基于自適應(yīng)電壓補(bǔ)償和低頻注入的電動汽車絕緣檢測系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動汽車領(lǐng)域，尤其是一種電動汽車絕緣檢測系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前電動汽車用電池采用多節(jié)單體電池串并聯(lián)的方式進(jìn)行連接，以滿足汽車強(qiáng)大牽引力的需求。采用多節(jié)串并聯(lián)的方式使電池組總電壓增加，遠(yuǎn)高于人體安全電壓36V，因此車身與電池組之間的絕緣十分重要，絕緣電阻的檢測始終是電動汽車研發(fā)中的核心內(nèi)容之一。國內(nèi)外汽車廠商常用的絕緣檢測方法有平衡電橋法或高壓注入法，但這些方法均需借助電阻搭建的橋式電路連接電池組與整車地，人為降低了整車絕緣電阻。
[0003]為了解決上述問題，授權(quán)公告號為CN103076497A的專利文獻(xiàn)公開了一種基于低頻脈沖信號注入的絕緣檢測方法，該方法通過MCU向檢測電路注入脈沖信號，該脈沖信號經(jīng)運算放大器輸入至由電阻和電容組成的RC電路，使RC電路檢測端電容產(chǎn)生一個低頻電壓信號，該電壓信號作為反饋信號經(jīng)由運算放大器與電阻組成的電壓跟隨電路輸入MCU，MCU根據(jù)接收到的電壓計算出絕緣電阻。但是，這一方法在絕緣電阻突變時，存在檢測端電壓急劇上升或下降導(dǎo)致的檢測端電壓長時間在正常范圍外造成絕緣失效誤報的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種成本低，結(jié)構(gòu)簡單、檢測可靠的基于自適應(yīng)電壓補(bǔ)償和低頻注入的電動汽車絕緣檢測系統(tǒng)及控制方法，通過自適應(yīng)電壓補(bǔ)償彌補(bǔ)現(xiàn)有的低頻信號注入絕緣檢測方法的缺陷。
[0005]本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明基于自適應(yīng)電壓補(bǔ)償和低頻注入的電動汽車絕緣檢測系統(tǒng)的特點是:由電池組VB、絕緣監(jiān)控電路以及控制器MCU構(gòu)成檢測系統(tǒng)，所述絕緣監(jiān)控電路包括低頻信號注入、自適應(yīng)電壓補(bǔ)償電路、采樣電路，以及報警裝置；通過控制器MCU向所述自適應(yīng)電壓補(bǔ)償電路注入低頻電壓信號，利用絕緣電阻的大小影響采樣電路兩端阻抗，使采樣電路在電路中所得分壓有所改變，所述控制器MCU通過A/D獲得在所述采樣電路中的分壓值，并利用所述分壓值計算獲得電池組對整車地的絕緣電阻，在絕緣電阻低于絕緣失效閾值時啟動報警裝置發(fā)出報警。
[0007]本發(fā)明基于自適應(yīng)電壓補(bǔ)償和低頻注入的電動汽車絕緣檢測系統(tǒng)的特點也在于:所述自適應(yīng)電壓補(bǔ)償電路是利用兩個容量不同的電容將檢測系統(tǒng)與電池組總正端B+和總負(fù)端B-進(jìn)行隔離，其中容量大的電容對容量小的電容進(jìn)行電壓補(bǔ)償，實現(xiàn)自適應(yīng)電壓補(bǔ)
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[0008]本發(fā)明基于自適應(yīng)電壓補(bǔ)償和低頻注入的電動汽車絕緣檢測系統(tǒng)的特點也在于:
[0009]所述系統(tǒng)是以電池組VB、電池組總正端B+和整車地GND的絕緣電阻Rp、電池組總負(fù)端B-和整車地GND的絕緣電阻Rn為被測單元；
[0010]自電池組VB的總正端B+依次串聯(lián)連接隔離電容C2、分壓電阻R3、分壓電阻R2以及隔離電容Cl至電池組VB的總負(fù)端B-;并且所述隔離電容Cl的容量大于隔離電容C2的容量，以隔離電容Cl為電壓補(bǔ)償電容對隔離電容C2進(jìn)行電壓補(bǔ)償；
[0011]由所述控制器MCU輸出低頻脈沖信號Vinl經(jīng)阻尼電阻Rl接入緩沖器U1，并在緩沖器Ul輸出與低頻脈沖信號Vinl頻率相同、幅度為VCC的低頻脈沖信號Vin2，所述低頻脈沖信號Vin2接入在分壓電阻R2和分壓電阻R3之間；
[0012]由隔離電容C2、絕緣電阻Rp和絕緣電阻Rn構(gòu)成采樣電路，以所述采樣電路的兩端電壓為被測電壓VoutI，所述被測電壓Voutl經(jīng)跟隨器U2輸出與被測電壓Voutl同頻同幅的低頻交流電壓信號Vout2，以所述低頻交流電壓信號Vout2接入控制器MCU。
[0013]本發(fā)明基于自適應(yīng)電壓補(bǔ)償和低頻注入的電動汽車絕緣檢測系統(tǒng)的控制方式的特點是:
[0014]在電池組總正端B+與整車地GND的絕緣電阻Rp的阻值下降比例大于電池組總負(fù)端B-與整車地GND的絕緣電阻Rn的阻值下降比例時，在由VB、Rp和Rn構(gòu)成的回路中，絕緣電阻Rp的分壓變小使得B+相對于整車地GND電位下降，以使Voutl電位也跟隨下降偏離正常范圍，隔離電容Cl向隔離電容C2充電，使Voutl電位恢復(fù)到正常范圍；
[0015]在電池組總負(fù)端B-與整車地GND的絕緣電阻Rn的阻值下降比例大于電池組總正端B+與整車地GND的絕緣電阻Rp的阻值下降比例時，在由VB、Rp和Rn構(gòu)成的回路中，絕緣電阻Rp的分壓變大使得B+相對于整車地GND電位上升，以使Voutl電位也跟著上升偏離正常范圍，隔離電容C2向隔離電容Cl放電，使Voutl電位恢復(fù)到正常范圍；
[0016]在所述Voutl電位恢復(fù)到正常范圍后，經(jīng)電壓跟隨器U2輸出同頻同幅的低頻交流電壓信號Vout2，所述控制器MCU通過A/D模塊采樣到的電壓根據(jù)基爾霍夫定律計算獲得絕緣電阻的大小，并在絕緣電阻低于絕緣失效閾值時啟動報警裝置U3。
[0017]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:
[0018]本發(fā)明采用電容隔離電池組與絕緣檢測系統(tǒng)，避免人為降低整車絕緣性能，同時采用自適應(yīng)電壓補(bǔ)償解決了現(xiàn)有的低頻信號注入絕緣檢測方法在絕緣電阻突變時，檢測端電壓急劇上升或下降導(dǎo)致的檢測端電壓長時間在正常范圍外造成絕緣失效誤報的問題。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0020]圖2為本發(fā)明一個實施例電路原理圖；
[0021]圖3為本發(fā)明一個實施例注入信號與檢測端輸出信號第一個波形圖；
[0022]圖4為本發(fā)明一個實施例注入信號與檢測端輸出信號第二個波形圖；
[0023]圖5為本發(fā)明一個實施例注入信號與檢測端輸出信號第三個波形圖。
【具體實施方式】
[0024]參見圖1本實施例中基于自適應(yīng)電壓補(bǔ)償和低頻注入的電動汽車絕緣檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式是:由電池組VB、絕緣監(jiān)控電路以及控制器MCU構(gòu)成檢測系統(tǒng)，所述絕緣監(jiān)控電路包括低頻信號注入、自適應(yīng)電壓補(bǔ)償電路、采樣電路，以及報警裝置；通過控制器MCU向自適應(yīng)電壓補(bǔ)償電路注入低頻電壓信號，利用絕緣電阻的大小影響采樣電路兩端阻抗，使采樣電路在電路中所得分壓有所改變，所述控制器MCU通過A/D獲得在所述采樣電路中的分壓值，并利用所述分壓值計算獲得電池組對整車地的絕緣電阻，在絕緣電阻低于絕緣失效閾值時啟動報警裝置發(fā)出報警。
[0025]本實施例中自適應(yīng)電壓補(bǔ)償電路是利用兩個容量不同的電容將檢測系統(tǒng)與電池組總正端B+和總負(fù)端B-進(jìn)行隔離，其中容量大的電容對容量小的電容進(jìn)行電壓補(bǔ)償，實現(xiàn)自適應(yīng)電壓補(bǔ)償。
[0026]如圖2所示，本實施例中基于自適應(yīng)電壓補(bǔ)償和低頻注入的電動汽車絕緣檢測系統(tǒng):
[0027]以電池組VB、電池組總正端B+和整車地GND的絕緣電阻Rp、電池組總負(fù)端B-和整車地GND的絕緣電阻Rn為被測單元。
[0028]自電池組VB的總正端B+依次串聯(lián)連接隔離電容C2、分壓電阻R3、分壓電阻R2以及隔離電容Cl至電池組VB的總負(fù)端B-;并且所述隔離電容Cl的容量大于隔離電容C2的容量，以隔離電容Cl為電壓補(bǔ)償電容對隔離電容C2進(jìn)行電壓補(bǔ)償。
[0029]由控制器MCU輸出低頻脈沖信號Vinl經(jīng)阻尼電阻Rl接入緩沖器U1，并在緩沖器Ul輸出與低頻脈沖信號Vinl頻率相同、幅度為VCC的低頻脈沖信號Vin2，所述低頻脈沖信號Vin2接入在分壓電阻R2和分壓電阻R3之間。
[0030]由隔離電容C2、絕緣電阻Rp和絕緣電阻Rn構(gòu)成采樣電路，以采樣電路的兩端電壓為被測電壓VoutI，所述被測電壓Voutl經(jīng)跟隨器U2輸出與被測電壓Voutl同頻同幅的低頻交流電壓信號Vout2，以所述低頻交流電壓信號Vout2接入控制器MCU。
[0031]系統(tǒng)的控制方式為:
[0032]在電池組總正端B+與整車地GND的絕緣電阻Rp的阻值下降比例大于電池組總負(fù)端B-