一种高压直流绝缘监测装置及电动汽车的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种高压直流绝缘监测装置，用于实时监测高压直流母线对参考地的绝缘电阻值，包括：两个限流电阻、采样电阻、匹配电阻、信号发生单元、控制单元和电源单元；控制单元包括指令子单元、采样子单元和计算子单元；指令子单元用于输出控制指令至信号发生单元；信号发生单元用于在接收到所述控制指令后输出低频测量信号，该低频测量信号分别经由匹配电阻，和绝缘电阻及两个限流电阻后，再经由采样电阻流回信号发生单元；采样子单元用于对采样电阻上的电压信号进行模数转换；计算子单元用于对转换结果进行计算，并得出所述绝缘电阻值。相应地，提供一种电动汽车。本发明所述高压直流绝缘监测装置能够动态、实时地监测电动汽车绝缘性能。
【专利说明】一种高压直流绝缘监测装置及电动汽车
【技术领域】
[0001]本发明涉及高压直流系统绝缘监测【技术领域】，具体涉及一种高压直流绝缘监测装置，以及包括所述高压直流绝缘监测装置的电动汽车。
【背景技术】
[0002]在全球汽车工业面临金融危机、能源危机和环境保护等问题的巨大挑战下，发展电动汽车，实现汽车能源动力系统的电气化，推动传统汽车产业的战略转型，在国际上已经形成了广泛的共识。目前，我国已出台许多政策，扶持和引导电动汽车行业的快速发展，以加速提高国内电动汽车产业的竞争力，缩短其成熟期。
[0003]电动汽车是一种复杂的机电一体化产品，其包含很多高压部件，例如动力电池、电机、充电机、能量回收部件、压缩机以及其它由动力电池供电的部件，为保障使用安全，这些高压部件需具有良好的绝缘性能，虽然这些高压部件本身的绝缘特性在设计时就已经认真考虑，但由于车上工作环境比较恶劣，震动、酸碱气体的腐蚀、温度的变化以及湿度的变化等情况，都有可能造成动力电缆及其它高压部件的绝缘材料迅速老化甚至破损，极大地降低了其绝缘强度，严重危及人身安全。
[0004]以目前常见的锂电池为动力的电动汽车为例，为了达到其功率要求，锂电池动力汽车采用的是高压动力源，用于提供高压动力的动力电池由多个单体电池串联组成(即动力电池为多个单体电池串联形成的电池组),普通纯电动小客车的动力电池的总电压普遍高于100V，而纯电动大客车的动力电池的总电压更是高达500V，因此，一旦其高压部件出现绝缘问题，轻则影响整车驾驶性能，重则会造成高压部件损坏和人员伤亡，因此需要对电动汽车的绝缘情况进行监测，以确保乘客安全和整车的安全运行。
[0005]现有技术中，对电动汽车进行高压直流绝缘监测的较为成熟的技术方案只适用于静态监测，虽然其方案简单、成本较低，但由于无法实现动态监测，使其监测精度较低且容易受到整车阻抗网络干扰而出现误报问题。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种能够动态、实时地监测电动汽车绝缘性能的高压直流绝缘监测装置，以及包括所述高压直流绝缘监测装置的电动汽车。
[0007]解决本发明技术问题所采用的技术方案:
[0008]所述高压直流绝缘监测装置用于实时监测高压直流系统的直流母线对参考地的绝缘电阻值，其包括:两个限流电阻、采样电阻、匹配电阻、信号发生单元、控制单元和电源单元；所述控制单元包括指令子单元、采样子单元和计算子单元；
[0009]所述两个限流电阻串联在直流母线正负极之间；所述采样电阻的一端与两个限流电阻的串联节点相连，另一端与控制单元的采样子单元相连；所述匹配电阻的一端与两个限流电阻的串联节点相连，另一端连接至绝缘电阻与参考地相连的一端；所述信号发生单元的控制端与控制单元的指令子单元相连，输出端正极连接至绝缘电阻与参考地相连的一端，输出端负极连接至采样电阻与采样子单元相连的一端；所述电源单元用于分别为信号发生单元和控制单元供电；
[0010]所述控制单元的指令子单元用于输出控制指令至信号发生单元；所述信号发生单元用于在接收到所述控制指令后输出低频测量信号，该低频测量信号分别经由匹配电阻，和绝缘电阻及两个限流电阻后，再经由采样电阻流回信号发生单元；所述采样子单元用于对采样电阻上的电压信号进行模数转换，并将转换结果输出至计算子单元；所述计算子单元用于对采样子单元输出的所述转换结果进行计算，并得出所述绝缘电阻值。
[0011]优选地，所述信号发生单元输出的低频测量信号为正负对称的低频方波信号。
[0012]优选地，所述低频测量信号具有正半周期和负半周期；
[0013]所述计算子单元内预设有低频测量信号的正负半周期的峰-峰值；
[0014]或者，所述信号发生单元的控制端还与控制单元的采样子单元相连，所述信号发生单元还用于输出低频测量信号至采样子单元；所述采样子单元还用于对所述低频测量信号进行模数转换，并将转换结果输出至计算子单元；所述计算子单元还用于对采样子单元输出的所述转换结果进行计算，并得出低频测量信号的正负半周期的峰-峰值。
[0015]优选地，所述计算子单元计算得出的绝缘电阻值Rs为:
【权利要求】
1.一种高压直流绝缘监测装置，用于实时监测高压直流系统的直流母线对参考地的绝缘电阻值，其特征在于，包括:两个限流电阻、采样电阻、匹配电阻、信号发生单元、控制单元和电源单元；所述控制单元包括指令子单元、采样子单元和计算子单元； 所述两个限流电阻串联在直流母线正负极之间；所述采样电阻的一端与两个限流电阻的串联节点相连，另一端与控制单元的采样子单元相连；所述匹配电阻的一端与两个限流电阻的串联节点相连，另一端连接至绝缘电阻与参考地相连的一端；所述信号发生单元的控制端与控制单元的指令子单元相连，输出端正极连接至绝缘电阻与参考地相连的一端，输出端负极连接至采样电阻与采样子单元相连的一端；所述电源单元用于分别为信号发生单元和控制单元供电； 所述控制单元的指令子单元用于输出控制指令至信号发生单元；所述信号发生单元用于在接收到所述控制指令后输出低频测量信号，该低频测量信号分别经由匹配电阻，和绝缘电阻及两个限流电阻后，再经由采样电阻流回信号发生单元；所述采样子单元用于对采样电阻上的电压信号进行模数转换，并将转换结果输出至计算子单元；所述计算子单元用于对采样子单元输出的所述转换结果进行计算，并得出所述绝缘电阻值。
2.根据权利要求1所述的高压直流绝缘监测装置，其特征在于，所述信号发生单元输出的低频测量信号为正负对称的低频方波信号。
3.根据权利要求1所述的高压直流绝缘监测装置，其特征在于， 所述低频测量信号具有正半周期和负半周期； 所述计算子单元内预设有低频测量信号的正负半周期的峰-峰值； 或者，所述信号发生单元的控制端还与控制单元的采样子单元相连，所述信号发生单元还用于输出低频测量信号至采样子单元；所述采样子单元还用于对所述低频测量信号进行模数转换，并将转换结果输出至计算子单元；所述计算子单元还用于对采样子单元输出的所述转换结果进行计算`，并得出低频测量信号的正负半周期的峰-峰值。
4.根据权利要求3所述的高压直流绝缘监测装置，其特征在于，所述计算子单元计算得出的绝缘电阻值R。为:R AR R7.Rs=^——(I) K 2 式(I)中，&为匹配电阻值，Rm为采样电阻值,Ri为单个限流电阻值，λ为自然系数，且A = (K+-^)-JK,-K-)，其中，(H)为采样电阻上电压信号的正负半周期的峰-峰值电压差，(vs+-vs_)为低频测量信号的正负半周期的峰-峰值。
5.根据权利要求3所述的高压直流绝缘监测装置，其特征在于， 所述信号发生单元包括第一电阻、第二电阻、第一开关和第二开关；所述第一电阻、第一开关、第二开关和第二电阻依次串联在电源正负极之间，且第一开关与第二开关的串联节点为信号发生单元的输出端； 所述控制单元的指令子单元用于输出控制指令至第一开关和第二开关，以控制第一开关、第二开关闭合或断开；所述指令子单元在控制第一开关闭合、第二开关断开时，电源正极输出的电压信号依次经过第一电阻、第一开关后流至信号发生单元的输出端，对应形成低频测量信号的正半周期；所述指令子单元在控制第一开关断开、第二开关闭合时，电源负极输出的电压信号依次经过第二电阻、第二开关后流至信号发生单元的输出端，对应形成低频测量信号的负半周期。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的高压直流绝缘监测装置，其特征在于，所述高压直流绝缘监测装置还包括采样处理单元，其串联在采样电阻与控制单元的采样子单元之间，用于将采样电阻上的电压信号进行滤波处理后输出至采样子单元；所述电源单元还用于为采样处理单元供电。
7.根据权利要求1~5中任一项所述的高压直流绝缘监测装置，其特征在于，所述高压直流绝缘监测装置还包括隔离处理单元，其用于对电源单元进行隔离处理。
8.根据权利要求7所述的高压直流绝缘监测装置，其特征在于，所述隔离处理单元采用反激式DCDC变换器。
9.根据权利要求1~5中任一项所述的高压直流绝缘监测装置，其特征在于，每个所述限流电阻均包括多个串联的子电阻；任一个所述限流电阻还包括与其中多个串联子电阻之一并联的子电阻；所述高压直流绝缘监测装置还包括高压采样单元，其用于对该并联子电阻上的电压信号进行模数转换，并将转换结果输出至控制单元的计算子单元；所述计算子单元还用于对高压采样单元输出的所述转换结果进行计算，并得出高压直流系统的总电压。
10.根据权利要求1~5中任一项所述的高压直流绝缘监测装置，其特征在于，所述控制单元还包括报警子单元，其内预设有报警阈值；所述计算子单元还用于将其得出的所述绝缘电阻值输出至报警子单元；所述报警子单元用于将所述绝缘电阻值与所述报警阈值相比较，若比较结果为所述绝缘电阻值小于所述报警阈值，则报警。
11.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1~9中任一项所述的高压直流绝缘监测装置，所述高压直流绝缘监测装置用于实时监测电动汽车的高压直流系统中动力电池和电底盘之间的绝缘电阻值。
12.根据权利要求11所述的电动汽车，其特征在于，所述电动汽车为纯电动汽车、混合动力汽车或燃料电池汽车。
13.根据权利要求11所述的电动汽车，其特征在于，还包括整车控制单元，其内预设有报警阈值； 所述高压直流绝缘监测装置用于通过CAN总线将其得出的所述绝缘电阻值输出至整车控制单兀； 所述整车控制单元用于通过CAN总线接收所述高压直流绝缘监测装置输出的所述绝缘电阻值，并将所述绝缘电阻值与所述报警阈值相比较，若比较结果为所述绝缘电阻值小于所述报警阈值，则发送断开指令至主接触器，以切断高压电源，并报警。
【文档编号】G01R31/12GK103605056SQ201310590304
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】杨涛 申请人:奇瑞汽车股份有限公司