CN206479582U - 一种混合动力汽车绝缘检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种混合动力汽车绝缘检测电路，开关K3、开关K1、电阻R1、电阻R2、开关K2和开关K4依次串接，电阻R1与电阻R2的相连接端连接汽车底盘，开关K3的另一端连接正向电源，开关K1与开关K3的相连接端连接动力电池组的正极端，开关K4的另一端连接负向电源，开关K2与开关K4的相连接端连接动力电池组的负极端，在开关K1与开关K3相连接端上取点作为正极端电压采样端并连接到单片机的第一AD端口，在开关K2与开关K4相连接端上取点作为负极端电压采样端并连接到单片机的第二AD端口。本实用新型的电路简单，在汽车启动或未启动状态下，均可根据Rp、Rn的值来判定动力电池组是否出现绝缘故障，可提前发出预警信息，大大提高了人身和设备安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种绝缘检测电路，特别涉及一种混合动力汽车绝缘检测电路。
背景技术
新能源混合动力汽车(HEV或PHEV)多以车载用动力电池组、石油配合做为动力输出来源。由于在动力电池组使用过程中发生短路或漏电，以及电机和相关负载在长时间的使用过程中，线路和设备会出现老化现象，这就会严重威胁人身的使用安全和设备运行，严重者可能会导致人身触电身亡和设备起火故障。为避免事故产生，需要通过一种方法来提前检测动力电池组是否出现短路或漏电情况。
目前对于车载动力电池组的绝缘检测方面的研究不少，例如纪小龙发明的《电动汽车绝缘电阻检测电路》(授权号：CN 205015401U)和秦兴权等发明的《动力电池的绝缘电阻检测装置》(授权号CN 204389589)专利采用的电桥平衡法，这两种方法的测试精度高、抗干扰能力强，但这两种方法的缺点是必须连接动力电池组情况下，即在车辆启动过程中才能测试绝缘电阻值。如果混合动力汽车在未连接动力电池组情况下，负载就已经出现漏电现象，对于此时前述两个专利中的检测电路都还不能工作，就无法检测出动力电池组的漏电情况，这样就不能实现提前预警功能，人身安全完全处于无保护状态下。
实用新型内容
针对目前技术中的上述不足，本实用新型提供了一种混合动力汽车绝缘检测电路，能够在汽车启动前、后均能状态下，均能检测出其绝缘电阻，实现提前预警功能。
本实用新型通过以下方案实现：
一种混合动力汽车绝缘检测电路，开关K1、电阻R1、电阻R2和开关K2依次串接，电阻R1与电阻R2的相连接端连接汽车底盘，开关K1的另一端连接开关K3的一端，开关K3的另一端连接正向电源VH+，开关K1与开关K3的相连接端连接动力电池组的正极端，开关K2的另一端连接开关K4的一端，开关K4的另一端连接负向电源VH-，开关K2与开关K4的相连接端连接动力电池组的负极端，在开关K1与开关K3相连接端上取点作为正极端电压采样端，在开关K2与开关K4相连接端上取点作为负极端电压采样端，正极端电压采样端连接到单片机MCU的第一AD端口，负极端电压采样端连接到单片机MCU的第二AD端口。实际使用过程中，开关K1、K2、K3、K4的闭合和断开，可通过单片机的I/O端口控制，也可通过其他方式进行控制。
为方便描述，动力电池组正极端对地绝缘电阻定义为Rp，动力电池组负极端对地绝缘电阻定义为Rn，本实用新型是根据动力电池组对地绝缘电阻的阻值来判断混合动力汽车是否出现漏电情况的。
进一步地，所述电阻R1、电阻R2均为偏置电阻，电阻R1、电阻R2的阻值均大于等于200KΩ。当然，电阻R1和电阻R2的阻值可以相同，也可以不同。
进一步地，所述开关K1、K2、K3和K4均为MOSFET管，可以选择4引脚单通道的MOSFET管，也可以选择8引脚双通道的MOSFET管。
正向电源VH+、负向电源VH-，都通过汽车自带的12V铅酸电池升压后提供。因为回路中的电阻R1和R2的阻值选择都较大，正向电源VH+、负向电源VH-的电压值选用不宜太小，否则检测不出动力电池组正极端对地绝缘电阻Rp、动力电池组负极端对地绝缘电阻Rn的大小值。当然，正向电源VH+、负向电源VH-的电压值选用也不宜过大，否则会有安全影响。优选地，所述正向电源VH+的电压范围为30～40V，所述负向电源VH-的电压范围为－30～－40V，根据人体电阻特性一般在1000～2000Ω，正向电源VH+和负向电源VH-的电压范围为安全范围。
本实用新型的一种混合动力汽车绝缘检测电路，电路简单，通过切换开关K3和开关K4的闭合，模拟汽车上强电时的高压电源，来实现绝缘电阻的提前预警功能；通过切换开关K1和开关K2的闭合和断开，根据计算得到的动力电池组正极端对地绝缘电阻Rp、动力电池组负极端对地绝缘电阻Rn的阻值的大小来判定动力电池组或负载是否出现漏电等绝缘故障，从而判定混合动力汽车是否出现绝缘故障。通过本实用新型的混合动力汽车绝缘检测电路，当混合动力汽车发生绝缘故障时，可以提前发出预警信息，大大提高了人身和设备安全。
附图说明
图1为实施例1中混合动力汽车绝缘检测电路示意图。
具体实施方式
实施例只是为了说明本实用新型的一种实现方式，不作为对本实用新型保护范围的限制性说明。
实施例1
一种混合动力汽车绝缘检测电路，如图1所示，开关K1、电阻R1、电阻R2和开关K2依次串接，电阻R1、电阻R2均为偏置电阻，电阻R1、电阻R2的阻值均大于等于200KΩ，电阻R1与电阻R2的相连接端连接汽车底盘1，开关K1的另一端连接开关K3的一端，开关K3的另一端连接电压范围为30～40V的正向电源VH+，开关K1与开关K3的相连接端连接动力电池组2的正极端，开关K2的另一端连接开关K4的一端，开关K4的另一端连接电压范围为-30～-40V的负向电源VH-，开关K2与开关K4的相连接端连接动力电池组2的负极端，在开关K1与开关K3相连接端上取点作为正极端电压采样端3，在开关K2与开关K4相连接端上取点作为负极端电压采样端4，正极端电压采样端3连接到单片机MCU的第一AD端口，负极端电压采样端连接到单片机MCU的第二AD端口；开关K1、K2、K3和K4均为8引脚双通道的MOSFET管。
当汽车在未启动或动力电池组连接的负载断开状态时，闭合开关K3、K4引入正向电源VH+和负向电源VH-，模拟汽车上强电时的动力电池组高压电源，此时，若开关K1、K2全部断开，测量得到正极端电压采样端的电压值V1、负极端电压采样端的电压值V2，由欧姆定律可以得到式(1):
若开关K1闭合、开关K2断开，此时在动力电池组正极端与汽车底盘之间加入电阻R1，测量得到正极端电压采样端的电压值V1＇、负极端电压采样端的电压值V2＇，由欧姆定律可以得到式(2):
由式(1)、(2)联合求解得到动力电池组正极端对地绝缘电阻Rp、动力电池组负极端对地绝缘电阻Rn的阻值的计算公式(3)、公式(4)：
若开关K1断开、开关K2闭合，此时在动力电池组负极端与汽车底盘之间加入电阻R2，测量得到正极端电压采样端的电压值V1＇＇、负极端电压采样端的电压值V2＇＇，由欧姆定律可以得到式(5)：
由式(1)、(5)联合求解得到动力电池组正极端对地绝缘电阻Rp、动力电池组正极端对地绝缘电阻Rn的阻值的计算公式(6)、公式(7)：
当汽车在上强电等高压状态时，断开开关K3、K4，不引入VH+、VH－正反向电源，动力电池组连通，根据开关K1、K2的闭合、断开情况，测量得到正极端电压采样端的电压值V1及V1＇或V1＇＇、负极端电压采样端的电压值V2及V2＇或V2＇＇，并根据公式(3)、(4)或公式(6)和(7)计算得到动力电池组正极端对地绝缘电阻Rp、动力电池组负极端对地绝缘电阻Rn的阻值。
按照国标GB/T18384的要求，动力电池组正极端、负极端的对地绝缘等级与电池额定电压有关，一般可分为100Ω/V和500Ω/V两个等级。例如动力电池组的额定电压为500V，绝缘要求等级为500Ω/V，那么最低绝缘电阻值为250kΩ。本实用新型提供的混合动力汽车绝缘检测电路，根据各开关的闭合、断开情况，按照公式(3)、(4)或公式(6)、(7)分别计算出动力电池组正极端对地绝缘电阻Rp、动力电池组负极端对地绝缘电阻Rn的阻值来进行动力电池组正极端、负极端的对地绝缘等级的判定，当Rp或Rn的阻值小于或等于250kΩ时判定为漏电，当Rp或Rn的阻值大于250kΩ时判定为不漏电。
实施例2
一种混合动力汽车绝缘检测电路，其电路结构与实施例1中的混合动力汽车绝缘检测电路相类似，其不同之处在于：开关K1、K2、K3和K4均为4引脚单通道的MOSFET管。
Claims (4)
1.一种混合动力汽车绝缘检测电路，其特征在于：开关K1、电阻R1、电阻R2和开关K2依次串接，电阻R1与电阻R2的相连接端连接汽车底盘，开关K1的另一端连接开关K3的一端，开关K3的另一端连接正向电源，开关K1与开关K3的相连接端连接动力电池组的正极端，开关K2的另一端连接开关K4的一端，开关K4的另一端连接负向电源，开关K2与开关K4的相连接端连接动力电池组的负极端，在开关K1与开关K3相连接端上取点作为正极端电压采样端，在开关K2与开关K4相连接端上取点作为负极端电压采样端，正极端电压采样端连接到单片机的第一AD端口，负极端电压采样端连接到单片机的第二AD端口。
2.如权利要求1所述的一种混合动力汽车绝缘检测电路，其特征在于：所述电阻R1、电阻R2均为偏置电阻，电阻R1、电阻R2的阻值均大于等于200KΩ。
3.如权利要求1或2所述的一种混合动力汽车绝缘检测电路，其特征在于：所述开关K1、K2、K3和K4均为MOSFET管。
4.如权利要求1或2所述的一种混合动力汽车绝缘检测电路，其特征在于：所述正向电源的电压范围为30～40V，所述负向电源的电压范围为－30～－40V。
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