CN106347131A - 一种用于对电动车的动力电池组进行漏电检侧保护的*** - Google Patents

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Abstract

本发明介绍了一种用于对电动车的动力电池组进行漏电检侧保护的***，其特征是包括备用电源模块、检测模块、报警模块、单片机、光MOSFET开关电路和分压电阻网络；备用电源模块用于作为备用电源给电动车提供动力；检测模块检测电动车是否正处于运动状态；报警模块用于发出声光报警；单片机用于控制光MOSFET开关电路；光MOSFET开关电路由光MOSFET管组成；分压电阻网络由精密电阻组成，与光MOSFET开关电路连接；该电路用于实时检测保护电动车的动力电池组，在动力电池组异常状态下发出声光报警并提供备用电池组，最大程度上司乘人员的安全。

Description

一种用于对电动车的动力电池组进行漏电检侧保护的***
技术领域
本发明涉及漏电检测保护领域，特别是一种用于对电动车的动力电池组进行漏电检侧保护的***。
背景技术
目前新能源产业发展迅速，基于动力电池组为能量源的新能源汽车是国内外各大主机厂得热门发展方向，都在积极不断开发并努力解决动力电池组应用中的各种问题。动力电池组作为核心储能部件，其安全性和可靠性一直是关注的重点。车用的动力电池组的电压值一般在300V以上，且放电能力极大，如果出现电池组与车体间的绝缘失效，且无其他有效的检测和保护措施，极易出现意外短路和人体触电等危险情况的发生，将对驾驶员及乘客都会造成很大伤害。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于对电动车的动力电池组进行漏电检侧保护的***。
为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于对电动车的动力电池组进行漏电检侧保护的***，其特征是：包括备用电源模块、检测模块、报警模块、单片机、光MOSFET开关电路和分压电阻网络；
备用电源模块包括备用电池组和直流继电器，备用电池组通过直流继电器和动力电池组连接，用于作为备用电源给电动车提供动力；
检测模块包括运动传感器，与单片机连接，用于检测电动车是否正处于运动状态；
报警模块包括声光报警器，与单片机连接，用于发出声光报警；
单片机与光MOSFET开关电路连接，用于控制光MOSFET开关电路；
光MOSFET开关电路由光MOSFET管组成；
分压电阻网络由精密电阻组成，与光MOSFET开关电路连接。
本发明的目的以及解决其技术问题还可以采用以下技术措施来进一步实现。
优选的，所述一种用于对电动车的动力电池组进行漏电检侧保护的***，包括备用电源模块、检测模块、报警模块、单片机、光MOSFET开关电路和分压电阻网络；
备用电源模块包括备用电池组和直流继电器；检测模块包括运动传感器，与单片机连接；报警模块包括声光报警器，与单片机连接；单片机与光MOSFET开关电路连接，用于控制光MOSFET开关电路；
光MOSFET开关电路包括第一光MOSFET管、第二光MOSFET管、第三光MOSFET管、第四光MOSFET管、第五光MOSFET管和第六光MOSFET管；
分压电阻网络包括第一精密电阻、第二精密电阻、第三精密电阻、第四精密电阻、第五精密电阻、第六精密电阻和第七精密电阻，与光MOSFET开关电路连接；
备用电池组的正极连接直流继电器的常闭开关的一端，常闭开关的另一端连接第六光MOSFET管的一端；动力电池组的正极连接直流继电器的线圈的一端，线圈的另一端连接第五光MOSFET管的一端；第六光MOSFET管的另一端和第五光MOSFET管的另一端同时连接第一精密电阻的一端，第一精密电阻的另一端连接第一光MOSFET管的一端，第一光MOSFET管的另一端连接第二精密电阻的一端，第二精密电阻的另一端连接第三精密电阻的一端，第三精密电阻的另一端同时连接第四光MOSFET管的一端和第四精密电阻的一端，第四光MOSFET管的另一端连接车体地极，第四精密电阻的另一端连接第五精密电阻的一端，第五精密电阻的另一端连接第二光MOSFET管的一端，第二光MOSFET管的另一端同时连接第六精密电阻的一端和第三光MOSFET管的一端，第六精密电阻的另一端和第三光MOSFET管的另一端连接第七精密电阻的一端，第七精密电阻的另一端同时连接备用电池组的负极和动力电池组的负极。
通过采用上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
本发明的一种用于对电动车的动力电池组进行漏电检侧保护的***，不仅可以实时监控检测电动车的动力电池组是否对外漏电而且在检测到电动车的动力电池组漏电后还能够根据不同情况采取不同的保护措施在最大程度上司乘人员的安全；当该电路检测到电动车的动力电池组对外漏电且电动车处于静止状态时，该电路的报警模块发出声光报警提醒司乘人员；当该电路检测到电动车的动力电池组对外漏电且电动车处于运动状态时，该电路在报警模块发出声光报警提醒司乘人员的同时切断动力电池组，启动备用电源给电动车供电，维持电动车处于正常工作状态，在最大程度上司乘人员的安全。
附图说明
图1是本发明的电路原理图。
图2是本发明的***框图。
图中：Va是备用电池组， K1是直流继电器，Q1是第一光MOSFET管，Q2是第二光MOSFET管，Q3是第三光MOSFET管，Q4是第四光MOSFET管，Q5是第五光MOSFET管，Q6是第六光MOSFET管，R1是第一精密电阻，R2是第二精密电阻，R3是第三精密电阻，R4是第四精密电阻，R5是第五精密电阻，R6是第六精密电阻，R7是第七精密电阻。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本专利进一步解释说明。但本专利的保护范围不限于具体的实施方式。
实施例1
如图所示，本专利的一种用于对电动车的动力电池组进行漏电检侧保护的***，包括备用电源模块、检测模块、报警模块、单片机、光MOSFET开关电路和分压电阻网络。
备用电源模块包括备用电池组Va和直流继电器K1，备用电池组Va通过直流继电器K1和动力电池组连接，用于作为备用电源给电动车提供动力；检测模块包括运动传感器，与单片机连接，用于检测电动车是否正处于运动状态；报警模块包括声光报警器，与单片机连接，用于发出声光报警；单片机与光MOSFET开关电路连接，用于控制光MOSFET开关电路；光MOSFET开关电路由光MOSFET管组成；分压电阻网络由精密电阻组成，与光MOSFET开关电路连接；在正常工作过程中，光MOSFET开关电路会调整分压电阻网络，得到不同的测量电压值，供AD采集电路测出。
在本实施例中，光MOSFET开关电路包括第一光MOSFET管Q1、第二光MOSFET管Q2、第三光MOSFET管Q3、第四光MOSFET管Q4、第五光MOSFET管Q5和第六光MOSFET管Q6；分压电阻网络包括第一精密电阻R1、第二精密电阻R2、第三精密电阻R3、第四精密电阻R4、第五精密电阻R5、第六精密电阻R6和第七精密电阻R7。
其中，备用电池组Va的正极连接直流继电器K1的常闭开关的一端，常闭开关的另一端连接第六光MOSFET管Q6的一端；动力电池组的正极连接直流继电器K1的线圈的一端，线圈的另一端连接第五光MOSFET管Q5的一端；第六光MOSFET管Q6的另一端和第五光MOSFET管Q5的另一端同时连接第一精密电阻R1的一端，第一精密电阻R1的另一端连接第一光MOSFET管Q1的一端，第一光MOSFET管Q1的另一端连接第二精密电阻R2的一端，第二精密电阻R2的另一端连接第三精密电阻R3的一端，第三精密电阻R3的另一端同时连接第四光MOSFET管Q4的一端和第四精密电阻R4的一端，第四光MOSFET管Q4的另一端连接车体地极，第四精密电阻R4的另一端连接第五精密电阻R5的一端，第五精密电阻R5的另一端连接第二光MOSFET管Q2的一端，第二光MOSFET管Q2的另一端同时连接第六精密电阻R6的一端和第三光MOSFET管Q3的一端，第六精密电阻R6的另一端和第三光MOSFET管Q3的另一端连接第七精密电阻R7的一端，第七精密电阻R7的另一端同时连接备用电池组Va的负极和动力电池组的负极；如图 1 所示，图中Vb代表动力电池组总电压，GND代表电动车的车体地极即底盘，Rp和Rn代表正负母线对车体地极的绝缘电阻；动力电池组漏电检测保护电路的动力电池组的正极连接绝缘电阻 Rp的一端，动力电池组的负极连接绝缘电阻 Rp的一端，绝缘电阻 Rn和绝缘电阻 Rp 的另一端连接车体地极。
在检测时，AD采集电路会分别测出第二精密电阻R2和第五精密电阻R5两端的电压Vl和V2，其中，Vl为总正对车体地极电压，V2 为车体地极对总负电压。
首先闭合第一光 MOSFET 管和第二光 MOSFET 管，断开第三光 MOSFET 管和第四光 MOSFET 管，由第一精密电阻R1、第二精密电阻R2、第三精密电阻R3、第四精密电阻R4、第五精密电阻R5、第六精密电阻R6和第七精密电阻R7组成分压电阻网络，用 AD 采集电路测出第二精密电阻R2的电压值Vl，根据电阻分压原理，由公式1计算出动力电池组总电压 Vb：
Vb=（V1/V2）(R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7) (1)
其次第一光 MOSFET 管、第二光 MOSFET 管和第四光 MOSFET 管，断开第三光 MOSFET管，由第一精密电阻R1、第二精密电阻R2、第三精密电阻R3、第四精密电阻R4、第五精密电阻R5、第六精密电阻R6、第七精密电阻R7和绝缘电阻 Rn 、绝缘电阻 Rp组成分压电阻网络，用AD 采集电路测出一组Vl和V2电压值，由公式2计算出绝缘电阻 Rn 和绝缘电阻 Rp的一组关系：
(V1(R1+R2+R3)2Rp)/(R2(R1+R2+R3+Rp))=(V2(R4+R5+R6+R7)2Rn)/(R5(R4+R5+R6+R7+Rn)) (2)
然后闭合第一光 MOSFET 管、第二光 MOSFET 管、第三光 MOSFET 管和第四光 MOSFET管，由第一精密电阻R1、第二精密电阻R2、第三精密电阻R3、第四精密电阻R4、第五精密电阻R5、第六精密电阻R6、第七精密电阻R7和绝缘电阻 Rn 、绝缘电阻 Rp组成分压电阻网络，用AD采集电路测出新一组V1`和V2`电压值，由公式3计算出绝缘电阻 Rn 和绝缘电阻 Rp的一组关系：
(V1`(R1+R2+R3)2Rp)/(R2(R1+R2+R3+Rp))=(V2`(R4+R5+R7)2Rn)/(R5(R4+R5 +R7+Rn)) (3)
由公式 (2) 和公式 (3) 解出两个未知数，即绝缘电阻 Rn和绝缘电阻Rp，再根据测得的总电压值计算出绝缘等级，由绝缘等级判断是否漏电。参考有关电动汽车的国家标准，如果人和其他物体构成高压电路与地之间的外部电路，规定高压电路的绝缘电阻的最小等级是100欧姆每伏，如果小于这个值，产生的漏电流就会很危险。
如图2所示，为本专利的一种用于对电动车的动力电池组进行漏电检侧保护的***的***框图，用于对动力电池组的漏电状况进行检测。在本实施例中，单片机通过输出引脚对光MOSFET 开关电路进行控制，选用具有 I2C接口AD采集电路，通过专用的数字信号隔离电路与单片机进行通信，该接口电路抗干扰能力强且电磁兼容性好；光MOSFET 开关电路用于调整电池漏电监测电路的适配网络 ；AD采集电路用于采集电池漏电检测电路测量点的电压值。故，通过第一光 MOSFET 管、第二光 MOSFET 管、第三光 MOSFET 管、第四光MOSFET 管及第一精密电阻R1、第二精密电阻R2、第三精密电阻R3、第四精密电阻R4、第五精密电阻R5、第六精密电阻R6、第七精密电阻R7和 AD 采集电路，完成了对动力电池组的漏电状况实时监测；在该电路工作时，当电动车的动力电池组处于不漏电的工作状态下，第五光MOSFET 管处于闭合状态，第六光 MOSFET 管处于断开状态，直流继电器K1因线圈上有直流电流通过，故常闭开关处于断开状态，备用电池组Va处于被断开状态，报警模块未收到单片机信号不进行报警；当电动车处于静止状态时，动力电池组被该电路检测出漏电状况，则单片机给报警模块发出控制信号，报警模块发出声光报警，同时单片机控制第五光 MOSFET管断开，则动力电池组与电动车供电***的连接关系被断开，不对外放电；当电动车处于运动状态时，动力电池组被该电路检测出漏电状况，则单片机给报警模块发出控制信号，报警模块发出声光报警，同时单片机控制第五光 MOSFET 管断开，则动力电池组与电动车供电***的连接关系被断开，不对外放电，另外单片机控制第六光 MOSFET 管闭合且因此时第五光 MOSFET 管断开，直流继电器K1的线圈上没有直流电流通过，其常闭开关处于闭合状态，故备用电池组Va被接入电动车供电***，代替动力电池组进行工作，维持电动车处于正常工作状态，在最大程度上司乘人员的安全。

Claims (4)

1.一种用于对电动车的动力电池组进行漏电检侧保护的***，其特征是：包括备用电源模块、检测模块、报警模块、单片机、光MOSFET开关电路和分压电阻网络；备用电源模块包括备用电池组和直流继电器，备用电池组通过直流继电器和动力电池组连接；检测模块与单片机连接；报警模块与单片机连接；单片机与光MOSFET开关电路连接；光MOSFET开关电路由光MOSFET管组成；分压电阻网络由精密电阻组成，与光MOSFET开关电路连接。
2.根据权利要求1所述用于对电动车的动力电池组进行漏电检侧保护的***，其特征是：所述的光MOSFET开关电路包括第一光MOSFET管、第二光MOSFET管、第三光MOSFET管、第四光MOSFET管、第五光MOSFET管和第六光MOSFET管；
分压电阻网络包括第一精密电阻、第二精密电阻、第三精密电阻、第四精密电阻、第五精密电阻、第六精密电阻和第七精密电阻；
备用电池组的正极连接直流继电器的常闭开关的一端，常闭开关的另一端连接第六光MOSFET管的一端；动力电池组的正极连接直流继电器的线圈的一端，线圈的另一端连接第五光MOSFET管的一端；第六光MOSFET管的另一端和第五光MOSFET管的另一端同时连接第一精密电阻的一端，第一精密电阻的另一端连接第一光MOSFET管的一端，第一光MOSFET管的另一端连接第二精密电阻的一端，第二精密电阻的另一端连接第三精密电阻的一端，第三精密电阻的另一端同时连接第四光MOSFET管的一端和第四精密电阻的一端，第四光MOSFET管的另一端连接车体地极，第四精密电阻的另一端连接第五精密电阻的一端，第五精密电阻的另一端连接第二光MOSFET管的一端，第二光MOSFET管的另一端同时连接第六精密电阻的一端和第三光MOSFET管的一端，第六精密电阻的另一端和第三光MOSFET管的另一端连接第七精密电阻的一端，第七精密电阻的另一端同时连接备用电池组的负极和动力电池组的负极。
3.根据权利要求1所述用于对电动车的动力电池组进行漏电检侧保护的***，其特征是：所述的检测模块包括运动传感器，用于检测电动车是否正处于运动状态。
4.根据权利要求1所述用于对电动车的动力电池组进行漏电检侧保护的***，其特征是：所述的报警模块包括声光报警器，用于发出声光报警。
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