和第二采样信号,得到待测电池组的绝缘阻值;
第一开关模块和第二开关模块的耐压大于或等于V12。
在第一方面一种可能的实施方式中,第一开关模块和第二开关模块均包括至少一个开关,开关的耐压大于或等于V12。
在第一方面一种可能的实施方式中,待测电池组的最大工作电压为V11,第一开关模块和第二开关模块均包括串联的两个开关,其中一个开关为第一类开关,另一个开关为第二类开关;
第一类开关配置为在绝缘检测过程中交替执行闭合和断开,第一类开关的最大工作电压大于或等于V11;
第二类开关配置为在绝缘检测过程中保持闭合,第二类开关的耐压大于或等于V12。
在第一方面一种可能的实施方式中,第一采样模块包括第一开关、第二开关、第一电阻、第三电阻和第一模数转换器,第一开关模块包括第一开关和第二开关;
第一开关、第二开关、第一电阻和第三电阻串联于待测电池组的正极与参考电压端之间;
第一模数转换器的输入端连接于第一电阻和第三电阻之间,第一模数转换器的输出端连接控制器;
第一开关的耐压大于或等于V12,第二开关的最大工作电压大于或等于V11。
在第一方面一种可能的实施方式中,第一采样模块还包括第一数字隔离器,第一模数转换器的输出端通过第一数字隔离器连接控制器。
在第一方面一种可能的实施方式中,第二开关包括场效应管,第二开关的控制端与第一模数转换器连接。
在第一方面一种可能的实施方式中,第一开关包括第一控制线圈,第一控制线圈的一端连接控制器,另一端接入第一隔离电源;
待测电池组的最大工作电压下所要求的耐压V12包括第一耐压V121和第二耐压V122,V121<V122;
第一开关的主触点之间的耐压大于或等于V121,第一开关的主触点与第一控制线圈之间的耐压大于或等于V122。
在第一方面一种可能的实施方式中,第二采样模块包括第三开关、第四开关、第二电阻、第四电阻和第二模数转换器,第二开关模块包括第三开关和第四开关;
第三开关、第四开关、第二电阻和第四电阻串联于参考电压端与待测电池组的负极之间;
第二模数转换器的输入端连接于第二电阻和第四电阻之间,第二模数转换器的输出端连接控制器;
第三开关的耐压大于或等于V12,第四开关的最大工作电压大于或等于V11。
在第一方面一种可能的实施方式中,第二采样模块还包括第二数字隔离器,第二模数转换器的输出端通过第二数字隔离器连接控制器。
在第一方面一种可能的实施方式中,第四开关包括场效应管,第四开关的控制端与第二模数转换器连接。
在第一方面一种可能的实施方式中,第三开关包括第二控制线圈,第二控制线圈的一端连接控制器,另一端接入第二隔离电源;
待测电池组的最大工作电压下所要求的耐压V12包括第一耐压V121和第二耐压V122,V121<V122;
第三开关的主触点之间的耐压大于或等于V121,第三开关的主触点与第二控制线圈之间的耐压大于或等于V122。
在第一方面一种可能的实施方式中,绝缘检测电路还包括电源模块,电源模块用于对输入电压进行转换,且将转换后的电压分别提供给第一采样模块、第二采样模块和控制器;
电源模块的耐压大于或等于V12。
在第一方面一种可能的实施方式中,电源模块包括直流变换器、多个变压器以及与变压器的副边线圈连接的稳压器;
稳压器包括第一稳压器、第二稳压器和第三稳压器,第一稳压器用于向第一采样模块供电,第二稳压器用于向第二采样模块供电,第三稳压器用于向控制器供电;
待测电池组的最大工作电压下所要求的耐压V12包括第一耐压V121和第二耐压V122,V121<V122;
直流变换器的耐压大于或等于V122,变压器的耐压大于或等于V121,稳压器的耐压大于或等于V121。
在第一方面一种可能的实施方式中,绝缘检测电路还包括通讯模块,通讯模块连接控制器与外部模块,通信模块的耐压大于或等于V12。
在第一方面一种可能的实施方式中,通讯模块包括光纤。
基于相同的发明构思,第二方面,本申请实施例提供一种电池管理系统,包括如第一方面任一项实施例所述的绝缘检测电路。
基于相同的发明构思,第三方面,本申请实施例提供一种车辆,包括如第一方面任一项实施例所述的电池管理系统。
根据本申请实施例提供的绝缘检测电路、电池管理系统及车辆,通过设置第一采样模块、第二采样模块和控制器,能够实现对待测电池组绝缘阻值的检测,并且第一采样模块中的第一开关模块和第二采样模块中的第二开关模块的耐压大于或等于V12,如此一来,采集电路中的开关可满足待测电池组在较高工作电压下的耐压需求,从而可有助于提高绝缘检测电路的可靠性。
附图说明
下面将参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、优点和技术效果。
图1为本申请一实施例的一种绝缘检测电路的结构示意图;
图2为本申请另一实施例的一种绝缘检测电路的结构示意图;
图3为本申请又一实施例的一种绝缘检测电路的结构示意图;
图4为本申请又一实施例的一种绝缘检测电路的结构示意图;
图5为本申请又一实施例的一种绝缘检测电路中隔离电源模块的结构示意图;
图6为本申请又一实施例的一种绝缘检测电路中隔离电源模块的结构示意图;
图7为本申请又一实施例的一种绝缘检测电路的结构示意图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。
除非另有定义,本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本申请中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序或主次关系。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“附接”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。
如背景技术提到的,绝缘检测电路可用于检测电池组是否出现绝缘异常。
比如,高压储能系统的单个储能单元最大工作电压能达到直流2500V,而相关技术的绝缘检测电路中开关器件采用光电耦合器件,其工作电压当前最大直流1700V,无法达到高压储能系统的最大工作电压直流2500V的耐压要求。
为了解决上述技术问题,本申请实施例提供了一种绝缘检测电路、电池管理系统及车辆,以下将结合附图对本申请实施例提供的绝缘检测电路、电池管理系统及车辆进行详细介绍。
下面首先介绍申请实施例提供的绝缘检测电路。
本申请实施例提供的绝缘检测电路可用于检测待测电池组的绝缘阻值。待测电池组的最大工作电压为V11,待测电池组的最大工作电压为V11下所要求的耐压为V12。示例性的,V11可小于V12。
如图1所示,绝缘检测电路10可包括第一采样模块11、第二采样模块12和控制器13。
第一采样模块11包括连接于待测电池组的正极B+和参考电压端Ground之间的第一开关模块111,第一采样模块11的输出端与控制器13连接,第一采样模块11的输出端输出第一采样信号。
第二采样模块12包括连接于参考电压端Ground与待测电池组的负极B-之间的第二开关模块121,第二采样模块12的输出端与控制器13连接,第二采样模块12的输出端输出第二采样信号。
控制器13被配置为,根据第一采样信号和第二采样信号,得到待测电池组的绝缘阻值。示例性的,绝缘阻值可包括待测电池组的正极B+相对于参考电压端Ground的绝缘阻值Rp和待测电池组的负极B-相对于参考电压端Ground的绝缘阻值Rn。
控制器13可以是微控制单元(Microcontroller Unit,MCU),还可以是数字信号控制器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable GateArray,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。本申请对控制器13的具体结构不作限定。
第一开关模块111和第二开关模块121的耐压大于或等于V12。
本申请实施例中,通过设置第一采样模块、第二采样模块和控制器,能够实现对待测电池组绝缘阻值的检测,并且第一采样模块中的第一开关模块和第二采样模块中的第二开关模块的耐压大于或等于V12,如此一来,采集电路中的开关模块可满足待测电池组在较高工作电压下的耐压需求,从而可有助于提高绝缘检测电路的可靠性。
上述实施例中开关模块的耐压以及后面实施例中其它功能模块或结构的耐压:可指该功能模块或结构能够承受的最大电压,功能模块或结构被持续施加一定时长的该最大电压后,仍可正常工作。
例如,开关模块的耐压大于或等于V12可指:开关模块被持续施加一定时长的大于或等于V12的电压后,仍可正常工作。
示例性的,待测电池组的最大工作电压能达到直流2500V的情况下,V11约等于直流2500VV。
待测电池组处于电路高压侧,处理器处于电路低压侧,为避免低压侧模块受高压损坏,需要对电路进行高低压隔离,若电路中的开关模块由低压侧的模块来控制,则需要该开关的耐压不小于待测电池组的最大工作电压下所要求的高低压的耐压需求。
除了进行绝缘检测以外,电池组在出厂之前还需要进行耐压测试,在耐压测试过程中,可控制绝缘检测模块中的开关模块保持关断,并在待测电池组的正极与参考电压端Ground之间以及待测电池组的负极与参考电压端Ground之间施加较高的电压。耐压测试过程中所施加的高压可根据待测电池组的最大工作电压确定。耐压测试过程中关断的开关的耐压则需要不小于施加的高压。
示例性的,本申请各实施例中耐压可包括隔离耐压。隔离耐压可指功能模块或结构能够正常隔离高压侧电路和低压侧电路的情况下承受的最大电压,功能模块或结构被持续施加一定时长的该隔离耐压后,仍可正常工作。
例如,开关模块的耐压大于或等于V12可包括开关模块的隔离耐压大于或等于V12,开关模块的隔离耐压大于或等于V12可指:开关模块被持续施加一定时长的大于或等于V12的电压后,仍能够隔离高压侧电路和低压侧电路。
在已知V11的情况下,例如,可根据电池相关的标准或规范,确定V11所对应的耐压V12。又例如,可根据V11与V12之间的预设公式来确定V12。
在一些实施例中,第一开关模块和第二开关模块均可包括至少一个开关,开关的耐压可大于或等于V12。第一开关模块和第二开关模块通过设置开关的方式,可以简单、方便的实现其耐压需求。
示例性的,如图2所示,第一开关模块可包括开关K1,第二开关模块可包括开关K3,开关K1和开关K3配置为在绝缘检测过程中交替执行闭合和断开,且在绝缘检测过程中保持闭合。开关K1和开关K3可包括电磁控制式开关,电磁控制式开关具有较高的耐压能力,可满足高压电池组的耐压需求。
可降低开关K1和开关K3在绝缘检测过程中闭合和断开的切换频率,以降低开关K1和开关K3在绝缘检测过程中被损坏的可能性。
在另一些实施例中,第一开关模块111和第二开关模块121可均包括串联的两个开关,其中一个开关为第一类开关,另一个开关为第二类开关。第一类开关配置为在绝缘检测过程中交替执行闭合和断开,第一类开关的最大工作电压大于或等于V11;第二类开关配置为在绝缘检测过程中保持闭合,第二类开关的耐压大于或等于V12。
另外,第二类开关还可配置为在耐压测试过程中保持断开。
本申请实施例中,通过设置两个串联的开关,可提高开关模块的耐压能力,进一步提高电路可靠性。
作为一个示例,第一采样模块11和第二采样模块12中的第一类开关可包括金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET),MOSFET可达到3300V的高耐压,以满足待测电池组直流2500VV的最大工作电压要求。并且,MOSFET为电子式开关,在绝缘检测过程中即使频繁地进行闭合和断开,也不容易损坏。
在其它示例中,第一采样模块11和第二采样模块12的第一类开关可包括绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)。
作为一个示例,第一采样模块11和第二采样模块12中的第二类开关可包括电磁控制式开关,电磁控制式开关具有较高的耐压能力,可满足高压电池组的耐压需求。
示例性的,控制器13可以包括微控制单元(Microcontroller Unit,MCU)。
在一些实施例中,如图3所示,第一采样模块11可包括第一开关K1、第二开关K2、第一电阻R1、第三电阻R3和第一模数转换器ADC1。第一开关模块包括第一开关K1和第二开关K2。
第一开关K1、第二开关K2、第一电阻R1和第三电阻R3串联于待测电池组的正极B+与参考电压端Ground之间。第一模数转换器ADC1的输入端连接于第一电阻R1和第三电阻R3之间,第一模数转换器ADC1的输出端连接控制器13。
示例性的,第一开关K1可为第二类开关,第一开关K1的耐压大于或等于V12。第二开关K2可为第二类开关,第二开关K2的最大工作电压大于或等于V11。
第一模数转换器ADC1可以是独立的ADC转换芯片,此处不对第一模数转换器ADC1的具体实现形式进行限定。
第一电阻R1和第三电阻R3可起到分压作用,例如第一电阻R1和第三电阻R3可将高压分压成满足第一模数转换器ADC1采样的电压。第一模数转换器ADC1可将采集的模拟电压信号转换为数字信号,从而得到第一采样信号,第一模数转换器ADC1将转换后所得的第一采样信号传输至控制器13。
第一开关K1、第二开关K2、第一电阻R1和第三电阻R3的相对位置可调,只要它们串联于待测电池组的正极B+与参考电压端Ground之间即可。示例性的,如图3所示,第一开关K1的第一端可与待测电池组的正极B+连接,第一开关K1的第二端可与第二开关K2的第一端连接,第二开关K2的第二端可与第一电阻R1的第一端连接,第一电阻R1的第二端可与第三电阻R3的第一端连接,第三电阻R3的第二端可与参考电压端Ground连接。
参考电压端Ground可为电池组的壳体。
在一些实施例中,如图4所示,第一采样模块11还可包括第一数字隔离器Isolator1,第一模数转换器ADC1的输出端通过第一数字隔离器Isolator1连接控制器13。
第一模数转换器ADC1要采集第一电阻R1和第三电阻R3的分压,在待测电池组的工作电压较高的情况下,第一模数转换器ADC1采集的电压也较高。控制器13的工作电压是相对较低的电压,通过设置第一数字隔离器Isolator1,可将第一模数转换器ADC1与控制器13之间进行高低压隔离,以避免高电压损坏控制器13,以提高绝缘检测电路的耐压能力,从而进一步提高绝缘检测电路的可靠性。
示例性的,第一数字隔离器Isolator1的耐压可大于直流5KV。
第一数字隔离器Isolator1可以是独立的数字隔离芯片,此处不对第一数字隔离器Isolator1的具体实现形式进行限定。
如上文介绍的,MOSFET可达到3300V的高耐压,能够满足待测电池组直流2500VV的最大工作电压要求。在一些实施例中,第二开关K2可包括金属-氧化物半导体场效应管,第二开关K2的控制端可与第一模数转换器ADC1连接。
相对于光电耦合型开关的耐压仅能达到直流1700V,MOSFET型开关具有更高的耐压值,可满足待测电池组的高工作电压下的耐压要求。
另外,第二开关K2的控制端与第一模数转换器ADC1,也就是说,本申请实施例中,由第一模数转换器ADC1控制第二开关K2断开或闭合,由于第一模数转换器ADC1与控制器13之间通过第一数字隔离器Isolator1连接,相对于直接由控制器13控制第二开关K2断开或闭合,可进一步将控制器13与高压侧进行隔离。
在一些实施例中,第一开关K1可包括电磁控制的开关。如图3所示,第一开关K1可包括第一控制线圈,第一控制线圈的第一端连接控制器13,第一控制线圈的第二端接入第一电源ISO1。
电磁控制的开关具有较高的耐压能力,可进一步保证电路的耐压性能。
待测电池组的最大工作电压下所要求的耐压V12可包括第一耐压V121和第二耐压V122,V121<V122。第一开关K1的主触点之间的耐压大于或等于V121,第一开关K1的主触点与第一控制线圈之间的耐压大于或等于V122。
第一耐压V121可为电路的高低压隔离需要至少达到的耐压,第二耐压V122可为耐压测试过程中关断的开关需要至少达到的耐压。
在已知V11的情况下,例如,可根据电池相关的标准或规范,确定V11所对应的第一耐压V121以及第二耐压V122。又例如,可根据V11与第一耐压V121以及第二耐压V122之间的预设公式来确定V121、V122。
示例性的,V121=V11*3+1500,V122=V11*5+1500。
示例性的,待测电池组的最大工作电压为直流2500V的情况下,第一开关K1的主触点之间的耐压可大于直流9.3KV,第一开关K1的主触点与第一控制线圈的耐压可大于直流14KV。
在一些实施例中,如图3所示,第二采样模块12可包括第三开关K3、第四开关K4、第二电阻R2、第四电阻R4和第二模数转换器ADC2。第二开关模块包括第三开关K3和第四开关K4。
第三开关K3、第四开关K4、第二电阻R2、第四电阻R4串联于参考电压端Ground与待测电池组的负极B-之间。第二模数转换器ADC2的输入端连接于第二电阻R2和第四电阻R4之间,第二模数转换器ADC2的输出端连接控制器13。
示例性的,第三开关K3可为第二类开关,第三开关K3的耐压大于或等于V12。第四开关K4可为第一类开关,第四开关K4的最大工作电压大于或等于V11
第二模数转换器ADC2可以是独立的ADC转换芯片,此处不对第二模数转换器ADC2的具体实现形式进行限定。
第二电阻R2和第四电阻R4可起到分压作用,例如第二电阻R2和第四电阻R4可将高压分压成满足第二模数转换器ADC2采样的电压。第二模数转换器ADC2可将采集的模拟电压信号转换为数字信号,从而得到第二采样信号,第二模数转换器ADC2将转换后得到的第二采样信号传输至控制器13。
第三开关K3、第四开关K4、第二电阻R2、第四电阻R4的相对位置可调,只要它们串联于参考电压端Ground与待测电池组的负极B-之间即可。
示例性的,如图3所示,第三开关K3的第一端可与参考电压端Ground连接,第三开关K3的第二端可与第四开关K4的第一端连接,第四开关K4的第二端可与第二电阻R2的第一端连接,第二电阻R2的第二端可与第四电阻R4的第一端连接,第四电阻R4的第二端可与待测电池组的负极B-连接。
在一些实施例中,如图4所示,第二采样模块12还包括第二数字隔离器Isolator2,第二模数转换器ADC2的输出端通过第二数字隔离器Isolator2连接控制器13。
第二模数转换器ADC2要采集第二电阻R2和第四电阻R4的分压,在待测电池组的工作电压较高的情况下,第二模数转换器ADC2采集的电压也较高。控制器13的工作电压是相对较低的电压,通过设置第二数字隔离器Isolator2,可将第二模数转换器ADC2与控制器13之间进行高低压隔离,以避免高电压损坏控制器13,以提高绝缘检测电路的耐压能力,从而进一步提高绝缘检测电路的可靠性。
示例性的,第二数字隔离器Isolator2的耐压与第一数字隔离器Isolator1可相同。例如,第二数字隔离器Isolator2也可大于直流5KV。
第二数字隔离器Isolator2也可以是独立的数字隔离芯片,此处不对第二数字隔离器Isolator2的具体实现形式进行限定。
如上文介绍的,MOSFET可达到3300V的高耐压,能够满足待测电池组直流2500V的最大工作电压要求。在一些实施例中,第四开关K4可包括金属-氧化物半导体场效应管,第四开关K4的控制端与第二模数转换器ADC2连接。
同理,相对于光电耦合型开关的耐压仅能达到直流1700V,MOSFET型开关具有更高的耐压值,可满足待测电池组的高工作电压直流2500V下的耐压要求。
另外,第四开关K4的控制端与第一模数转换器ADC1,也就是说,本申请实施例中,由第二模数转换器ADC2控制第四开关K4断开或闭合,由于第二模数转换器ADC2与控制器13之间通过第二数字隔离器Isolator2连接,相对于直接由控制器13控制第四开关K4断开或闭合,可进一步将控制器13与高压侧进行隔离。
在一些实施例中,第三开关K3可包括电磁控制的开关。如图3所示,第三开关K3可包括第二控制线圈,第二控制线圈的一端连接控制器13,另一端接入第二电源ISO2。
电磁控制的开关具有较高的耐压能力,可进一步保证电路的耐压性能。
待测电池组的最大工作电压下所要求的耐压V12包括第一耐压V121和第二耐压V122,V121<V122。第三开关K3的主触点之间的耐压大于或等于V121,第三开关K3的主触点与第二控制线圈之间的耐压大于或等于V122。示例性的,第三开关K3和第一开关K1的耐压参数可相同。例如,待测电池组的最大工作电压为直流2500V的情况下,第三开关K3的主触点之间的耐压可大于直流9.3KV,第三开关K3的主触点与第二控制线圈的耐压可大于直流14KV。
在一些实施例中,如图5所示,绝缘检测电路10还包括电源模块14,电源模块14用于对输入电压V1进行转换,且将转换后的电压分别提供给第一采样模块11、第二采样模块12和控制器13。电源模块14的耐压大于或等于V12。通过设置电源模块14为第一采样模块11、第二采样模块12和控制器13分别进行供电,这样绝缘检测电路既可独立运行,也可兼容其它配合方式运行,可提升绝缘检测电路的应用范围,灵活性高。
在一些实施例中,如图6所示,绝缘检测电路10还包括电源模块14,电源模块14可包括直流变换器DCDC、多个变压器以及与变压器的副边线圈连接的稳压器。
例如,稳压器可包括第一稳压器LDO1、第二稳压器LDO2和第三稳压器LDO3,第一稳压器LDO1可用于向第一采样模块11供电,第二稳压器LDO2可用于向第二采样模块12供电,第三稳压器LDO3用于向控制器13供电。
待测电池组的最大工作电压下所要求的耐压V12可包括第一耐压V121和第二耐压V122,V121<V122。直流变换器DCDC的耐压大于或等于V122,变压器的耐压大于或等于V121,稳压器的耐压大于或等于V121。
直流变换器DCDC可构成第一级隔离,稳压器可构成第二级隔离,从而构成多级隔离的电源模块14,采用多级隔离的电源模块14为第一采样模块11、第二采样模块12和控制器13分别进行供电,可进一步提高绝缘检测电路的耐压性能。
示例性的,直流变换器DCDC可以由直流电压源或者电池组供电。直流变换器DCDC可将输入电压V1转换为电压V2输出,例如,直流变换器DCDC可实现24V转换为12V或5V输出。
示例性的,待测电池组的最大工作电压为直流2500V的情况下,直流变换器DCDC的耐压可达到直流14KV。例如,直流变换器DCDC的耐压达到直流14KV的时长可达1min。
直流变换器DCDC可以是独立的DCDC转换芯片,此处不对直流变换器DCDC的具体实现形式进行限定。
示例性的,变压器可包括第一变压器141、第二变压器142和第三变压器143。
第一变压器141、第二变压器142和第三变压器143的原边线圈均连接直流变换器DCDC的输出,第一变压器141的副边线圈可连接第一稳压器LDO1,第二变压器142的副边线圈可连接第二稳压器LDO2,第三变压器143的副边线圈可连接第三稳压器LDO3。
第一变压器141、第二变压器142和第三变压器143的耐压参数可相同。例如三者的原副边耐压均可达到直流9.3KV。例如,三者的原副边的耐压达到直流9.3KV的时长可达1min。
第一稳压器LDO1可向第一采样电路11供电,例如第一稳压器LDO1的一个输出端输出的第一电源ISO1可接入至第一采样电路11中的第一控制线圈,第一稳压器LDO1的另一个输出端可连接参考电压端Ground。
示例性的,第一稳压器LDO1与第二稳压器LDO2及第三稳压器LDO3的耐压可达到直流9.3KV。例如,第一稳压器LDO1与第二稳压器LDO2及第三稳压器LDO3的耐压达到直流9.3KV的时长可达到1min。
第二稳压器LDO2可向第二采样电路12供电,例如第二稳压器LDO2的一个输出端输出的第二电源ISO2可接入至第二采样电路12中的第二控制线圈,第二稳压器LDO2的另一个输出端可连接待测电池组的负极B-。
示例性的,第二稳压器LDO2与第一稳压器LDO1及第三稳压器LDO3的耐压可达到直流9.3KV。第二稳压器LDO2与第一稳压器LDO1及第三稳压器LDO3的耐压达到直流9.3KV 的时长可达到1min。
第三稳压器LDO3可向控制器13供电,例如第三稳压器LDO3的一个输出端输出的第三隔离电源ISO3可接入至控制器13,第三稳压器LDO3的另一个输出端可接地GND。
示例性的,第三稳压器LDO3与第一稳压器LDO1及第二稳压器LDO2的耐压可达到直流9.3KV。例如,第三稳压器LDO3与第一稳压器LDO1及第二稳压器LDO2的耐压达到直流9.3KV 的时长可达到1min。
第一稳压器LDO1、第二稳压器LDO2及第三稳压器LDO3可以是独立的稳压芯片,此处不对第一稳压器LDO1、第二稳压器LDO2及第三稳压器LDO3的具体实现形式进行限定。
在一些实施例中,如图7所示,绝缘检测电路10还可包括通讯模块15,通讯模块15可连接控制器13与外部模块。通信模块15的耐压大于或等于V12。
示例性的,通讯模块15可包括光纤Fiber,光纤Fiber可连接控制器13与外部模块。光纤Fiber可将控制器13输出的数字电信号转换为光信号,进而与外部模块进行通讯,从而解决传统CAN/485等通讯方式耐压低的问题。
示例性的,光纤Fiber可实现直流14KV高耐压。
以下结合图7,介绍绝缘检测电路的检测过程。
首先,可上电闭合第一开关K1和第三开关K3。
然后,闭合第二开关K2,通过检测第一电阻R1和第三电阻R3的分压,得到待测电池组的正极B+与参考电压端Ground之间的电压Uc。
接着,断开第二开关K2,闭合第四开关K4,通过检测第二电阻R2和第四电阻R4的分压,得到待测电池组的负极B-和参考电压端Ground之间的电压Ua。
接着,闭合第二开关K2,通过测量第一电阻R1、第三电阻R3、第二电阻R2、第四电阻R4的电阻分压,得到待测电池组的正极B+和待测电池组的负极B-之间的电压Ubat。
待测电池组的正极B+与参考电压端Ground之间的绝缘阻值为Rp,待测电池组的负极B-与参考电压端Ground之间的绝缘阻值为Rn,绝缘阻值Rp、绝缘阻值Rn满足下式:
其中,第一电阻R1的阻值和第二电阻R2的阻值可相同,第三电阻R3的阻值和第四电阻R4的阻值可相同。
示例性的,可将绝缘阻值Rp和绝缘阻值Rn分别与各自对应的预设标准阈值相比,可以实时监测待测电池组正极、负极与参考电压端之间的绝缘阻抗是否达到标准,从而避免因待测电池组正极、负极与参考电压端之间的绝缘阻值未达到标准而引起的安全问题。
基于相同的发明构思,本申请实施例还提供一种电池管理系统,包括以上任一实施例中的绝缘检测电路。可以理解的是,电池管理系统具有本申请实施例提供的绝缘检测电路的有益效果,具体可以参考上述各实施例对于绝缘检测电路的具体说明,本实施例在此不再赘述。
基于相同的发明构思,本申请还提供了一种车辆。车辆包括电池管理系统,电池管理系统包括以上任一实施例中的绝缘检测电路。可以理解的是,车辆具有本申请实施例提供的绝缘检测电路的有益效果,具体可以参考上述各实施例对于绝缘检测电路的具体说明,本实施例在此不再赘述。
需要说明的是,在以上各图所示的实施例中,电阻的表现形态为单独的一个电阻。在其他实施例中,电阻还可以是串联、并联或混联电阻的集成。可以根据实际需求设置各个器件的具体参数,本申请对此不作限定。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述,但在不脱离本申请的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件,尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (17)
1.一种绝缘检测电路,其特征在于,包括第一采样模块、第二采样模块和控制器,待测电池组的最大工作电压下所要求的耐压为V12,其中,
所述第一采样模块包括连接于待测电池组的正极与参考电压端之间的第一开关模块,所述第一采样模块的输出端与所述控制器连接,所述第一采样模块的输出端输出第一采样信号;
所述第二采样模块包括连接于所述参考电压端与所述待测电池组的负极之间的第二开关模块,所述第二采样模块的输出端与所述控制器连接,所述第二采样模块的输出端输出第二采样信号;
所述控制器被配置为,根据所述第一采样信号和所述第二采样信号,得到所述待测电池组的绝缘阻值;
所述第一开关模块和所述第二开关模块的耐压大于或等于V12。
2.根据权利要求1所述的绝缘检测电路,其特征在于,所述第一开关模块和所述第二开关模块均包括至少一个开关,所述开关的耐压大于或等于V12。
3.根据权利要求1或2所述的绝缘检测电路,其特征在于,所述待测电池组的最大工作电压为V11,所述第一开关模块和所述第二开关模块均包括串联的两个开关,其中一个所述开关为第一类开关,另一个所述开关为第二类开关;
所述第一类开关配置为在绝缘检测过程中交替执行闭合和断开,所述第一类开关的最大工作电压大于或等于V11;
所述第二类开关配置为在绝缘检测过程中保持闭合,所述第二类开关的耐压大于或等于V12。
4.根据权利要求3所述的绝缘检测电路,其特征在于,所述第一采样模块包括第一开关、第二开关、第一电阻、第三电阻和第一模数转换器,所述第一开关模块包括所述第一开关和所述第二开关;
所述第一开关、所述第二开关、所述第一电阻和所述第三电阻串联于所述待测电池组的正极与所述参考电压端之间;
所述第一模数转换器的输入端连接于所述第一电阻和所述第三电阻之间,所述第一模数转换器的输出端连接所述控制器;
所述第一开关的耐压大于或等于V12,所述第二开关的最大工作电压大于或等于V11。
5.根据权利要求4所述的绝缘检测电路,其特征在于,所述第一采样模块还包括第一数字隔离器,所述第一模数转换器的输出端通过所述第一数字隔离器连接所述控制器。
6.根据权利要求4所述的绝缘检测电路,其特征在于,所述第二开关包括场效应管,所述第二开关的控制端与所述第一模数转换器连接。
7.根据权利要求4所述的绝缘检测电路,其特征在于,所述第一开关包括第一控制线圈,所述第一控制线圈的一端连接所述控制器,另一端接入第一电源;
所述待测电池组的最大工作电压下所要求的耐压V12包括第一耐压V121和第二耐压V122,V121<V122;
所述第一开关的主触点之间的耐压大于或等于V121,所述第一开关的主触点与所述第一控制线圈之间的耐压大于或等于V122。
8.根据权利要求3所述的绝缘检测电路,其特征在于,所述第二采样模块包括第三开关、第四开关、第二电阻、第四电阻和第二模数转换器,所述第二开关模块包括所述第三开关和所述第四开关;
所述第三开关、所述第四开关、所述第二电阻和所述第四电阻串联于所述参考电压端与所述待测电池组的负极之间;
所述第二模数转换器的输入端连接于所述第二电阻和所述第四电阻之间,所述第二模数转换器的输出端连接所述控制器;
所述第三开关的耐压大于或等于V12,所述第四开关的最大工作电压大于或等于V11。
9.根据权利要求8所述的绝缘检测电路,其特征在于,所述第二采样模块还包括第二数字隔离器,所述第二模数转换器的输出端通过所述第二数字隔离器连接所述控制器。
10.根据权利要求8所述的绝缘检测电路,其特征在于,所述第四开关包括场效应管,所述第四开关的控制端与所述第二模数转换器连接。
11.根据权利要求8所述的绝缘检测电路,其特征在于,所述第三开关包括第二控制线圈,所述第二控制线圈的一端连接所述控制器,另一端接入第二电源;
所述待测电池组的最大工作电压下所要求的耐压V12包括第一耐压V121和第二耐压V122,V121<V122;
所述第三开关的主触点之间的耐压大于或等于V121,所述第三开关的主触点与所述第二控制线圈之间的耐压大于或等于V122。
12.根据权利要求1或2所述的绝缘检测电路,其特征在于,所述绝缘检测电路还包括电源模块,所述电源模块用于对输入电压进行转换,且将转换后的电压分别提供给所述第一采样模块、所述第二采样模块和所述控制器;
所述电源模块的耐压大于或等于V12。
13.根据权利要求12所述的绝缘检测电路,其特征在于,所述电源模块包括直流变换器、多个变压器以及与所述变压器的副边线圈连接的稳压器;
所述稳压器包括第一稳压器、第二稳压器和第三稳压器,所述第一稳压器用于向所述第一采样模块供电,所述第二稳压器用于向所述第二采样模块供电,所述第三稳压器用于向所述控制器供电;
所述待测电池组的最大工作电压下所要求的耐压V12包括第一耐压V121和第二耐压V122,V121<V122;
所述直流变换器的耐压大于或等于V122,所述变压器的耐压大于或等于V121,所述稳压器的耐压大于或等于V121。
14.根据权利要求1或2所述的绝缘检测电路,其特征在于,所述绝缘检测电路还包括通讯模块,所述通讯模块连接所述控制器与外部模块,所述通讯模块的耐压大于或等于V12。
15.根据权利要求14所述的绝缘检测电路,其特征在于,所述通讯模块包括光纤。
16.一种电池管理系统,其特征在于,包括如权利要求1-15任一项所述的绝缘检测电路。
17.一种车辆,其特征在于,包括如权利要求16所述的电池管理系统。
Priority Applications (1)
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CN202321787365.4U CN219871628U (zh) | 2023-07-10 | 2023-07-10 | 绝缘检测电路、电池管理系统及车辆 |
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