车用直流高压系统的绝缘电阻的测量装置制造方法及图纸

一种车用直流高压系统的绝缘电阻的测量装置，该测量装置与待测系统连接，该待测系统包括一直流高压系统及一电底盘；该测量装置包括测量信号发生器单元、取样电阻单元及ＭＣＵ控制单元；测量信号发生器单元、取样电阻单元均与ＭＣＵ控制单元连接，该测量信号发生器单元的输出端连接该待测系统的电底盘，该测量信号发生器单元产生的测量电流通过所述绝缘电阻及所述泄漏电容流过该高压系统，通过该高压系统的正极及负极流回所述测量装置的取样电阻单元；该ＭＣＵ控制单元将所述取样电阻的电压信号进行Ａ／Ｄ转换并计算所述绝缘电阻大小；本实用新型专利技术不仅可以响应高压系统任何部位出现的绝缘故障，而且对整车绝缘影响很小，对整车进行耐压测试时，不需断开测量电路。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种绝缘电阻的测量技术，尤其涉及一种能够用于电动汽车(包 括纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池车、超级电容车等)、铁路电力机车、电力系统等的 车用直流高压系统的绝缘电阻的测量装置。
技术介绍
电动汽车的高压系统中都有一组动力蓄电池组作为储能装置。为了保证车辆安全 运行，必须要设计专用的检测装置对直流高压系统与电底盘之间的绝缘电阻进行实时在线 监测。现有技术大部分参考标准“GB/T 18384. 1-2001车载储能装置6. 1动力蓄电池的 绝缘电阻6. 1. 1测量方法”中推荐的测量方法，我们称之为端电压法。现有技术存在以下问题不能响应动力电池内部与电底盘之间的绝缘故障，另受 测量开关器件耐压的影响，在对整车进行耐压测试时，必须断开测量电路。测量过程中需要 并入阻值比较小的标准电阻，对整车的绝缘有一定影响。在电动汽车上，驱动电压一般都在200V以上，甚至会高达600V，而低压控制部分 一般是12V或MV，高压电系统与电底盘之间没有直接的电气连接，即高压用电设备与电底 盘之间是绝缘的，这是一种不接地系统。直流高压系统的电缆绝缘介质老化或受潮湿环境 等因素影响都会导致高压电气系统和车辆电底盘之间的绝缘性能下降，电源正极或负极引 线将通过绝缘层和电底盘之间构成漏电回路，使车辆电底盘电位上升，影响低压电气和电 机控制器的正常工作，危及驾乘人员的人身安全。当车辆高压电路和电底盘之间出现发生 多点绝缘性能下降时，会产生热量积聚效应，严重时会引起电气火灾。实时监测高压电气系统相对于车辆电底盘的电气绝缘性能是电动汽车电气安全 技术的核心内容，对乘客安全和车辆安全运行具有重要的意义。在整车设计时必须考虑对 高压电气系统与电底盘之间的绝缘监测。端电压法简单原理框图如图1所示。在标准“GB/T 18384. 1-2001车载储能装置 6. 1动力蓄电池的绝缘电阻6. 1. 1测量方法”中的有详细的介绍。相关专利有CN101158701A 高压系统电压及绝缘电阻测量电路，CN101603986A 车用高压电绝缘电阻测量电路，CN101324645A 混合动力车高压能量管理系统绝缘电阻测 算方法及装置。其工作原理通过测量并入标准电阻前、后直流母线与电底盘之间的电压变化，可 计算得到系统的绝缘电阻值。如图1所示，其中Gnd表示车辆电底盘；Rp动力电池正极与电底盘之间的绝缘电阻；1 动力电池负 极与电底盘之间的绝缘电阻；Vp动力电池正极与电底盘之间的电压；Vn动力电池负极与电 底盘之间的电压；RO标准电阻；S_P正极测量开关；S_N负极测量开关。在电动汽车上都会配置一组动力电池组，动力电池正极和负极与电底盘之间都会 存在一个绝缘电阻，分别是电阻Rp、1 ，正常情况下这两个阻值都比较大(例如大于10兆欧姆)。Vp和Vn就是这两个电阻对动力电池的分压值，是可以测量的。根据并入标准电阻 前后Vp和Vn值的变化可以求出绝缘电阻Rp、to的值。实际测量时分成两步，第一步，当开 关S_N、S_P全部断开时，测量并记录Vp和Vn值，第二步，闭合开关S_P (或开关S_N)，等于 在电阻Rp上并联了一个标准电阻R0，再次测量并记录Vp和Vn值，据此可以列方程求解电 阻Rp和1 的值。在标准“GB/T 18384. 1-2001车载储能装置6. 1动力蓄电池的绝缘电阻 6. 1. 1测量方法”中的有详细的推导过程。这种方法有以下缺陷A.不能响应动力电池内部对电底盘的类似短路故障。当动力电池内部与电底盘之 间发生类似短路故障时，无论测量开关处于断开或闭合位置，Vp和Vn值不会变化或变化很 小。因此这种方法不能准确测量这种故障工况下的绝缘电阻值。而这种工况是一种非常严 重的绝缘故障，这也是本方案的一个致命缺陷。B.对整车进行耐压测试(在高压与电底盘之间加3. 5KV高压)时，必须将这部分 电路断开。原因是方案中的测量开关一般采用光耦继电器，这种器件的耐压值有限，一般为 600V左右。C.测量过程中并入的标准电阻的阻值一般都小于1ΜΩ，对整车绝缘有一定影响。
技术实现思路
本技术解决的技术问题是，提供一种车用直流高压系统的绝缘电阻的测量装 置，使其可以响应高压系统任何部位出现的绝缘故障。本技术的技术解决方案是一种车用直流高压系统的绝缘电阻的测量装置，该测量装置与待测系统连接，用 于测量该待测系统的绝缘电阻；该待测系统包括一直流高压系统及一电底盘，该直流高压 系统与该电底盘之间具有等效绝缘电阻及等效泄漏电容；其中该测量装置包括有测量 信号发生器单元、取样电阻单元及MCU控制单元(Micro Control Unit)；所述测量信号发 生器单元、取样电阻单元均与MCU控制单元连接，该测量信号发生器单元的输出端连接该 待测系统的电底盘，该测量信号发生器单元产生的测量电流通过所述绝缘电阻及所述泄漏 电容流过该高压系统，通过该高压系统的正极及负极流回所述测量装置的取样电阻单元； 该MCU控制单元将所述取样电阻的电压信号进行A/D转换并计算所述绝缘电阻大小。如上所述的车用直流高压系统的绝缘电阻的测量装置，其中，该测量信号发生器 单元具有正负电源输入端及对应的与MCU控制单元相连的二控制信号输入端，通过MCU控 制单元的控制将输入电压(信号源电压)VA+、VA-变换成对称的方波脉冲电压测量信号并 输出，MCU控制单元控制该方波脉冲电压测量信号的脉冲宽度。如上所述的车用直流高压系统的绝缘电阻的测量装置，其中，所述测量装置的取 样电阻单元包括取样电阻以及与该直流高压系统的正极耦接的第一限流电阻及与其负极 耦接的第二限流电阻，且该第一限流电阻及第二限流电阻的另一端连接至该取样电阻，该 取样电阻的另一端与该测量装置的参考地连接。如上所述的车用直流高压系统的绝缘电阻的测量装置，其中，所述测量装置还包 括信号调理单元，该信号调理单元连接于所述取样电阻单元与所述MCU控制单元之间，该 信号调理单元测量该取样电阻上的电压信号，并将该被测信号处理成适于所述MCU控制单元进行AD转换的电压信号。如上所述的车用直流高压系统的绝缘电阻的测量装置，其中，所述信号调理单元 包括对被测信号进行低通滤波的一级或多级反馈低通滤波放大电路及将该被测信号处理 成所述MCU控制单元可进行AD转换的电压范围之内的电平偏移电路。如上所述的车用直流高压系统的绝缘电阻的测量装置，其中，所述测量装置还包 括采用DC/DC隔离高频开关变换方式的电源变换单元，该电源变换单元包括输入电源电 压、参考地及三组输出电源电压，所述三组输出电源分别提供至测量信号发生器、信号调理 电路以及MCU控制单元。如上所述的车用直流高压系统的绝缘电阻的测量装置，其中，所述电源变换单元 的输入电源电压(v+、v_)的幅值为12V或MV，用于提供至测量信号发生器的第一组输出电 压(VA+、VA_)的幅值为15V 60V，用于提供至信号调理电路的第二组输出电源电压(VB+、 VB-)的幅值为IOV 15V，用于提供至MCU控制单元的第三组输出电源电压(VC)为正电压， 其幅值为3. 3V 5V。如上所述的车用直流高压系统的绝缘电阻的测量装置，其中，所述MCU控制单元 计算出的绝缘电阻结果通过CAN接口、PWM本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种车用直流高压系统的绝缘电阻的测量装置，该测量装置与待测系统连接；该待测系统包括一直流高压系统及一电底盘，该直流高压系统与该电底盘之间具有等效绝缘电阻及等效泄漏电容；其特征在于：该测量装置包括有测量信号发生器单元、取样电阻单元及ＭＣＵ控制单元；所述测量信号发生器单元、取样电阻单元均与ＭＣＵ控制单元连接，该测量信号发生器单元的输出端连接该待测系统的电底盘，该测量信号发生器单元产生的测量电流通过所述绝缘电阻及所述泄漏电容流过该高压系统，通过该高压系统的正极及负极流回所述测量装置的取样电阻单元；该ＭＣＵ控制单元对取样电阻单元的电压信号进行Ａ／Ｄ转换并计算所述绝缘电阻大小。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：甄洪亮，
申请(专利权)人：河北深海电器有限公司，
类型：实用新型
国别省市：13[中国|河北]