WO2010003367A1 - 混合动力车高压能量管理系统绝缘电阻测算方法及装置 - Google Patents

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    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/025—Measuring very high resistances, e.g. isolation resistances, i.e. megohm-meters

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for measuring insulation resistance of a high-voltage energy management system of a hybrid vehicle. Background technique
  • the insulation detection device for high-voltage battery systems means the first ring of safety.
  • most of the monitoring devices in this aspect are limited to monitoring the insulation state, unable to measure the insulation resistance, and because the battery voltage measurement accuracy is not enough, it cannot replace the battery voltage collection unit in the battery management system, resulting in repeated design, and more complicated, increasing Insulation monitoring device volume and cost, and most of the design is not isolated, causing instability. Summary of the invention
  • the object of the present invention is to provide a method and a device for measuring the insulation resistance of a high-voltage energy management system of a hybrid vehicle, which can effectively measure the insulation resistance.
  • a technical solution is to provide a method for measuring insulation resistance of a high-voltage energy management system of a hybrid vehicle, comprising a central processing unit circuit, a battery voltage balance detecting unit circuit, and an insulation resistance detecting unit circuit; and a central processing unit circuit to battery voltage balance detecting unit
  • the voltage signal outputted by the circuit is judged; when the voltage is slightly unbalanced, the central processing unit circuit controls the insulation resistance detecting unit circuit to be activated, and the signal detected by the insulation resistance detecting unit circuit is transmitted to the central processing unit circuit, and the central processing unit circuit
  • the signal is sent to the battery management system via CAN.
  • Another technical solution is to provide a high-voltage energy management system insulation resistance measuring device for a hybrid vehicle, which has a central processing unit circuit, a battery voltage balance detecting unit circuit, and an insulation resistance detecting unit circuit, wherein the battery voltage balance detection
  • the control circuit of the unit circuit and the insulation resistance detecting unit circuit is connected to the signal output end of the central processing unit circuit, and the detection signal output end of the battery voltage balance detecting unit circuit and the insulation resistance detecting unit circuit is connected to the central processing unit circuit signal input end.
  • the invention can not only measure the total voltage of the battery with high precision, but also monitor the real-time insulation state, and can effectively perform the absolute The calculation of the edge resistance.
  • Figure 1 is a schematic diagram of the circuit of the battery high voltage system
  • Figure 2 is a schematic diagram of the central processing unit circuit
  • Figure 3 is a circuit diagram of the battery voltage balance detecting unit
  • Figure 4 is a schematic diagram of the insulation resistance detecting unit circuit. Detailed ways
  • battery management system BMS positive relay U2, negative relay U3, pre-charge relay
  • the inverter U5 and the insulation resistance measuring device U1 constitute a battery high voltage system, wherein the other is the prior art except for the insulation resistance measuring device U1.
  • the insulation resistance measuring device has a central processing unit circuit, a battery voltage balance detecting unit circuit, and an insulation resistance detecting unit circuit, wherein the battery voltage balance detecting unit circuit and the insulation resistance detecting unit circuit are controlled.
  • the signal output end of the central processing unit circuit is terminated, and the detection signal output end of the battery voltage balance detecting unit circuit and the insulation resistance detecting unit circuit is connected to the central processing unit circuit signal input end.
  • the central processing unit circuit uses the single-chip U6.
  • the circuit structure of the battery voltage balance detecting unit circuit is that the optical relay U7 is connected to the battery positive BAT+ and the negative BAT- via the voltage dividing resistors R1 and R2, and the optical relay control terminals ctrll and ctrl2 are connected to the single chip microcomputer, and the optical relay is The signal output terminal is connected to the operational amplifiers U8 and U9, and the operational amplifier is connected to the A/D conversion integrated circuit U10.
  • the signal output terminal SPI of the A/D conversion integrated circuit is connected to the single chip signal input terminal.
  • the circuit structure of the insulation resistance detecting unit is: the optical relay U10 is connected to the insulation measuring resistor R0, the control end of the optical relay is ctrl3, ctrl4 is connected to the single chip microcomputer, the signal output end of the optical relay is connected to the operational amplifier U11, and the signal output of the operational amplifier is The terminal VR0 is connected to the signal input end of the single chip microcomputer.
  • the single chip microcomputer U6 judges the voltage signal outputted by the battery voltage balance detecting unit circuit; when the voltage is in a slight imbalance, the single chip microcomputer controls ctrl3 or ctrl4 to be low level, starts the insulation resistance detecting unit circuit, and the signal detected by the insulation resistance detecting unit circuit VR0 is transmitted to the microcontroller, and the microcontroller transmits the signal to the battery management system BMS via CAN.
  • the single-chip microcomputer disconnects the insulation resistance detecting unit circuit, and sends a high-alert signal to the battery management system BMS through the CAN, and the battery management system BMS controls to disconnect the battery high-voltage system.
  • the MCU makes the insulation resistance detection unit circuit sleep state, and sends a no-fault signal to the battery management system through CAN.
  • the optical relay control terminals ctrll and ctrl2 are low.
  • the MCU When measuring the resistance, when BAT+>BAT-, the MCU controls ctrl3 to be low level, and measures the insulation resistance of BAT+ terminal.
  • the MCU controls ctrl4 to be low level, and measures the BAT-terminal insulation resistance.
  • the normal warning point of the insulation resistance state is 1000 ⁇ /V, and the height warning point is 100 ⁇ / ⁇ .
  • the detection formula is R0/VROo.
  • the normal balance range of the voltage balance method is 100 ⁇ /V — 1000 ⁇ / ⁇ , so the insulation calculation
  • the resistance ranges from 400 ⁇ to 500 ⁇ .

Description

混合动力车高压能量管理系统绝缘电阻测算方法及装置 技术领域
本发明涉及一种混合动力车高压能量管理系统绝缘电阻测算方法及装置。 背景技术
作为载人交通工具的汽车业， 安全总是排在第一位的， 混合动力及纯电动车辆的 高压电池安全尤为重要， 高压电池系统的绝缘检测装置意味着整车安全的第一环。 现 在， 这方面的监测装置大部分都仅限于监测绝缘状态， 无法测量绝缘电阻大小， 且因 电池电压测量精度不够， 无法替代电池管理系统中电池电压采集单元， 造成重复设计， 而且比较复杂， 增加了绝缘监测装置体积和成本， 而且大部分设计都不具备隔离， 造 成不稳定因素。 发明内容
本发明的发明目的在于提供一种测算混合动力车高压能量管理系统绝缘电阻测 算方法及装置， 能够有效进行绝缘电阻的测算。
本发明基于同一发明构思具有两个技术方案：
一种技术方案是， 提供一种混合动力车高压能量管理系统绝缘电阻测算方法， 具 有中央处理单元电路、 电池电压平衡检测单元电路、 绝缘电阻检测单元电路； 中央处 理单元电路对电池电压平衡检测单元电路输出的电压信号进行判断； 当电压处于轻度 失衡时， 中央处理单元电路控制绝缘电阻检测单元电路启动， 绝缘电阻检测单元电路 检测到的信号传送到中央处理单元电路，中央处理单元电路将该信号通过 CAN输送到 电池管理系统。
另一种技术方案是， 提供一种实现上述方法的混合动力车高压能量管理系统绝缘 电阻测算装置， 具有中央处理单元电路、 电池电压平衡检测单元电路、 绝缘电阻检测 单元电路， 其中电池电压平衡检测单元电路、 绝缘电阻检测单元电路的控制端接中央 处理单元电路的信号输出端， 电池电压平衡检测单元电路、 绝缘电阻检测单元电路的 检测信号输出端接中央处理单元电路信号输入端。
本发明具有的有益效果：
本发明不但可以高精度测算电池总电压， 实时绝缘状态监测， 还能够有效进行绝 缘电阻的测算。 附图说明
图 1 为电池高压系统电路原理图；
图 2为中央处理单元电路原理图；
图 3为电池电压平衡检测单元电路原理图；
图 4为绝缘电阻检测单元电路原理图。 具体实施方式
如图 1所示， 电池管理系统 BMS、 正极继电器 U2、 负极继电器 U3、 预充继电器
U4、 预充电容。、 逆变器 U5、 绝缘电阻测算装置 U1等构成电池高压系统， 其中除绝 缘电阻测算装置 U1夕卜， 其余皆为现有技术。
如图 2、 图 3、 图 4所示， 绝缘电阻测算装置具有中央处理单元电路、 电池电压 平衡检测单元电路、 绝缘电阻检测单元电路， 其中电池电压平衡检测单元电路、 绝缘 电阻检测单元电路的控制端接中央处理单元电路的信号输出端， 电池电压平衡检测单 元电路、 绝缘电阻检测单元电路的检测信号输出端接中央处理单元电路信号输入端。
如图 2所示， 中央处理单元电路选用单片机 U6。
如图 3所示， 电池电压平衡检测单元电路的电路结构为， 光学继电器 U7经分压 电阻 Rl、 R2接电池正 BAT+、 负极 BAT -， 光学继电器的控制端 ctrll、 ctrl2接单片 机， 光学继电器的信号输出端接运算放大器 U8、 U9， 运算放大器接 A/D转换集成电 路 U10， A/D转换集成电路的信号输出端 SPI接单片机信号输入端。
如图 4所示， 绝缘电阻检测单元电路结构为， 光学继电器 U10 接绝缘测算电阻 R0， 光学继电器的控制端 ctrl3、 ctrl4接单片机， 光学继电器的信号输出端接运算放 大器 Ull， 运算放大器的信号输出端 VR0接单片机信号输入端。
单片机 U6对电池电压平衡检测单元电路输出的电压信号进行判断； 当电压处于 轻度失衡时， 单片机控制 ctrl3或 ctrl4为低电平， 启动绝缘电阻检测单元电路， 绝缘 电阻检测单元电路检测到的信号 VR0传送到单片机， 单片机将该信号通过 CAN输送 到电池管理系统 BMS。
当电压处于重度失衡时， 单片机使绝缘电阻检测单元电路断开， 同时通过 CAN 向电池管理系统 BMS发送高度警戒信号，电池管理系统 BMS控制断开电池高压系统。 当电压处于平衡时， 单片机使绝缘电阻检测单元电路处休眠状态， 同时通过 CAN 向电池管理系统发送无故障信号， 此时光学继电器控制端 ctrll、 ctrl2为低电平。
测算电阻时， 当 BAT+>BAT- 时， 单片机控制 ctrl3为低电平， 测量 BAT+端绝缘 电阻， 绝缘电阻计算公式为 R= RO* [BAT+- VR0 ] I VR0 * [ 1+(BAT-/BAT+)] (R 为绝缘电阻， R0为绝缘测算电阻， VR0为绝缘测算电阻电压）。
当 BAT->BAT+ 时， 单片机控制 ctrl4为低电平， 测量 BAT-端绝缘电阻， 绝缘电 阻计算公式为 R=R0* [BAT-- VR0 ] / VR0* [ 1+(ΒΑΤ+/ΒΑΤ-)]。
绝缘电阻状态普通警戒点是 1000 Ω/V, 高度警戒点是 100Ω/ν， 检测公式是 R0/ VROo 本实施例中， 电压平衡法普通警戒量程是 100 Ω/V — 1000Ω/ν, 所以绝缘测 算电阻范围为 400 Ω -500 Ω。
最后所应说明的是： 以上实施例仅用以说明本发明而非限制， 尽管参照较佳实施 例对本发明进行了详细说明， 本领域的普通技术人员应当理解， 可以对本发明进行修 改或者等同替换， 而不脱离本发明的精神和范围， 其均应涵盖在本发明的权利要求范 围当中。

Claims

权利要求书
1、 一种混合动力车高压能量管理系统绝缘电阻测算方法， 其特征在于： 具有中央处理单元电路、 电池电压平衡检测单元电路、 绝缘电阻检测单元电路； 中央处理单元电路对电池电压平衡检测单元电路输出的电压信号进行判断； 当电压处于轻度失衡时， 中央处理单元电路控制绝缘电阻检测单元电路启动， 绝 缘电阻检测单元电路检测到的信号传送到中央处理单元电路， 中央处理单元电路将该 信号通过 CAN输送到电池管理系统。
2、 根据权利要求 1 所述的混合动力车高压能量管理系统绝缘电阻测算方法， 其 特征在于： 当电压处于重度失衡时， 中央处理单元电路使绝缘电阻检测单元电路断开， 同时通过 CAN向电池管理系统发送高度警戒信号，电池管理系统控制断开电池高压系 统。
3、 根据权利要求 1或 2所述的混合动力车高压能量管理系统绝缘电阻测算方法， 其特征在于： 当电压处于平衡时， 中央处理单元电路使绝缘电阻检测单元电路处休眠 状态， 同时通过 CAN向电池管理系统发送无故障信号。
4、 一种实现权利要求 1 所述方法的混合动力车高压能量管理系统绝缘电阻测算 装置， 其特征在于： 具有中央处理单元电路、 电池电压平衡检测单元电路、 绝缘电阻 检测单元电路， 其中电池电压平衡检测单元电路、 绝缘电阻检测单元电路的控制端接 中央处理单元电路的信号输出端， 电池电压平衡检测单元电路、 绝缘电阻检测单元电 路的检测信号输出端接中央处理单元电路信号输入端。
5、 根据权利要求 4 所述的混合动力车高压能量管理系统绝缘电阻测算装置， 其 特征在于： 中央处理单元电路选用单片机。
6、 根据权利要求 5 所述的混合动力车高压能量管理系统绝缘电阻测算装置， 其 特征在于： 电池电压平衡检测单元电路的电路结构为， 光学继电器经分压电阻接电池 正、 负极， 光学继电器的控制端接单片机， 光学继电器的信号输出端接运算放大器， 运算放大器接 A/D转换集成电路， A/D转换集成电路的信号输出端接单片机信号输入
7、 根据权利要求 6 所述的混合动力车高压能量管理系统绝缘电阻测算装置， 其 特征在于： 绝缘电阻检测单元电路结构为， 光学继电器接绝缘测算电阻， 光学继电器 的控制端接单片机， 光学继电器的信号输出端接运算放大器， 运算放大器的信号输出 端接单片机信号输入端。
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