一种纯电动汽车动力电池的绝缘电阻检测电路的制作方法

本实用新型涉及电动汽车技术领域，具体涉及一种纯电动汽车动力电池的绝缘电阻检测电路。

背景技术：

面对日趋严重的能源短缺与环境污染问题，新型车辆的开发利用越来越受到各国政府的高度重视。在这种背景下，清洁无污染、零排放的纯电动汽车成为当今最有发展前途的交通工具之一。纯电动汽车的能量来源于动力电池，目前纯电动汽车动力电池的电压范围大多数在直流300—700V之间，300—700V的高压如果存在绝缘故障，会导致很严重的安全问题，因此，绝缘电阻的检测变得尤为重要。

目前的纯电动汽车大多利用动力电池本身的高压配合检测电阻来检测绝缘电阻，这种方法在检测负载正极对汽车底盘的绝缘电阻以及负载负极对汽车底盘的绝缘电阻时，需要将母线上的主正继电器K1和主负继电器K2闭合，存在一定的危险性。因此，有必要研究一种不依赖于动力电池高压、可以在主正继电器K1和主负继电器K2断开的情况下，检测负载正极对汽车底盘的绝缘电阻以及负载负极对汽车底盘的绝缘电阻的检测电路；从而提高检测过程的安全性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种安全性高的纯电动汽车动力电池绝缘电阻检测电路。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种纯电动汽车动力电池的绝缘电阻检测电路，包括电池负载电路和绝缘检测电路，所述电池负载电路包括依次连接构成回路的动力电池、主正继电器K1、负载、主负继电器K2；所述绝缘检测电路包括依次连接的电容Cs、采样电阻Rs2、方波发生器Vp，所述方波发生器Vp远离电阻采样电阻Rs2的一端与汽车底盘连接，所述电容Cs远离采样电阻Rs2的一端设置并联的开关S2和S4；所述开关S2与主正继电器K1的负载端连接，所述开关S4与主负继电器K2的负载端连接；所述绝缘检测电路设置采集采样电阻Rs2两端电压的信号采集处理模块，所述信号采集处理模块与微处理器连接。

优选的，所述绝缘检测电路还包括依次连接的检测电阻Rt1、采样电阻Rs1、采样电阻Rs3、检测电阻Rt3；所述检测电阻Rt1远离采样电阻Rs1的一端通过开关S1与主正继电器K1的电池端连接，所述检测电阻Rt3远离采样电阻Rs3的一端通过开关S3与主负继电器K2的电池端连接；所述采样电阻Rs1与采样电阻Rs3之间设置与汽车底盘连接的导线；所述信号采集处理模块通过导线分别连接到检测电阻Rt1与采样电阻Rs1之间、采样电阻Rs3与检测电阻Rt3之间、电容Cs与采样电阻Rs2之间。

本实用新型的有益效果集中体现在，本实用新型设置了依次连接的电容Cs、采样电阻Rs2、方波发生器Vp，方波发生器Vp远离采样电阻Rs2的一端与汽车底盘连接，电容Cs远离采样电阻Rs2的一端设置并联的开关S2和S4，开关S2与主正继电器K1的负载端、也就是负载的正极连接，开关S4与主负继电器K2的负载端、也就是负载的负极连接。将负载正极对汽车底盘的绝缘电阻定义为Rp2，将负载负极对汽车底盘的绝缘电阻定义为Rn2。当开关S2闭合、S4断开时，绝缘电阻Rp2、电容Cs、采样电阻Rs2、方波发生器Vp通过汽车底盘串联形成回路；方波发生器Vp会周期性的发出信号，信号采集处理模块会采集采样电阻Rs2的电压信号Vs2，进行A/D转换后发送给微控制器，微控制器对接收到的电压信号Vs2进行运算处理，利用电容充放电法即可计算出绝缘电阻Rp2。当开关S2断开、S4闭合时，微控制器以同样的原理和方法计算出绝缘电阻Rn2。本实用新型在检测负载正极对汽车底盘的绝缘电阻以及负载负极对汽车底盘的绝缘电阻时，无需闭合主正继电器K1和主负继电器K2，不需要利用动力电池的高压，提高了检测过程的安全性，具有推广使用的价值。

附图说明

图1是绝缘检测电路的连接示意图；

图2是电池负载电路的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图1～2进一步阐述本实用新型。为了更好的阐明本实用新型，将动力电池正极对汽车底盘的绝缘电阻定义为Rp1，将动力电池负极对汽车底盘的绝缘电阻定义为Rn1，将负载正极对汽车底盘的绝缘电阻定义为Rp2，将负载负极对汽车底盘的绝缘电阻定义为Rn2。

一种纯电动汽车动力电池的绝缘电阻检测电路，包括电池负载电路和绝缘检测电路，所述电池负载电路包括依次连接构成回路的动力电池、主正继电器K1、负载、主负继电器K2；所述绝缘检测电路包括依次连接的电容Cs、采样电阻Rs2、方波发生器Vp，所述方波发生器Vp远离电阻采样电阻Rs2的一端与汽车底盘连接；应当理解的是，所述方波发生器Vp在启动状态下可以周期性的发出方波信号。所述电容Cs远离采样电阻Rs2的一端设置并联的开关S2和S4；所述开关S2与主正继电器K1的负载端连接，所述开关S4与主负继电器K2的负载端连接；应当理解的是，电容Cs远离采样电阻Rs2的一端分别与主正继电器K1的负载端、主负继电器K2的负载端连接，电容Cs与主正继电器K1负载端之间设置开关S2，电容Cs与主负继电器K2负载端之间设置开关S4。所述绝缘检测电路设置采集采样电阻Rs2两端电压的信号采集处理模块，所述信号采集处理模块与微处理器连接；应当理解的是，所述微处理器还可以控制主正继电器K1、主负继电器K2、开关S2、开关S4的开闭，以及方波发生器Vp的开关。

进一步地，所述绝缘检测电路还包括依次连接的检测电阻Rt1、采样电阻Rs1、采样电阻Rs3、检测电阻Rt3；所述检测电阻Rt1远离采样电阻Rs1的一端通过开关S1与主正继电器K1的电池端连接，所述检测电阻Rt3远离采样电阻Rs3的一端通过开关S3与主负继电器K2的电池端连接；所述采样电阻Rs1与采样电阻Rs3之间设置与汽车底盘连接的导线。所述信号采集处理模块通过导线分别连接到检测电阻Rt1与采样电阻Rs1之间、采样电阻Rs3与检测电阻Rt3之间、电容Cs与采样电阻Rs2之间；应当理解的是，当开关S1闭合，开关S2、S3、S4断开时，信号采集处理模块用于采集采样电阻Rs1两端电压；当开关S2闭合，开关S1、S3、S4断开时，信号采集处理模块用于采集采样电阻Rs2两端电压；当开关S3闭合，开关S1、S2、S4断开时，信号采集处理模块用于采集采样电阻Rs3两端电压；当开关S4闭合，开关S1、S2、S3断开时，信号采集处理模块用于采集采样电阻Rs2两端电压。

下面阐述本实用新型的实施方式，绝缘电阻Rp2与绝缘电阻Rn2的检测方法如下：断开主正继电器K1和主负继电器K2，闭合开关S2，断开开关S1、S3、S4；此时，方波发生器Vp、采样电阻Rs2、电容Cs、绝缘电阻Rp2串联形成回路，方波发生器Vp会周期性的发出信号，信号采集处理模块会采集采样电阻Rs2两端的电压信号Vs2，进行A/D转换后发送给微控制器，微控制器对接收到的电压信号Vs2进行运算处理，利用电容充放电法即可计算出绝缘电阻Rp2。接着断开开关S2，闭合开关S4；此时，方波发生器Vp、采样电阻Rs2、电容Cs、绝缘电阻Rn2串联形成回路，方波发生器Vp会周期性的发出信号，信号采集处理模块会采集采样电阻Rs2的电压信号Vs4，进行A/D转换后发送给微控制器，微控制器对接收到的电压信号Vs4进行运算处理，利用电容充放电法即可计算出绝缘电阻Rn2。本实用新型无需闭合主正继电器K1和主负继电器K2，也不需要借用动力电池的高压，就可以检测负载正极对汽车底盘的绝缘电阻以及负载负极对汽车底盘的绝缘电阻，提高了检测过程的安全性，具有推广使用的价值。

进一步地，绝缘电阻Rp1与绝缘电阻Rn1的检测方法如下：断开主正继电器K1和主负继电器K2，闭合开关S1，断开开关S2、S3、S4；此时，动力电池、绝缘电阻Rp1、绝缘电阻Rn1串联形成回路，采样电阻Rs1与检测电阻Rt1串联后再与绝缘电阻Rp1并联；信号采集处理模块采集采样电阻Rs1两端的电压信号Vs1，进行A/D转换后发送给微处理器；微处理器会生成一个包含动力电池电压、绝缘电阻Rp1、绝缘电阻Rn1、采样电阻Rs1、检测电阻Rt1、采样电压Vs1的方程式a，其中，绝缘电阻Rp1和绝缘电阻Rn1未知，其余为已知量。接着断开开关S1，闭合开关S3；此时，动力电池、绝缘电阻Rp1、绝缘电阻Rn1串联形成回路，采样电阻Rs3与检测电阻Rt3串联后再与绝缘电阻Rn1并联；信号采集处理模块采集采样电阻Rs3两端的电压信号Vs3，进行A/D转换后发送给微处理器，微处理器会生成一个包含动力电池电压、绝缘电阻Rp1、绝缘电阻Rn1、检测电阻Rt3、采样电阻Rs3、采样电压Vs3的方程式b，其中，绝缘电阻Rp1和绝缘电阻Rn1未知，其余为已知量。微处理器联立方程式a与方程式b，经过运算处理，即可分别算出绝缘电阻Rp1与绝缘电阻Rn1。

进一步地，所述微处理器会对测得的绝缘电阻Rp1、绝缘电阻Rp2、绝缘电阻Rn1和绝缘电阻Rn2中最小的一个进行判定，以判断有无绝缘故障，判定标准为绝缘电阻值除以动力电池的最大工作电压不小于500Ω/V；微控制器会在确定无绝缘故障后闭合主正继电器K1和主负继电器K2，进行整车高压上电，从而保证电动汽车的安全性。若存在绝缘故障，微控制器则会对绝缘故障发生的区域进行定位，以便于后续的维修处理。

进一步地，本实用新型还会在电动汽车使用过程中，实时监测整个电池负载电路对汽车底盘的绝缘电阻Rp，绝缘电阻Rp等同于绝缘电阻Rp1、Rp2、Rn1、Rn2并联后形成的电阻。此时，主正继电器K1和主负继电器K2闭合，开关S2闭合，开关S1、S3、S4断开；绝缘电阻Rp1、Rp2、Rn1、Rn2并联形成绝缘电阻Rp，绝缘电阻Rp与电容Cs、采样电阻Rs2、方波发生器Vp串联形成回路，方波发生器Vp会周期性的发出信号，信号采集处理模块会采集采样电阻Rs2两端的电压信号Vs，进行A/D转换后发送给微控制器，微控制器对接收到的电压信号Vs进行运算处理，利用电容充放电法即可计算出绝缘电阻Rp。若绝缘电阻Rp与当前实际工作电压的比值大于等于500Ω/V，则判定无绝缘故障；若绝缘电阻Rp与当前实际工作电压的比值小于500Ω/V、大于等于300Ω/V，则通过限制动力电池的输出电压来对电动汽车的功率进行限定，限定功率为最大功率的50％；若绝缘电阻Rp与当前实际工作电压的比值小于300Ω/V、大于等于50Ω/V，则将电动汽车功率限定为最大功率的30％；若绝缘电阻Rp与当前实际工作电压的比值小于50Ω/V，则需要立即停车，电动汽车可跛行到路边。若出现通讯故障、无法对绝缘电阻进行监测，则通过仪表对用户发出提醒。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。