一种车载电池管理系统的绝缘检测电路及其工作方法与流程

本发明涉及新能源bms管理系统，具体涉及一种车载电池管理系统的绝缘检测电路及其工作方法。

背景技术：

1、随着电动汽车行业的快速发展，新能源汽车高压绝缘检测要求不断提升，对电路的设计成本要求也不断增加，随着以往电路暴露出的检测电路冗杂，检测精度不足，电压波动时计算不精准，电路设计成本高等问题，对电路设计提出了新的挑战。

2、在现有技术中，多采用平衡桥的方法进行绝缘检测，这个电路需要固定臂和投切臂，还需要2个隔离光耦进行控制，电阻选型也有要求，不仅占用空间，而且成本很高，电阻发热量大，电压采集通过隔离运放等方式实现，同步带来抗扰性差，辐射超标，采集不同步等问题，作为地平面切换的继电器也存在成本高，切换电压低的问题。

3、为了解决这个问题，我们设计了一种车载电池管理系统的绝缘检测电路，从而解决了这个问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在上述技术问题，本发明提供一种车载电池管理系统的绝缘检测电路及其工作方法，降低pcb空间，提高pcb利用率；低成本实现绝缘电路投切；不再使用隔离电源；实现采样同步，提高绝缘检测精确性；增强采集滤波和采集精准度，提高绝缘检测精度；提升系统采集电阻阻抗，降低发热量；实现高低压之间2500vac耐压测试实现。

2、为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、一种车载电池管理系统的绝缘检测电路，其包括低压处理器、spi隔离器、电池系统、高压模拟前端、电阻网络、控制网络、采集网络以及旁路网络，所述电阻网络包括第一电阻网络、第二电阻网络、第三电阻网络、第四电阻网络、第五电阻网络以及第六电阻网络，所述控制网络包括第一控制网络以及第二控制网络，所述采集网络包括第一采集网络、第二采集网络以及第三采集网络；其中，

4、低压处理器，负责绝缘电路控制和计算，且直接控制所述第二控制网络；

5、spi隔离器，负责所述低压处理器和所述高压模拟前端通讯的桥梁连接；

6、电池系统，对该车载电池管理系统的绝缘检测电路进行供电；

7、高压模拟前端，采集所述电池系统的单体采集，从电池单体供电，且负责所述第二采集网络的电压采集和基准提供，以及所述第一控制网络的驱动；

8、第一电阻网络，由多个电阻串并联而成，连接电池系统的总正；

9、第二电阻网络，其阻值与第一电阻网络相等，由多个电阻串并联而成，串联在所述第一控制网络和所述第二控制网络之间；

10、第三电阻网络，其阻值和所述第四电阻网络阻值之和等于所述第一电阻网络和所述第二电阻网络的阻值之和，保证绝缘静止时该车载电池管理系统的绝缘检测电路的阻抗平衡；

11、第四电阻网络，采样电阻网络，其分压信号经过所述第一采集网络和所述第二采集网络处理后由所述高压模拟前端进行采样；

12、第五电阻网络，由多个电阻串并联组成，与所述第六电阻网络进行分压；

13、第六电阻网络，与所述第五电阻网络对所述电池系统总压进行分析，降低为合适的信号提供给所述第三采集网络滤波后传递给所述高压模拟前端；

14、第一控制网络，由高压nmos和驱动电阻组成，由高压模拟器前端进行驱动控制；

15、第二控制网络，由低压处理器通过信号继电器控制，打通车壳地pe；

16、第一采集网络，其为储能滤波网络，用于对分压获取的信号进行储能、平波送入所述第二采集网络；

17、第二采集网络，由所述高压模拟前端提供的偏置信号，由偏置电阻和滤波电容组成，用于对输入的信号进行移动，使其配合所述高压模拟前端的采样线性区，送采样信号给所述高压模拟前端采样；

18、第三采集网络，输入的信号经过储能，滤波跟随网络后提供给所述高压模拟前端采样；

19、旁路网络，可选配置，用于对高频干扰信号提供导通路径。

20、作为对上述技术方案的进一步阐述：

21、在上述技术方案中，所述第一电阻网络的阻值为r1，所述第二电阻网络的阻值为r2，所述第三电阻网络和所述第四电阻网络的电阻均为r3，所述第一控制网络的导通电阻为r4，所需检测的系统正对地的电阻为rx，负对地的电阻为ry。

22、在上述技术方案中，所述第一采集网路由c1、r1、c2、r2、c3以及u1共同组成；其中，所述c1作为大电阻采样的储能电容，为后续滤波器提供稳定信号，所述r1以及所述c2构成一级低通滤波，所述r2以及所述c3构成二级低通滤波，通过所述u1跟随后输出进入所述第二采集网络。

23、在上述技术方案中，所述第二采集网络由r3、c3、r4以及afe偏置单元组成，其中，所述afe偏置单元由所述高压模拟前端提供，与其他信号同步采样，避免延时误差，所述r3和所述r4对所述第一采集网络的信号进行抬升，从而合理的输出再所述高压模拟前端采集的线性区，所述afe偏置信号同步回采，可以避免因基准偏差造成的误差，所述r3和所述c4组成低通滤波网络，对输出信号进行滤波，使其平滑进入所述高压模拟前端。

24、在上述技术方案中，所述旁路网络为干扰传输路径。

25、在上述技术方案中，所述spi隔离网络供电由高压侧电压由所述高压模拟前端进行供电。

26、在上述技术方案中，所述第二控制网络为信号继电器。

27、一种车载电池管理系统的绝缘检测电路工作方法，包括上述的车载电池管理系统的绝缘检测电路，其包括以下步骤：(1)工作开始，所述低压处理器控制所述第二控制网络闭合，将所述第二电阻网络和所述第三的电阻网络中间闭合给低压地平面pe；(2)通过所述高压模拟前端将所述第一控制网络断开，配置所述高压模拟前端进行同步采集，获取负对地电压u1，电池总压u2，计算正对地电压u3＝u2-u1；(3)通过所述高压模拟前端将所述第一控制网络闭合，连通所述第一电阻网络和所述第二电阻网络的交界到b-，此时出现等效电阻r4；(4)配置所述高压模拟前端进行同步采样，获取负对地电压u5，电池总压u6，计算正对地电压u7。

28、在上述技术方案中，当第二控制网络闭合，第一控制网络断开时：rx和r1+r2进行并联，r3和ry进行并联，共同对电池电压进行分压，则有：

29、

30、当第二控制网络闭合，第一控制网络闭合时：当r4远远小于r1，r2时，接近完全短路状态，则此时可看成ry和r3和r2+r4并联，和rx对电池电压进行分压，则有：

31、(r4远远小于r3，r2)；

32、通过联立以上2个式子即可计算整车绝缘rx和ry。

33、本发明的有益效果：

34、本发明设计合理，本发明公开了一种车载电池管理系统的绝缘检测电路，其具有以下优点：降低pcb空间，提高pcb利用率；低成本实现绝缘电路投切；不再使用隔离电源；实现采样同步，提高绝缘检测精确性；增强采集滤波和采集精准度，提高绝缘检测精度；提升系统采集电阻阻抗，降低发热量；实现高低压之间2500vac耐压测试；本发明还公开了一种车载电池管理系统的绝缘检测电路工作方法，实现系统采集的同步性，即u1和u2，u6和u5，以及afe偏置电压的同步采样，避免采样不同时造成的系统计算误差，从而在汽车动态运行中中有更高的绝缘检测精度；针对采集电路进行进一步的处理，采集网络组合实现了高精度，高抗扰性检测，进一步提高单路可靠性；取消系统隔离电源，隔离ad的使用，模拟前端由电池直接供电，并供电隔离spi，极大降低设计成本，提高emc性能；高压侧减少绝缘测试固定臂的使用，由隔离光mos切换为普通的信号mos，由模拟前端负责供电和驱动，极大降低设计成本和pcb空间；系统电阻设计均采用m ω以上，可实现大电阻的高精度检测，降低系统发热的情况。