一种电动汽车车体绝缘检测系统及检测方法技术方案

本发明专利技术涉及一种电动汽车车体绝缘检测系统及检测方法，电动汽车车体绝缘检测系统包括电源保护电路、MCU微控制单元、电源隔离电路、电压注入电路、内部存储电路、检测电压注入反馈电路、电阻测量电路、CAN、指示运行状态电路、开关量或PWM指示绝缘故障等级电路。本发明专利技术的电动汽车车体绝缘检测系统在降低了注入电压和电流的基础上，还保留了测量绝缘电阻的高精度，同时还可以评估处正负母线哪边对车体的绝缘电阻值更小。

Electric vehicle body insulation detection system and detection method

The present invention relates to an electric vehicle body insulation detection system and method, electric vehicle body insulation detection system comprises a power protection circuit, MCU micro control unit, power supply circuit, isolation circuit, voltage injection internal storage circuit, detection circuit, voltage injection feedback resistance measurement circuit, CAN, indicating the running state of circuit switch or PWM insulation fault level indicator circuit. The invention of the electric car insulation detection system in the lower base injection voltage and current, also retained the high precision measurement of insulation resistance, but also can evaluate which side of the body at the positive and negative bus insulation resistance is small.

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车车体绝缘检测系统及检测方法
本专利技术涉及电动汽车电气绝缘检测
，具体涉及一种电动汽车车体绝缘检测系统及检测方法。
技术介绍
随着我国纯电动新能源汽车的快速发展,纯电动新能源汽车的安全性能越来越受到关注。在纯电动新能源汽车中存在着大于300V电压的高压系统,若高压电池正极（或负极）对车体底盘的绝缘不良则可能影响整车上部分控制器正常工作危及司乘人员安全。所以需要一款用于检测整车高压电池对车体绝缘性能的绝缘检测系统。现在市面上绝缘检测系统常见的方案有：辅助电源方案、电流传感方案、桥式电阻方案和电压注入方案。如公开号为CN104635057A的中国专利技术专利公开了一种电动汽车绝缘检测系统及控制方法，检测系统由电池组、绝缘监控电路及控制器构成，绝缘监控电路包括低频信号注入、自适应电压补偿、电压采样以及报警装置；通过控制器向自适应电压补偿电路注入低频电压信号，利用绝缘电阻的大小影响采样电路两端阻抗，使采样电路在电路中所得分压有所改变，控制器通过A/D获得采样电路中分压值，利用分压值计算获得电池组对整车地的绝缘电阻。而与本专利技术申请人现在做的方案最接近的是电压注入方案，电压注入检测方法是通过隔离变压器给被测点到车体之间加一个直流高压，通过高精度AD转换测量分压电阻的电压，再通过软件计算得到电阻值。电压注入方案由于在被测点与车体之间注入高压电，此方案会存在干扰汽车其他控制器的风险，同时在检修人员进行检修时容易对检修人员造成电击。
技术实现思路
利用电压注入式检测方法对电动汽车进行绝缘检测，该检测方法通过隔离变压器给被测点到车体之间加一个直流高压，通过高精度AD转换测量分压电阻的电压，再通过软件计算得到电阻值。这种方法从根本上解决了电动汽车蓄电池正负母线对地对称绝缘故障无法测量的缺点，并且在电池开路的情况下亦能检测高压电路与车体之间的绝缘性能。但是此方案存在以下的问题：1、该方案是注入高压，此处会干扰主驱电机控制器、油泵和气泵电机控制器的高压采样，扰乱其正常工作；2、该方案注入的是高压，当高压电池组开路时绝缘检测系统继续工作会对检修人员造成触电的风险；3、该方案无法测量出是高压正极对车体绝缘阻值小还是高压负极对车体绝缘阻值更小；4、由于注入的是高压，在电动汽车绝缘性能下降时会加大漏电流，更容易造成热积累进而发生火灾的风险。基于原有电压注入方案存在着如上所述的问题，所以本专利技术申请人在该方案的基础上进行了改进，改进后的技术方案不仅保留了正负母线对车体阻值相等也可测量和电池开路的情况下也能检测高压电路与车体之间的绝缘阻值的特点，还解决了上面的四个问题。本专利技术提供一种电动汽车车体绝缘检测系统及检测方法，以解决现有技术的电动汽车车体绝缘检测存在的技术问题。本专利技术主要是在相同的测量绝缘阻值精度下降低了注入电压至40V，降低了注入电压对整车上电机控制器的干扰，同时高压电池开路后绝缘检测系统注入电压也不会造成维修人员触电。在降低了电压值40V的同时限制其注入的电流最大值为40uA，限流后会降低因漏电流造成的热积累风险。通过软硬件结合方式综合评估出整车正母线对车体和负母线对车体哪边绝缘阻值更低。本专利技术注入电压的功耗极低，所以其电源就直接从整车的低压辅助电源取得，针对于从低压辅助电源输入绝缘检测系统时采取了防反接保护、防浪涌和过压保护、电源开路后整体系统电路维持工作200mS、低压辅助电源输入与后级注入电压利用隔离电源进行电气隔离。同时本专利技术还具备指示灯指示设备运行状态、设备故障信息和整车绝缘异常信息共同存储、设备上电次数统计、设备硬件自检、PWM或开关量指示绝缘故障等级、CAN通信方式与整车通讯、通过CAN刷新底层程序。本专利技术具体采用如下技术方案。一种电动汽车车体绝缘检测系统，包括电源保护电路、MCU微控制单元，电源保护电路的一端连接电动汽车整车低压辅助电源以获取低功率注入电压，电源保护电路的另一端连接MCU微控制单元；电动汽车车体绝缘检测系统还包括电源隔离电路、电压注入电路、内部存储电路、检测电压注入反馈电路、电阻测量电路、CAN、指示运行状态电路、开关量或PWM指示绝缘故障等级电路。优选的是，所述电源保护电路连接电动汽车整车低压辅助电源，从低压辅助电源处向电动汽车车体绝缘检测系统供电。在上述任一技术方案中优选的是，所述电源保护电路与MCU微控制单元之间设置有电源隔离电路，所述电源隔离电路用于高压系统进行电压注入时在高低压系统直接进行电气隔离，防止高压对低压的干扰。在上述任一技术方案中优选的是，所述MCU微控制单元分别与CAN、内部存储电路、开关量或PWM指示绝缘故障等级电路、指示运行状态电路、检测电压注入反馈电路相连接；所述CAN用于整车通讯，通过CAN刷新底层程序，CAN的接口与上位机通信实现信息观察和数据分析；所述内部存储电路用于设备故障信息和整车绝缘异常信息共同存储；所述检测电压注入反馈电路用于检测反馈电压是否正常注入和检测注入电压值是否正确，检测电压注入反馈电路的反馈信息用于进行绝缘检测系统的产品自检和产品设备故障等级判断；所述开关量或PWM指示绝缘故障等级电路用于开关量或PWM指示绝缘故障等级指示，开关量或PWM指示绝缘故障等级电路连接外接设备，外接设备通过开关量或PWM指示绝缘故障等级电路获取绝缘检测系统的检测结果；所述指示运行状态电路用于指示灯指示设备运行状态。在上述任一技术方案中优选的是，所述电源保护电路包括电源输入防反接电路、电源输入防浪涌电路、过压保护电路；所述电源输入防反接电路用于防止100V以下电源的反接，用于电源反接后后续电路不供电时对整个绝缘检测系统的保护；所述电源输入防浪涌电路用于防止123V/100ms的浪涌电压，用于保护绝缘检测系统在浪涌期间和过后的正常工作；所述过压保护电路用于电源输入的瞬间掉电时整个绝缘检测系统继续工作，用于电源开路后整个绝缘检测系统维持工作200mS。在上述任一技术方案中优选的是，所述电动汽车车体绝缘检测系统连接车体高压端；车体高压端包括高压电池组、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻Rx，所述电阻R1、电阻R2并联连接于高压电池组两端并与电阻测量电路连接，所述电阻Rx接高压电池组并与电阻R3并联再与电压注入电路、检测电压注入反馈电路并联，所述电阻测量电路、电压注入电路、检测电压注入反馈电路分别连接MCU微控制单元；所述电动汽车车体绝缘检测系统的MCU微控制单元通过电压注入电路向整车的车体上注入电压U1，电压U1经过绝缘电阻Rx和电阻R1、电阻R2后在电阻R3上产生一个电压U1P，绝缘检测系统中在绝缘电阻Rx开路时在电阻R3处产生分压，电压U1P的电压是两个电压叠加的结果，在MCU微控制单元再次控制电压注入电路向整车的车体注入一个电压U2，电压U2在电阻R3上产生一个分压U2P，在硬件上注入的电压U1和电压U2为已知的固定电压，则根据比例关系将电压U1和电压U2开路时在电阻R3上的分压抵消掉，计算出高压电池组整体对车体的绝缘电阻Rx。在上述任一技术方案中优选的是，所述高压电池组并联连接电阻Rp和电阻Rn，电阻Rp和电阻Rn两者的综合测量值上报到上位机或整车。在上述任一技术方案中优选的是，所述电动汽车车体绝缘检测系统的测量结果的绝缘电阻Rx进一步测量，电阻Rp本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车车体绝缘检测系统，包括电源保护电路、MCU微控制单元，所述电源保护电路的一端连接电动汽车整车低压辅助电源以获取低功率注入电压，所述电源保护电路的另一端连接MCU微控制单元，其特征在于：所述电动汽车车体绝缘检测系统还包括电源隔离电路、电压注入电路、内部存储电路、检测电压注入反馈电路、电阻测量电路、CAN、指示运行状态电路、开关量或PWM指示绝缘故障等级电路；所述电源保护电路连接电动汽车整车低压辅助电源，从低压辅助电源处向电动汽车车体绝缘检测系统供电；所述电源保护电路与MCU微控制单元之间设置有电源隔离电路，所述电源隔离电路用于高压系统进行电压注入时在高低压系统直接进行电气隔离，防止高压对低压的干扰；所述MCU微控制单元分别与CAN、内部存储电路、开关量或PWM指示绝缘故障等级电路、指示运行状态电路、检测电压注入反馈电路相连接；所述CAN用于整车通讯，通过CAN刷新底层程序，CAN的接口与上位机通信实现信息观察和数据分析；所述内部存储电路用于设备故障信息和整车绝缘异常信息共同存储；所述检测电压注入反馈电路用于检测反馈电压是否正常注入和检测注入电压值是否正确，检测电压注入反馈电路的反馈信息用于进行绝缘检测系统的产品自检和产品设备故障等级判断；所述开关量或PWM指示绝缘故障等级电路用于开关量或PWM指示绝缘故障等级指示，开关量或PWM指示绝缘故障等级电路连接外接设备，外接设备通过开关量或PWM指示绝缘故障等级电路获取绝缘检测系统的检测结果；所述指示运行状态电路用于指示灯指示设备运行状态。...

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车车体绝缘检测系统，包括电源保护电路、MCU微控制单元，所述电源保护电路的一端连接电动汽车整车低压辅助电源以获取低功率注入电压，所述电源保护电路的另一端连接MCU微控制单元，其特征在于：所述电动汽车车体绝缘检测系统还包括电源隔离电路、电压注入电路、内部存储电路、检测电压注入反馈电路、电阻测量电路、CAN、指示运行状态电路、开关量或PWM指示绝缘故障等级电路；所述电源保护电路连接电动汽车整车低压辅助电源，从低压辅助电源处向电动汽车车体绝缘检测系统供电；所述电源保护电路与MCU微控制单元之间设置有电源隔离电路，所述电源隔离电路用于高压系统进行电压注入时在高低压系统直接进行电气隔离，防止高压对低压的干扰；所述MCU微控制单元分别与CAN、内部存储电路、开关量或PWM指示绝缘故障等级电路、指示运行状态电路、检测电压注入反馈电路相连接；所述CAN用于整车通讯，通过CAN刷新底层程序，CAN的接口与上位机通信实现信息观察和数据分析；所述内部存储电路用于设备故障信息和整车绝缘异常信息共同存储；所述检测电压注入反馈电路用于检测反馈电压是否正常注入和检测注入电压值是否正确，检测电压注入反馈电路的反馈信息用于进行绝缘检测系统的产品自检和产品设备故障等级判断；所述开关量或PWM指示绝缘故障等级电路用于开关量或PWM指示绝缘故障等级指示，开关量或PWM指示绝缘故障等级电路连接外接设备，外接设备通过开关量或PWM指示绝缘故障等级电路获取绝缘检测系统的检测结果；所述指示运行状态电路用于指示灯指示设备运行状态。2.如权利要求1所述的电动汽车车体绝缘检测系统，其特征在于：所述电源保护电路包括电源输入防反接电路、电源输入防浪涌电路、过压保护电路；所述电源输入防反接电路用于防止100V以下电源的反接，用于电源反接后后续电路不供电时对整个绝缘检测系统的保护；所述电源输入防浪涌电路用于防止123V/100ms的浪涌电压，用于保护绝缘检测系统在浪涌期间和过后的正常工作；所述过压保护电路用于电源输入的瞬间掉电时整个绝缘检测系统继续工作，用于电源开路后整个绝缘检测系统维持工作200mS。3.如权利要求1或2所述的电动汽车车体绝缘检测系统，其特征在于：所述电动汽车车体绝缘检测系统连接车体高压端；车体高压端包括高压电池组、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻Rx，所述电阻R1、电阻R2并联连接于高压电池组两端并与电阻测量电路连接，所述电阻Rx接高压电池组并与电阻R3并联再与电压注入电路、检测电压注入反馈电路并联，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林程，时军辉，董爱道，覃建华，
申请(专利权)人：北京理工华创电动车技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11