一种电动汽车高压绝缘故障定位装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电动汽车高压绝缘故障定位装置，包括低频脉冲信号发生器、高频脉冲信号发生器、第一运算放大器、选择开关、第二运算放大器和采样电路；采样电路包括第一支路、第二支路和第五电阻，第一支路的一端连接于电动汽车高压电池的一电极，第二支路的一端连接于所述高压电池的另一电极，第一支路和第二支路的另一端并联连接后连接第五电阻的一端；第一运算放大器的一输入端通过选择开关连接于高压电池的正极或负极，第二运算放大器的一输入端连接于第一支路与第二支路的并联连接点。本电动汽车高压绝缘故障定位装置结构简单，可检测电动汽车的绝缘电阻以及对绝缘故障定位。
【专利说明】
一种电动汽车高压绝缘故障定位装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及电动汽车安全检测领域，特别是涉及一种电动汽车高压绝缘故障 定位装置。
【背景技术】
[0002] 目前，市面上常见的电动汽车绝缘监测设备主要用母线端电压法和低频信号注入 法两种。专利〇呢034224221]、0附011587014、0附016039864均公开了一种基于母线端电压法 的高压系统绝缘电阻的监测系统，利用电桥法，通过高压正负两边的继电器开关，的闭合关 断的3种组合状态测量正负绝缘电阻值，母线端电压法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，可计算得到系统的绝缘电阻值，但工作比较不可靠，对高压系统要 求较高(包括电压值，稳定性等），不能响应高压电池内部对地短接故障。专利CN102749562A 公开了采用低频信号法的测量方式，利用低频信号测试并联绝缘电阻值，低频信号注入法 在系统直流母线与底盘之间注入低频交流信号，低频信号可以自动适应系统漏电容和绝缘 电阻的大小，测量精度较高，可靠性较高，对高压系统要求低，但是存在只能测试并联绝缘 电阻值，不能测试高压电压，无法定位故障点等问题。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型要解决的技术问题，提供一种便于检测绝缘电阻以及确定高压绝缘故 障位置的电动汽车高压绝缘故障定位装置。
[0004] 本实用新型是这样实现的：
[0005] -种电动汽车高压绝缘故障定位装置，包括低频脉冲信号发生器、高频脉冲信号 发生器、第一运算放大器、选择开关、第二运算放大器、采样电路和处理器单元；
[0006] 所述低频脉冲信号发生器用于对汽车车壳注入低频脉冲信号；
[0007] 所述高频脉冲信号发生器用于对汽车车壳注入高频脉冲信号；
[0008] 所述采样电路包括由第一电阻和第二电阻串联而成的第一支路、由第三电阻和第 四电阻串联而成的第二支路和第五电阻，所述第一支路的一端连接于电动汽车高压电池的 一电极，第二支路的一端连接于所述高压电池的另一电极，第一支路和第二支路的另一端 并联连接后连接第五电阻的一端，第五电阻的另一端接地；
[0009] 所述第一运算放大器的一输入端通过所述选择开关连接于高压电池的正极或连 接于高压电池的负极，所述第二运算放大器的一输入端连接于第一支路与第二支路的并联 连接点；
[0010]所述第一运算放大器和第二运算放大器的输出端分别连接于所述处理器单元。
[0011] 进一步的，所述处理器单元为ARM处理器或DSP处理器。
[0012] 进一步的，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻的阻值相等。
[0013] 进一步的，所述低频脉冲信号发生器的输出电压为±40V频率为0.1Hz。
[0014] 进一步的，所述高频脉冲信号发生器的输出电压为0-20V频率为1MHz。
[0015] 本实用新型具有如下优点:本实用新型电动汽车高压绝缘故障定位装置包括低频 脉冲信号发生器、高频脉冲信号发生器、第一运算放大器、第二运算放大器、采样电路和处 理器单元，根据所述第一运算放大器和第二运算放大器的输出电压不仅可得到电动汽车车 壳对高压电池正负极绝缘电阻，并且，电波在线缆中的传播速度，和反射波的时间，还可对 绝缘故障点进行计算定位，提高了故障排除与维修的效率。
【附图说明】
[0016] 图1为本实用新型实施方式电动汽车高压绝缘故障定位装置的电路原理图。
【具体实施方式】
[0017] 为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施 方式并配合附图详予说明。
[0018] 请参阅图1，为本实用新型实施方式电动汽车高压绝缘故障定位装置的电路原理 图。该电动汽车高压绝缘故障定位装置，包括低频脉冲信号发生器（图1中的低频信号）、高 频脉冲信号发生器（图1中的高频信号）、第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、二选一选 择开关S1、采样电路（图1中的R1~R4)和处理器单元（图1中未体现出）。其中，Rv为虚拟电阻 即为绝缘电阻。
[0019] 所述低频脉冲信号发生器用于对汽车车壳注入低频脉冲信号，低频脉冲信号发生 器的输出电压为± 40V频率为0.1Hz;所述高频脉冲信号发生器用于产生高频信号并注入至 汽车车壳上，高频脉冲信号发生器的输出电压为0-20V频率为1MHz，图1中的箭头方向为低 频信号流动方向。
[0020] 所述采样电路包括由第一电阻R1和第二电阻R2串联而成的第一支路，由第三电阻 R3和第四电阻R4串联而成的第二支路和第五电阻Rh，所述第一支路的一端连接于电动汽车 高压电池的正极，第二支路的一端连接于所述高压电池的负极，第一支路和第二支路的另 一端并联连接后连接第五电阻Rh。
[0021 ]所述第一运算放大器U1的一输入端连接于二选一选择开关S1的固定输出端，选择 开关S1-选择输入端连接于高压电池的正极，另一选择输入端连接于高压电池的负极，通 过所述选择开关S1可选择第一运算放大器U1的输入端是连接于高压电池的正极或负极;所 述第二运算放大器U2的一输入端连接于第一支路与第二支路的并联连接点。
[0022]所述第一运算放大器U1和第二运算放大器U2的输出端分别连接于所述处理器单 元。其中，所述处理器单元用于对第一运算放大器U1和第二运算放大器U2的输出信号进行 分析处理。在本实施方式中，所述处理器单元为ARM处理器，在其他实施方式中，所述处理器 单元可以是单片机或DSP。优选的，所述第一运算放大器U1和第二运算放大器U2使用TI公司 0ΡΑ系列精密运算放大器。
[0023] 在本实施方式中，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻的阻值相等，并 且所述第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻为允许误差为1%的高精度电阻。
[0024] 本实用新型电动汽车高压绝缘故障定位装置所采用的技术方案是一种基于低频 脉冲信号注入的绝缘检测方法，其采用低频脉冲信号注入检测整车绝缘性能，当脉冲信号 注入时开始绝缘监测，通过采集回路的电压变化可以计算出高压正负对车壳地的绝缘电阻 以及高压正负极之间是否发生短路故障的检测。
[0025]首先从低频脉冲信号发生器产生一个低频信号幅值为VI，通过连接线注入车壳 地，方向为图1中箭头表示的电流方向，通过虚拟电阻Rv导入到高压的正负极上，再经过R1、 R2和R3、R4(此处4个电阻值相等)最后在Rh处进行分压并采集电压，通过第二运算放大器U2 运放电路处理后，进入处理器单元(CPU)得到采样电压V2。通过公式Rv={(Vl/V2)*Rh-[(Rl +R2)* (R3+R4) ]/ [ (R1+R2) + (R3+R4) ]-Rh}计算得到虚拟电阻Rv的电阻值即为绝缘电阻。当 出现绝缘阻值异常的时候(低于最小阈值或者高于最大阈值），则断开高压电池，同时关闭 低频脉冲信号，并让高频脉冲信号发生器开始工作，通过选择开关S1选择对高压负极母线 或者正极母线进行故障定位，通过第一运算放大器U1进行电压采样分析，根据公式:L = 0.5 υ*ΔΤ可以计算得到故障位置，其中u为电波在线缆中的传播速度，ΔΤ为反射波的时间。又 因为公式：
[0027] 其中C为光速，ε为绝缘材料相对介电常数，μ为绝缘材料相对磁导率。根据这些可 以得到高压线束确定以后υ是一个固定值。又根据反射系数ρ = (ΖΧ-Ζο)/(ΖΧ+Ζο)其中Ζχ为故 障处特征阻抗，Ζ0为无故障处特征阻抗。当故障为短路故障是Ζχ小于Ζο得到反射系数为-1 到0之间反射波小于入射波，反之当故障为短开路故障是Ζχ大于Ζο得到反射系数为0到1之 间反射波小大于入射波。根据以上公式可以通过采样波形数据得到高压线束故障类型及故 障位置。
[0028] 以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是 利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效形状或结构变换，或直接或间接运用在其他 相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【主权项】
1. 一种电动汽车高压绝缘故障定位装置，其特征在于，包括低频脉冲信号发生器、高频 脉冲信号发生器、第一运算放大器、选择开关、第二运算放大器、采样电路和处理器单元； 所述低频脉冲信号发生器用于对汽车车壳注入低频脉冲信号； 所述高频脉冲信号发生器用于对汽车车壳注入高频脉冲信号； 所述采样电路包括由第一电阻和第二电阻串联而成的第一支路、由第三电阻和第四电 阻串联而成的第二支路和第五电阻，所述第一支路的一端连接于电动汽车高压电池的一电 极，第二支路的一端连接于所述高压电池的另一电极，第一支路和第二支路的另一端并联 连接后连接第五电阻的一端，第五电阻的另一端接地； 所述第一运算放大器的一输入端通过所述选择开关连接于高压电池的正极或连接于 高压电池的负极，所述第二运算放大器的一输入端连接于第一支路与第二支路的并联连接 占 . 所述第一运算放大器和第二运算放大器的输出端分别连接于所述处理器单元。2. 根据权利要求1所述的电动汽车高压绝缘故障定位装置，其特征在于，所述处理器单 元为ARM处理器或DSP处理器。3. 根据权利要求1所述的电动汽车高压绝缘故障定位装置，其特征在于，所述第一电 阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻的阻值相等。4. 根据权利要求1所述的电动汽车高压绝缘故障定位装置，其特征在于，所述低频脉冲 信号发生器的输出电压为± 40V频率为0.1Hz。5. 根据权利要求1所述的电动汽车高压绝缘故障定位装置，其特征在于，所述高频脉冲 信号发生器的输出电压为0-20V频率为1MHz。
【文档编号】G01R27/02GK205643517SQ201620512045
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】陈华聪, 戴少洪, 雷学国
【申请人】福建万润新能源科技有限公司