专利名称：一种车载动力电池的绝缘电阻检测器的制作方法
技术领域：
本实用新型公开一种车载动力电池的绝缘电阻检测器，属于新能源电动汽车技术领域。
背景技术：
电动汽车的能量主要来源于车载动力电池。由于动力电池一般都在几百伏以上， 如果发生意外漏电的情况，将直接威胁人身安全。因此，电动汽车需要一种能实时检测动力电池绝缘电阻的设备。同时，优秀的动力电池绝缘电阻检测方法也是评价一款电动汽车最重要的性能指标。传统的动力电池绝缘电阻检测方法只能判断出当前动力电池是否处于漏电状态，不能判断出动力电池是正极漏电还是负极漏电或者是双极同时漏电。而且也不能精确测量出动力电池的漏电程度。从而无法为驾驶员提供更加详细的绝缘信息，这无疑增加了行车的安全隐患，也不利于整个电动汽车行业的推广。
发明内容本实用新型公开一种车载动力电池的绝缘电阻检测器，它可以通过绝缘电阻采样电压的变化，确定当前动力电池的漏电状态，解决了传统的绝缘电阻检测无法定位漏电位置的问题。实时对动力电池正负母线与搭铁之间的绝缘电阻进行检测，并可以准确地测量出动力电池的正极、负极及双极对车身搭铁的绝缘电阻值。本实用新型的技术解决方案如下动力电池绝缘电阻检测装置主要由微控制器(MCU — Micro Control Unit)、正极绝缘开关电路、负极绝缘开关电路、运算放大电路、电压隔离电路、控制器局部网(CAN -Controller Area Network)收发器和LCD显示屏构成。其中，MCU的通用输入/输出 (GPIO-General Purpose Input Output)模块1，外接正极绝缘光耦继电器的控制端，MCU 的GPIO模块2，外接负极绝缘光耦继电器的控制端，MCU依据控制策略，选择导通逻辑，输出绝缘电阻采样电压。绝缘电阻采样电压再经运算放大电路处理后，进入电压隔离电路，做电压的隔离处理。最后，输入到MCU的模数转换(AD — Analog-to-Digital Converter)模块做电压采样。MCU会依据采样电压按照绝缘电阻检测算法，计算出当前动力电池的绝缘电阻值。MCU的通信模块，经过CAN收发器电平转换后，以报文的形式，把绝缘电阻值传送给BMS 使用。同时，MCU通过人机交互单元的LCD屏，把动力电池绝缘电阻值显示给驾驶员。本实用新型的具体结构如下正极绝缘开关电路主要由正极分压电路和正极绝缘光耦继电器组成。当正极绝缘光耦继电器的控制端VHP_KEY输出低电平时，继电器的1脚与2脚之间构成通路，从而继电器的7脚和8脚之间导通，电阻R(TR7与R16构成正极分压电路。7脚输出一个正极绝缘电阻采样电压值。负极绝缘开关电路主要由负极分压电路和负极绝缘光耦继电器组成。当负极绝缘光耦继电器的控制端VHN_KEY输出低电平时，继电器的3脚与4脚之间构成通路，从而继电器的5脚和6脚之间导通，电阻R8 R15与R17构成负极分压电路。6脚输出一个负极绝缘电阻采样电压值。运算放大电路主要由运算放大器和电源模块1组成。电源模块1输入端+Vin接 12V，-Vin接AGND ；输出端GND接DGND即车身搭铁，-12V接运算放大器的-Vs，+12V接运算放大器的+Vs，为运算放大器提供双电源供给。运算放大器的+IN接光耦继电器的7脚，-IN 接光耦继电器的6脚，绝缘电阻采样电压通过这两个引脚输入到运算放大器。运算放大器的输出端REF接AGND，Vout输出到电压隔离电路。运算放大器的1脚和8脚空接，表示之间的电阻无穷大，以此确定放大倍数。电压隔离电路主要由电源模块1、电源模块2和电压隔离芯片共同组成。其中电源模块1是复用电源模块，它同时为运算放大器和电压隔离芯片的输入端提供电源供给； 它的输出端GND接DGND，-12V接Vsl-，+12V接Vsl+。电源模块2为电压隔离芯片的输出端提供电源，它的输入端与电源模块1接法相同。输出端GND接DGND，-12V接Vs2_，+12V 接Vs2+。电压隔离芯片的输入端与运算放大器相连接，输出端Vout与MCU的ADl相连供 MCU采样，GND与AGND相连。电压隔离芯片可以使动力电池输出的高电压信号不会对输入给MCU的低电压采样信号产生影响。 MCU的CAN通信模块的信号接收管脚CAN_RXD和信号发送管脚CAN_T)(D与CAN收发器的信号接收管脚RXD和信号发送管脚T)(D相连接，完成CAN总线的TTL电平传输；CAN 收发器的CANH端和CANL端与BMS的CAN总线接口 CANH端和CANL端相连，完成CAN总线的差分电平传输，这样就实现了 TTL电平与差分电平的转换。LCD 显示屏由 MCU 的串行外设接口(SPI — krial Peripheral Interface)
来驱动。MCU的芯片选择CS、串行时钟SCK、主出从入M0SI、主入从出MISO引脚连接分别与 IXD显示屏CS、CLK、MISO、MOSI引脚连接；IXD的数据显示，由M⑶通过查表的方式解码实现。动力电池绝缘电阻检测装置按照以下控制方法，绝缘电阻检测功能(1).选通正极绝缘开关电路，选通负极绝缘开关电路。记录此时的采样电压为 VI.如果R0 R7的阻值为200K, R16为1K，则此时的Vl为正负母线之间总电压的1/100。(2).选通正极绝缘开关电路，关断负极绝缘开关电路。记录此时的采样电压为 V2.如果R8 R15的阻值为200K，R17为1K，则此时的V2为负母线与搭铁(DGND)之间电压的1/100。(3).关断正极绝缘开关电路，选通负极绝缘开关电路。记录此时的采样电压为 V3.此时的V3为负母线与搭铁(DGND)之间电压的1/100。实现上述控制逻辑的真值表如下所示
GPIOlGPI02Vl低电平低电平V2低电平高电平V3高电平高电平 (4).计算绝缘电阻[0022]按下列公式计算绝缘电阻，其中Rp为正极对搭铁的绝缘电阻，to为负极对搭铁的绝缘电阻。Kp=V2/(Vl-V2)；Kn=V3/(Vl-V3)；Rp=(I-Kp^Kn) *R/ (Kn+Kp*Kn)；Rn=(I-Kp^Kn)*R/(Kp+Kp*Kn)；本实用新型的积极效果在于可以实时对动力电池的正负母线做绝缘检测，判断绝缘状态，计算绝缘电阻值。有效地解决传统绝缘电阻检测装置不能判断出是正极漏电还是负极漏电或者是双极同时漏电的问题。同时，可以精确测量出当前动力电池的漏电程度。 友好的人机接口，可以给驾驶员以准确的提示，杜绝了因绝缘电阻检测不精确带来的安全
隐患 ο
图1为本实用新型结构框图；图2为本实用新型电路原理图。
具体实施方式
实施例1如图1所示动力电池绝缘电阻检测装置主要由微控制器(MCU - Micro Control Unit)、正极绝缘开关电路、负极绝缘开关电路、运算放大电路、电压隔离电路、控制器局部网(CAN — Controller Area Network)收发器和IXD显示屏构成。其中，MCU的通用输入/输出(GPI0 — General Purpose Input Output)模块1，外接正极绝缘光耦继电器的控制端， MCU的GPIO模块2，外接负极绝缘光耦继电器的控制端，MCU依据控制策略，选择导通逻辑， 输出绝缘电阻采样电压。绝缘电阻采样电压再经运算放大电路处理后，进入电压隔离电路， 做电压的隔离处理。最后，输入到MCU的模数转换(AD — Analog-to-Digital Converter) 模块做电压采样。MCU会依据采样电压按照绝缘电阻检测算法，计算出当前动力电池的绝缘电阻值。MCU的通信模块，经过CAN收发器电平转换后，以报文的形式，把绝缘电阻值传送给 BMS使用。同时，MCU通过人机交互单元的IXD屏，把动力电池绝缘电阻值显示给驾驶员。实施例2如图2所示正极绝缘开关电路主要由正极分压电路和正极绝缘光耦继电器组成。当正极绝缘光耦继电器的控制端VHP_KEY输出低电平时，继电器的1脚与2脚之间构成通路，从而继电器的7脚和8脚之间导通，电阻R(TR7与R16构成正极分压电路。7脚输出一个正极绝缘电阻采样电压值。负极绝缘开关电路主要由负极分压电路和负极绝缘光耦继电器组成。当负极绝缘光耦继电器的控制端VHN_KEY输出低电平时，继电器的3脚与4脚之间构成通路，从而继电器的5脚和6脚之间导通，电阻R8 R15与R17构成负极分压电路。6脚输出一个负极绝缘电阻采样电压值。运算放大电路主要由运算放大器和电源模块1组成。电源模块1输入端+Vin接 12V，-Vin接AGND ；输出端GND接DGND即车身搭铁，-12V接运算放大器的-Vs，+12V接运算放大器的+Vs，为运算放大器提供双电源供给。运算放大器的+IN接光耦继电器的7脚，-IN 接光耦继电器的6脚，绝缘电阻采样电压通过这两个引脚输入到运算放大器。运算放大器的输出端REF接AGND，Vout输出到电压隔离电路。运算放大器的1脚和8脚空接，表示之间的电阻无穷大，以此确定放大倍数。电压隔离电路主要由电源模块1、电源模块2和电压隔离芯片共同组成。其中电源模块1是复用电源模块，它同时为运算放大器和电压隔离芯片的输入端提供电源供给； 它的输出端GND接DGND，-12V接Vsl-，+12V接Vsl+。电源模块2为电压隔离芯片的输出端提供电源，它的输入端与电源模块1接法相同。输出端GND接DGND，-12V接Vs2_，+12V 接Vs2+。电压隔离芯片的输入端与运算放大器相连接，输出端Vout与MCU的ADl相连供 MCU采样，GND与AGND相连。电压隔离芯片可以使动力电池输出的高电压信号不会对输入给MCU的低电压采样信号产生影响。MCU的CAN通信模块的信号接收管脚CAN_RXD和信号发送管脚CAN_T)(D与CAN收发器的信号接收管脚RXD和信号发送管脚T)(D相连接，完成CAN总线的TTL电平传输；CAN 收发器的CANH端和CANL端与BMS的CAN总线接口 CANH端和CANL端相连，完成CAN总线的差分电平传输，这样就实现了 TTL电平与差分电平的转换。LCD 显示屏由 MCU 的串行外设接口(SPI — krial Peripheral Interface)
来驱动。MCU的芯片选择CS、串行时钟SCK、主出从入M0SI、主入从出MISO引脚连接分别与 IXD显示屏CS、CLK、MISO、MOSI引脚连接；IXD的数据显示，由M⑶通过查表的方式解码实现。
权利要求1. 一种车载动力电池的绝缘电阻检测器，其特征在于由微控制器、正极绝缘开关电路、负极绝缘开关电路、运算放大电路、电压隔离电路、控制器局部网收发器和IXD显示屏构成；其中，微控制器的通用输入/输出模块，外接正极绝缘光耦继电器的控制端，微控制器的GPIO模块，外接负极绝缘光耦继电器的控制端，输出绝缘电阻采样电压；绝缘电阻采样电压再经运算放大电路接电压隔离电路；微控制器的通信模块，经过CAN收发器电平转换后，以报文的形式，把绝缘电阻值传送给BMS ；微控制器与人机交互单元的LCD屏连接显示动力电池绝缘电阻值。
专利摘要本实用新型提供一种车载动力电池的绝缘电阻检测器，由微控制器、正极绝缘开关电路、负极绝缘开关电路、运算放大电路等构成；微控制器的通用输入/输出模块，外接正极绝缘光耦继电器的控制端，微控制器的GPIO模块，外接负极绝缘光耦继电器的控制端，输出绝缘电阻采样电压；绝缘电阻采样电压再经运算放大电路接电压隔离电路；微控制器的通信模块，经过CAN收发器电平转换后，以报文的形式，把绝缘电阻值传送给BMS；微控制器与人机交互单元的LCD屏连接显示动力电池绝缘电阻值。优点为有效地解决传统绝缘电阻检测装置不能判断出是正极漏电还是负极漏电或者是双极同时漏电的问题。可以精确测量出当前动力电池的漏电程度。
文档编号G01R31/36GK202133761SQ201120174840
公开日2012年2月1日 申请日期2011年5月29日 优先权日2011年5月29日
发明者吴畏, 姜鹏, 朱庆林, 董冰, 黄敏 申请人:启明信息技术股份有限公司