CN104898014A - 一种混合动力汽车用电池包体绝缘检测电路及判定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种混合动力汽车用电池包体绝缘检测电路，包括依次相连的高压漏电采样回路、光电耦合回路、第一级积分回路、第二级积分回路、第三级电压跟随器、同相比例放大器、输出跟随器、AD转换电路和单片机，输出跟随器的输入端与单片机相连接，输出跟随器连接同相比例放大器后连接第一级积分回路的输入端，光电耦合回路的第一输入端直接与单片机相连接，光电耦合回路的第二输入端串接一个三极管后与单片机相连接。还提供了使用该检测电路判定电池包绝缘的方法。本发明的电池包体绝缘检测电路，可靠性高，使用方法简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种混合动力汽车用电池包体绝缘检测电路及判定方法。
背景技术
随着新能源汽车的快速发展，新能源汽车安全性能的研究越来越引起人们的关注。而混合动力汽车的结构有别于传统汽车，其安全性能主要包括三个方面：结构安全、高压安全和化学安全。传统的漏电监测电路是通过监测电池包的阻值与设定的电阻进行比较，以高低电平的方式反馈到单片机中，通过单片机判断有无漏电故障；由于整车环境是一个非线性、强耦合的环境，噪声大，高低电平信号在传输过程中非常容易受到干扰而导致信号失真，这样的失真信号在反馈至单片机时，容易造成单片机的误判断和误处理，因此给高压安全检测的可靠性带来严重隐患。
发明内容
本发明旨在提供一种可靠性较高的混合动力汽车用电池包体绝缘检测电路及判定方法。
本发明通过以下方案实现：
一种混合动力汽车用电池包体绝缘检测电路，包括高压漏电采样回路、光电耦合回路、第一级积分回路、第二级积分回路、第三级电压跟随器、同相比例放大器、输出跟随器、AD转换电路和单片机，高压漏电采样回路由二个电容和电阻R1依次串联而成，高压漏电采样回路中电容的一端连接电池包的负极端，高压漏电采样回路中电阻的一端连接光电耦合回路的第一输出端，电阻的另一端还连接光电耦合回路的第二输出端，光电耦合回路的第一输出端接地，光电耦合回路的第二输出端连接第一级积分回路的输入端，第一级积分回路的输出端连接第二级积分回路的输入端，第二级积分回路的输出端连接第三级电压跟随器的输入端，第三级电压跟随器的输出端依次连接AD转换电路和单片机，输出跟随器的输入端与单片机相连接，输出跟随器的输出端连接同相比例放大器的输入端，同相比例放大器的输出端连接第一级积分回路的输入端，光电耦合回路的第一输入端直接与单片机相连接，光电耦合回路的第二输入端串接一个三极管后与单片机相连接。
第一级积分回路与第二级积分回路中的电容选用具有低泄露的聚苯乙烯电容，电阻采用高精度低温系数类型的电阻。第一级积分回路与第二级积分回路、第三级电压跟随器中的运算放大器选用轨到轨运算放大器。
单片机输出的信号经过输出跟随器输出到同相比例放大器中，同相比例放大器的信号放大倍数一般为1.05～1.2倍。输出跟随器、同相比例放大器中的运算放大器选用轨到轨运算放大器，电容选用具有低泄露的聚苯乙烯电容，电阻采用高精度低温系数类型的电阻。
一种混合动力汽车用电池包体绝缘判定方法，使用上述的混合动力汽车用电池包体绝缘检测电路，按以下步骤进行：
(1)BMS发出上电信号后，单片机向光电耦合回路的第一输入端输入低电平，光电耦合回路通过第一输出端输出信号给高压漏电采样回路，高压漏电采样回路采集电池包的漏电电阻值，若漏电电阻值＜2MΩ，判定电池包为漏电故障，则单片机发出断开高压开关信号，断开高压回路；否则，进行第(2)步；
(2)单片机通过控制三极管导通向光电耦合回路的第二输入端输入0V或5V的电平，控制高压漏电采样回路采集电池包的漏电电阻值，将采集到的电池包的漏电电阻值通过光电耦合回路的第二输出端输出，并同单片机向输出跟随器的输入端输入的固定频率电压的方形波进行比较叠加后，经第一级积分回路、第二级积分回路、第三级电压跟随器，再经AD转换电路转化成正弦波的电压值并反馈至单片机内，根据表1查找电压值所对应的漏电电阻值，若漏电电阻值≥2.0MΩ，则判定电池包未漏电；若漏电电阻值＜2.0MΩ，则判定电池包漏电。
表1电压值与漏电电阻值的对应关系
| 漏电电阻值(Ω) | 对应AD电压值(V) |
| 6M | 1.13～3.87，Vpp＝2.74V |
| 4M | 1.201～3.829，Vpp＝2.628V |
| 2M | 1.227～3.801，Vpp＝2.574V |
| 1M | 1.247～3.757，Vpp＝2.510V |
| 700K | 1.287～3.717，Vpp＝2.430V |
| 600K | 1.312～3.691，Vpp＝2.379V |
| 500K | 1.336～3.669，Vpp＝2.333V |
| 400K | 1.377～3.628，Vpp＝2.251V |
| 200K | 1.542～3.460，Vpp＝1.918V |
| 100K | 1.761～3.240，Vpp＝1.479V |
| 80K | 1.836～3.168，Vpp＝1.188V |
| 50K | 1.992～3.011，Vpp＝1.019V |
通常情况下，所述单片机输出的方形波的频率电压为1HZ/5V。
本发明的混合动力汽车用电池包体绝缘检测电路，将电池包的漏电阻阻值通过与单片机输入的固定频率电压的方形波叠加后，经第一级积分电路、第二级积分电路后，将高低电平转换成正弦信号，通过判定正弦信号的振幅大小，从而实现检测有无漏电，极大的提高了整车的高压安全监测的可靠性，在电池包体绝缘性减低或损坏的情况下，准确的判断电池包体是否漏电，防止因电池包体绝缘故障产生巨大的短路电流而引起火灾、发生设备及人身伤害等。使用本发明的混合动力汽车用电池包体绝缘检测电路对电池包体绝缘的判定方法，方法简单，可靠性高。
附图说明
图1：混合动力汽车用电池包体绝缘检测电路示意图
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于实施例之表述。
实施例1
一种混合动力汽车用电池包体绝缘检测电路，如图1所示，包括高压漏电采样回路、光电耦合回路Q1、第一级积分回路、第二级积分回路、第三级电压跟随器、同相比例放大器、输出跟随器、AD转换电路和单片机，高压漏电采样回路由二个电容C1、C2和电阻R1依次串联而成，高压漏电采样回路中电容的一端连接电池包的负极端，高压漏电采样回路中电阻的一端连接光电耦合回路的第一输出端，电阻的另一端还连接光电耦合回路的第二输出端，光电耦合回路的第一输出端接地，光电耦合回路的第二输出端连接第一级积分回路的输入端，第一级积分回路的输出端连接第二级积分回路的输入端，第二级积分回路的输出端连接第三级电压跟随器的输入端，第三级电压跟随器的输出端依次连接AD转换电路和单片机，输出跟随器的输入端与单片机相连接，输出跟随器的输出端连接同相比例放大器的输入端，同相比例放大器的输出端连接第一级积分回路的输入端，光电耦合回路的第一输入端直接与单片机相连接，光电耦合回路的第二输入端串接一个三极管后与单片机相连接。
第一级积分回路与第二级积分回路中的电容选用具有低泄露的聚苯乙烯电容，电阻采用高精度低温系数类型的电阻。第一级积分回路与第二级积分回路、第三级电压跟随器中的运算放大器选用轨到轨运算放大器。
单片机输出的信号经过输出跟随器输出到同相比例放大器中，同相比例放大器的信号放大倍数一般为1.05～1.2倍。输出跟随器、同相比例放大器中的运算放大器选用轨到轨运算放大器，电容选用具有低泄露的聚苯乙烯电容，电阻采用高精度低温系数类型的电阻。
一种混合动力汽车用电池包体绝缘判定方法，使用上述的混合动力汽车用电池包体绝缘检测电路，按以下步骤进行：
(1)BMS发出上电信号后，单片机向光电耦合回路的第一输入端输入低电平，光电耦合回路通过第一输出端输出信号给高压漏电采样回路，高压漏电采样回路采集电池包的漏电电阻值，若漏电电阻值＜2MΩ，判定电池包为漏电故障，则单片机发出断开高压开关信号，断开高压回路；否则，进行第(2)步；
(2)单片机通过控制三极管导通向光电耦合回路的第二输入端输入0V或5V的电平，控制高压漏电采样回路采集电池包的漏电电阻值，将采集到的电池包的漏电电阻值通过光电耦合回路的第二输出端输出，并同单片机向输出跟随器的输入端输入的固定频率电压的方形波进行比较叠加后，经第一级积分回路、第二级积分回路、第三级电压跟随器，再经AD转换电路转化成正弦波的电压值并反馈至单片机内，根据表1查找电压值所对应的漏电电阻值，若漏电电阻值≥2.0MΩ，则判定电池包未漏电；若漏电电阻值＜2.0MΩ，则判定电池包漏电。
表1电压值与漏电电阻值的对应关系
| 漏电电阻值(Ω) | 对应AD电压值(V) |
| 6M | 1.13～3.87，Vpp＝2.74V |
| 4M | 1.201～3.829，Vpp＝2.628V |
| 2M | 1.227～3.801，Vpp＝2.574V |
| 1M | 1.247～3.757，Vpp＝2.510V |
| 700K | 1.287～3.717，Vpp＝2.430V |
| 600K | 1.312～3.691，Vpp＝2.379V |
| 500K | 1.336～3.669，Vpp＝2.333V |
| 400K | 1.377～3.628，Vpp＝2.251V |
| 200K | 1.542～3.460，Vpp＝1.918V |
| 100K | 1.761～3.240，Vpp＝1.479V |
| 80K | 1.836～3.168，Vpp＝1.188V |
| 50K | 1.992～3.011，Vpp＝1.019V |
Claims (3)
1.一种混合动力汽车用电池包体绝缘检测电路，其特征在于：包括高压漏电采样回路、光电耦合回路、第一级积分回路、第二级积分回路、第三级电压跟随器、同相比例放大器、输出跟随器、AD转换电路和单片机，高压漏电采样回路由二个电容和电阻R1依次串联而成，高压漏电采样回路中电容的一端连接电池包的负极端，高压漏电采样回路中电阻的一端连接光电耦合回路的第一输出端，电阻的另一端还连接光电耦合回路的第二输出端，光电耦合回路的第一输出端接地，光电耦合回路的第二输出端连接第一级积分回路的输入端，第一级积分回路的输出端连接第二级积分回路的输入端，第二级积分回路的输出端连接第三级电压跟随器的输入端，第三级电压跟随器的输出端依次连接AD转换电路和单片机，输出跟随器的输入端与单片机相连接，输出跟随器的输出端连接同相比例放大器的输入端，同相比例放大器的输出端连接第一级积分回路的输入端，光电耦合回路的第一输入端直接与单片机相连接，光电耦合回路的第二输入端串接一个三极管后与单片机相连接。
2.一种混合动力汽车用电池包体绝缘判定方法，其特征在于：使用如权利要求1所述的混合动力汽车用电池包体绝缘检测电路，按以下步骤进行：
(1)BMS发出电信号后，单片机向光电耦合回路的第一输入端输入低电平，光电耦合回路通过第一输出端输出信号给高压漏电采样回路，高压漏电采样回路采集电池包的漏电电阻值，若漏电电阻值＜2MΩ，判定电池包为漏电故障，则单片机发出断开高压开关信号，断开高压回路；否则，进行第(2)步；
(2)单片机通过控制三极管导通向光电耦合回路的第二输入端输入0V或5V的电平，控制高压漏电采样回路采集电池包的漏电电阻值，将采集到的电池包的漏电电阻值通过光电耦合回路的第二输出端输出，并同单片机向输出跟随器的输入端输入的固定频率电压的方形波进行比较叠加后，经第一级积分回路、第二级积分回路、第三级电压跟随器，再经AD转换电路转化成正弦波的电压值并反馈至单片机内，根据表1查找电压值所对应的漏电电阻值，若漏电电阻值≥2.0MΩ，则判定电池包未漏电；若漏电电阻值＜2.0MΩ，则判定电池包漏电。
表1
3.如权利要求2所述的一种混合动力汽车用电池包体绝缘判定方法，其特征在于：所述单片机输出的方形波的频率电压为1HZ/5V。
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|---|---|---|---|---|
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2015
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| US11448681B2 (en) | 2018-04-02 | 2022-09-20 | Jing-Jin Electric Technologies Co., Ltd. | Insulation monitoring circuit for motor controller |
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