CN207937557U - 电动汽车绝缘检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电动汽车绝缘检测装置，包括检测电路，采样电路和控制器，其中检测电路包括第一电阻、第一开关、第二电阻和第二开关；所述第一电阻与所述第一开关串联后接于正极母线和车身本体之间；所述第二电阻与所述第二开关串联后接于负极母线和车身本体之间；第一电阻、第二电阻在接入正负极母线和车身本体过程中，可以通过第一开关和第二开关的通断来控制二者是否会消耗电能，只有在进行绝缘检测的过程中才会控制第一开关和/或第二开关导通，在其余时刻两个开关均处于断开的状态，相当于在其余时刻第一电阻和第二电阻并未接入到整个检测电路中，从而不会对车身本体的绝缘性产生影响也不会产生电能的消耗。

Description

电动汽车绝缘检测装置

技术领域

本实用新型涉及电动汽车电子测试技术领域，具体涉及一种电动汽车绝缘检测装置。

背景技术

随着电动车技术的发展、新型电力电子器件的应用以及电动车的续航能力要求越来越高，为了降低各类损耗，更高的电压平台不断出台，目前超过300V甚至500V的电池组已经应用于量产的车辆中。由于电动车的使用环境相当恶劣，受到振动、冲击等的影响，电动车的高压电源部分(以下简称高压部分)与车体之间的绝缘及其容易出现损坏和性能降低。轻则形成漏电流导致电能损失降低续航，重则影响各类电气设备工作，危及行车安全和车内人员的人身安全。如何实时、准确的监控高压部分对车身的绝缘性能，保证行车安全和人身安全具有重要的意义。

目前，国内外应用于电动车绝缘电阻检测的方法主要是不平衡电桥法。传统的不平衡电桥法中，检测电路在动力电池组正负母线和车身之间直接串接至少两个电阻，并且接入的电阻在任何时刻下均串接在电路中消耗电能，不但降低了车体的绝缘性能而且导致电量的损失。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是现有技术中电动汽车绝缘检测装置降低了车体绝缘性并且带来电量损失，进而提供一种电动汽车绝缘检测装置。

本实用新型提供一种电动汽车绝缘检测装置，包括：检测电路，包括第一电阻、第一开关、第二电阻和第二开关；所述第一电阻与所述第一开关串联后接于正极母线和车身本体之间；所述第二电阻与所述第二开关串联后接于负极母线和车身本体之间；采样电路，包括第一采样支路和第二采样支路；所述第一采样支路采集所述第一电阻两端电压值并输出对应的第一电压信号；所述第二采样支路采集所述第二电阻两端电压值并输出对应的第二电压信号；控制器，其第一输入端与所述第一采样支路的输出端连接以接收所述第一电压信号；其第二输入端与所述第二采样支路的输出端连接以接收所述第二电压信号；其根据所述第一开关的状态、所述第二开关的状态、所述第一电压信号和所述第二电压信号得到所述正极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号、所述负极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号后，经由其数据输出端输出。以上方案中，第一电阻、第二电阻在接入正负极母线和车身本体过程中，可以通过第一开关和第二开关的通断来控制二者是否会消耗电能。只有在进行绝缘检测的过程中才会控制第一开关和/或第二开关导通，在其余时刻两个开关均处于断开的状态，相当于在其余时刻第一电阻和第二电阻并未接入到整个检测电路中，从而不会对车身本体的绝缘性产生影响也不会产生电能的消耗。

可选地，上述的电动汽车绝缘检测装置中，所述第一开关为电控开关，其配置有被控端；所述第二开关为电控开关，其配置有被控端；所述控制器，其第一输出端与所述第一开关的被控端连接以控制所述第一开关的导通或断开；其第二输出端与所述第二开关的被控端连接以控制所述第二开关的导通或断开。上述方案中，通过控制器自动控制两个电控开关的通断，能够更精确的实现检测电路的状态切换。而且，控制器自身能够更便于获取到两个电控开关是导通还是断开的状态，不必在单独执行获取开关状态的操作，从一定程度上提高了绝缘检测的效率。

可选地，上述的电动汽车绝缘检测装置中，所述第一电阻的阻值与所述第二电阻的阻值不相等。上述方案中，将第一电阻和第二电阻的阻值设计为不相等，能够避免正极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值、负极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值相等时的极端情况下得到的绝缘阻值的计算结果准确性低的问题。

可选地，上述的电动汽车绝缘检测装置中，所述第一电阻的阻值与所述第二电阻的阻值之间的差值小于或等于预设阈值。上述方案中，第一电阻和第二电阻的阻值不相等但是相差较小的情况，能够使绝缘电阻计算过程更加简单，得到的结果也更加准确。

可选地，上述的电动汽车绝缘检测装置中，所述第一采样支路包括第一AD采样芯片，其第一输入端与所述第一电阻的第一端连接，其第二输入端与所述第一电阻的第二端连接，其输出端与所述控制器的第一输入端连接；所述第二采样支路包括第二AD采样芯片，其第一输入端与所述第二电阻的第一端连接，其第二输入端与所述第二电阻的第二端连接，其输出端与所述控制器的第二输入端连接。上述方案中，采用高精度的AD采样芯片对第一电阻两端的电压和/或第二电阻两端的电压进行采样，能够使采样得到的电压信号更精确，进而保证计算得到的绝缘电阻值更加准确。

可选地，上述的电动汽车绝缘检测装置中，所述控制器配置有被控端，其被控端受到触发后：在第一采样周期，其第一输出端输出使所述第一开关断开的信号、其第二输出端输出使所述第二开关断开的信号；其第一输入端接收所述第一电压信号，其第二输入端接收所述第二电压信号；在第二采样周期，其第一输出端输出使所述第一开关导通的信号、其第二输出端输出使所述第二开关断开的信号；其第一输入端接收所述第一电压信号；在第三采样周期，其第一输出端输出使所述第一开关断开的信号、其第二输出端输出使所述第二开关导通的信号；其第二输入端接收所述第二电压信号；在信号输出周期，其数据输出端输出所述正极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号、所述负极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号。上述方案中，可以通过为控制器配置被控端的方式，通过触发其被控端即可启动控制器按照一定的信号输出顺序依次输出相应信息，自动对需要采样的电压值进行采样，根据采样得到的结果得到绝缘电阻值后自动输出，给绝缘检测过程带来极大的便利，进一步提高了绝缘检测的效率。

可选地，上述的电动汽车绝缘检测装置中，还包括显示电路，所述显示电路的输入端与所述控制器的数据输出端连接，接收所述正极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号、所述负极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号后，显示正极母线与车身本体之间的绝缘电阻值和负极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值。上述方案中，直接配置显示电路显示绝缘检测的结果，将其提示给工作人员，使工作人员更快捷、直观的得到绝缘电阻值。

可选地，上述的电动汽车绝缘检测装置中，还包括报警电路；所述控制器，在所述正极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号不在允许范围内或所述负极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号不在允许范围内时，其报警信号输出端输出报警控制信号；所述报警电路，其通过第三电控开关与供电电源连接；所述第三电控开关的被控端与所述控制器的报警信号输出端连接，接收到所述报警控制信号后导通，所述报警电路与所述供电电源导通发出报警信号。上述方案中，直接配置报警电路，控制器在得到绝缘电阻之后，能够根据预存的允许范围判断绝缘电阻的检测结果是否满足标准要求，当检测结果不满足标准要求时直接控制报警电路输出报警信号提示工作人员采取相应的措施，避免车辆绝缘性不满足要求带来的电能损失或者安全隐患。

本实用新型提供的以上技术方案，与现有技术相比，至少具有以下有益效果：检测回路中的外接的第一电阻、第二电阻可以通过第一开关和第二开关的通断来控制二者是否会消耗电能。只有在进行绝缘检测的过程中才会控制第一开关和/或第二开关导通，在其余时刻两个开关均处于断开的状态，相当于并未接入到整个检测电路中，从而不会对车身本体的绝缘性产生影响也不会产生电能的消耗。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例所述电动汽车绝缘检测装置的硬件连接结构示意图；

图2A为第一开关、第二开关均断开时的检测电路的简化示意图；

图2B为第一开关导通、第二开关断开时的检测电路的简化示意图；

图2C为第一开关断开、第二开关导通时的检测电路的简化示意图；

图3为本实用新型另一个实施例所述电动汽车绝缘检测装置的硬件连接结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实施例中附图，对本实用新型中的技术方案进行示例描述。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

本实施例提供一种电动汽车绝缘检测装置，如图1所示，包括检测电路、采样电路和控制器P，其中第一等效电阻R_p代表正极母线与车身本体之间的绝缘电阻，第二等效电阻R_n代表负极母线与车身本体之间的绝缘电阻，E代表电动汽车动力***中的电池组的总电压。其中所述检测电路，包括第一电阻R₁、第一开关S₁、第二电阻R₂和第二开关S₂；所述第一电阻R₁与所述第一开关S₁串联后接于正极母线和车身本体之间；所述第二电阻R₂与所述第二开关S₂串联后接于负极母线和车身本体之间。所述采样电路，包括第一采样支路C₁和第二采样支路C₂；所述第一采样支路C₁采集所述第一电阻R₁两端电压值并输出对应的第一电压信号；所述第二采样支路C₂采集所述第二电阻R₂两端电压值并输出对应的第二电压信号。所述控制器P，其第一输入端与所述第一采样支路C₁的输出端连接以接收所述第一电压信号；其第二输入端与所述第二采样支路C₂的输出端连接以接收所述第二电压信号；其根据所述第一开关S₁的状态、所述第二开关S₂的状态、所述第一电压信号和所述第二电压信号得到所述正极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号、所述负极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号后，经由其数据输出端输出。其中的所述正极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号、所述负极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号可以直接为表征两个绝缘电阻值的电信号，该电信号发送至上位机等接收装置进行保存。

采用上述方案中的检测装置对车身进行绝缘检测可以分为三个步骤：

第一步：闭合第一开关S₁和第二开关S₂，得到如图2A所示的电路示意图，采集第一电阻R₁和第二电阻R₂上的电压，显然此时第一电阻R₁上的电压与第一等效电阻R_p上的电压相等均为U₁，第二电阻R₂上的电压与第二等效电阻R_n上的电压相等均为U₂，此时第一电阻R₁和第二电阻R₂的电压之和即为电池组的总电压E；即E＝U₁+U₂，由此可以得到电池组的总电压值。

第二步，断开第二开关S₂，闭合第一开关S₁，此时得到的电路图如图2B所示，在这种情况下采集第一电阻R₁上的电压U₃，即为第一等效电阻R_p上的电压U₃，可得到方程：

E＝U₃+U₄；

第三步断开第一开关S₁，闭合第二开关S₂，此时得到的电路图如图2C所示采集第二电阻R₂上的电压U₆即为第二等效电阻R_n上的电压U₆，得到方程：

E＝U₅+U₆；

结合以上方程组，即可计算出电池组总电压E、第一等效电阻R_p即正极母线与车身本体之间的绝缘电阻，第二等效电阻R_n即负极母线与车身本体之间的绝缘电阻。

以上方案中，第一电阻R₁、第二电阻R₂的阻值如果选择相等，则在计算过程中能够简化上述方程的表达方式。为了进一步提高绝缘阻值的计算结果的准确性，可以令两个阻值并不相等，这样即便是第一等效电阻R_p和第二等效电阻R_n相等的极端情况出现，由于第一电阻R₁和第二电阻R₂不相等，整个电路的也并非完全对称的情况，由此计算出的绝缘电阻值能够更贴近其实际情况。进一步地，两个电阻的阻值最好相差较小，比如两个电阻的阻值之差小于100Ω等，具体可以依据实际检测的车体的阻值进行平衡选择。

显然，以上计算绝缘电阻的公式为本领域公知常识，只需要将上述公式作为数学模型存储于控制器内部即可，控制器接收到相应信号之后结合上述模型即可得到需要计算的结果。控制器可采用现有MCU微控制器、PLC模块等即可实现。上述方案中，第一电阻R₁、第二电阻R₂在接入正负极母线和车身本体过程中，可以通过第一开关S₁和第二开关S₂的通断来控制二者是否会消耗电能。只有在进行绝缘检测的过程中才会控制第一开关S₁和/或第二开关S₂导通，在其余时刻两个开关均处于断开的状态，此时第一电阻R₁和第二电阻R₂并未接入到整个检测电路中，从而不会对车身本体的绝缘性产生影响也不会产生电能的消耗。

实施例2

本实施例提供一种电动汽车绝缘检测装置，其中的第一开关S1和第二开关S2可以采用现有开关实现，既可以通过人为控制开闭，也可以采用电控开关以自动控制器P开闭。

如图3所示的情况为采用电控开关的实现方式,所述第一开关S₁为电控开关，其配置有被控端；所述第二开关S₂为电控开关，其配置有被控端；所述控制器P，其第一输出端与所述第一开关S₁的被控端连接以控制所述第一开关S₁的导通或断开；其第二输出端与所述第二开关S₂的被控端连接以控制所述第二开关S₂的导通或断开。上述方案中，通过控制器P自动控制两个电控开关的通断，能够更精确的实现检测电路的状态切换。而且，控制器P自身能够更便于获取到两个电控开关是导通还是断开的状态，不必在单独执行获取开关状态的操作，从一定程度上提高了绝缘检测的效率。

以上方案中，第一采样支路C₁包括第一AD采样芯片，其第一输入端与所述第一电阻R₁的第一端连接，其第二输入端与所述第一电阻R₁的第二端连接，其输出端与所述控制器P的第一输入端连接；所述第二采样支路C₂包括第二AD采样芯片，其第一输入端与所述第二电阻R₂的第一端连接，其第二输入端与所述第二电阻R₂的第二端连接，其输出端与所述控制器P的第二输入端连接。上述方案中，采用高精度的AD采样芯片对第一电阻R₁两端的电压和/或第二电阻R₂两端的电压进行采样，能够使采样得到的电压信号更精确，进而保证计算得到的绝缘电阻值更加准确。

以上方案中，所述控制器P可以通过预先设置启动时间、人为手动控制其启动等方式开启电动汽车绝缘检测。本实施例提供的方案为：所述控制器P配置有被控端，其被控端受到触发后(例如通过遥控器、射频收发方式发送触发信号等形式)：在第一采样周期，其第一输出端输出使所述第一开关S₁断开的信号、其第二输出端输出使所述第二开关S₂断开的信号；其第一输入端接收所述第一电压信号，其第二输入端接收所述第二电压信号；在第二采样周期，其第一输出端输出使所述第一开关S₁导通的信号、其第二输出端输出使所述第二开关S₂断开的信号；其第一输入端接收所述第一电压信号；在第三采样周期，其第一输出端输出使所述第一开关S₁断开的信号、其第二输出端输出使所述第二开关S₂导通的信号；其第二输入端接收所述第二电压信号；在信号输出周期，其数据输出端输出所述正极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号、所述负极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号。以上，控制器P可以通过输出高电平或者低电平的方式控制电控开关的导通或者断开，其中的信号采样周期和数据输出周期可以自行设定，例如第一采样周期、第二采样周期和第三采样周期均定为5ms，数据输出周期定为3ms。通过为控制器P配置被控端的方式，通过触发其被控端即可启动控制器按照一定的信号输出顺序依次输出相应信息，自动对需要采样的电压值进行采样，根据采样得到的结果得到绝缘电阻值后自动输出，给绝缘检测过程带来极大的便利，进一步提高了绝缘检测的效率。

进一步地，如图3所示，上述装置还包括显示电路L，所述显示电路L的输入端与所述控制器P的数据输出端连接，接收所述正极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号、所述负极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号后，显示正极母线与车身本体之间的绝缘电阻值和负极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值。所述显示电路L可以为配置有数码显示管或者液晶显示屏的显示组件。其接收并识别所述正极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号、所述负极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号为数字信号后将其转换为相应的电阻值进行显示。上述方案中，直接配置显示电路L显示绝缘检测的结果，将其提示给工作人员，使工作人员更快捷、直观的得到绝缘电阻值。

可选地，上述的电动汽车绝缘检测装置中，还包括报警电路J；所述控制器P，在所述正极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号不在允许范围内或所述负极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号不在允许范围内时，其报警信号输出端输出报警控制信号；所述报警电路J，其通过第三电控开关S3与供电电源V连接；所述第三电控开关S3的被控端与所述控制器P的报警信号输出端连接，接收到所述报警控制信号后导通，所述报警电路J与所述供电电源V导通发出报警信号。其中的允许范围可以根据经验值进行设定，预先将其存储在控制器P中。本方案中，直接配置报警电路J，控制器P在得到绝缘电阻之后，能够根据预存的允许范围判断绝缘电阻的检测结果是否满足标准要求，当检测结果不满足标准要求时直接控制报警电路输出报警信号提示工作人员采取相应的措施，避免车辆绝缘性不满足要求带来的电能损失或者安全隐患。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种电动汽车绝缘检测装置，其特征在于，包括：

检测电路，包括第一电阻、第一开关、第二电阻和第二开关；所述第一电阻与所述第一开关串联后接于正极母线和车身本体之间；所述第二电阻与所述第二开关串联后接于负极母线和车身本体之间；

采样电路，包括第一采样支路和第二采样支路；所述第一采样支路采集所述第一电阻两端电压值并输出对应的第一电压信号；所述第二采样支路采集所述第二电阻两端电压值并输出对应的第二电压信号；

控制器，其第一输入端与所述第一采样支路的输出端连接以接收所述第一电压信号；其第二输入端与所述第二采样支路的输出端连接以接收所述第二电压信号；其根据所述第一开关的状态、所述第二开关的状态、所述第一电压信号和所述第二电压信号得到所述正极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号、所述负极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号后，经由其数据输出端输出。

2.根据权利要求1所述的电动汽车绝缘检测装置，其特征在于：

所述第一开关为电控开关，其配置有被控端；所述第二开关为电控开关，其配置有被控端；

所述控制器，其第一输出端与所述第一开关的被控端连接以控制所述第一开关的导通或断开；其第二输出端与所述第二开关的被控端连接以控制所述第二开关的导通或断开。

3.根据权利要求1所述的电动汽车绝缘检测装置，其特征在于：

所述第一电阻的阻值与所述第二电阻的阻值不相等。

4.根据权利要求3所述的电动汽车绝缘检测装置，其特征在于：

所述第一电阻的阻值与所述第二电阻的阻值之间的差值小于或等于预设阈值。

5.根据权利要求1所述的电动汽车绝缘检测装置，其特征在于：

所述第一采样支路包括第一AD采样芯片，其第一输入端与所述第一电阻的第一端连接，其第二输入端与所述第一电阻的第二端连接，其输出端与所述控制器的第一输入端连接；

所述第二采样支路包括第二AD采样芯片，其第一输入端与所述第二电阻的第一端连接，其第二输入端与所述第二电阻的第二端连接，其输出端与所述控制器的第二输入端连接。

6.根据权利要求2-5任一项所述的电动汽车绝缘检测装置，其特征在于：

所述控制器配置有被控端，其被控端受到触发后：

在第一采样周期，其第一输出端输出使所述第一开关断开的信号、其第二输出端输出使所述第二开关断开的信号；其第一输入端接收所述第一电压信号，其第二输入端接收所述第二电压信号；

在第二采样周期，其第一输出端输出使所述第一开关导通的信号、其第二输出端输出使所述第二开关断开的信号；其第一输入端接收所述第一电压信号；

在第三采样周期，其第一输出端输出使所述第一开关断开的信号、其第二输出端输出使所述第二开关导通的信号；其第二输入端接收所述第二电压信号；

在信号输出周期，其数据输出端输出所述正极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号、所述负极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号。

7.根据权利要求6所述的电动汽车绝缘检测装置，其特征在于，还包括显示电路：

所述显示电路的输入端与所述控制器的数据输出端连接，接收所述正极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号、所述负极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号后，显示正极母线与车身本体之间的绝缘电阻值和负极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值。

8.根据权利要求7所述的电动汽车绝缘检测装置，其特征在于，还包括报警电路：

所述控制器，在所述正极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号不在允许范围内或所述负极母线与所述车身本体之间的绝缘电阻值信号不在允许范围内时，其报警信号输出端输出报警控制信号；

所述报警电路，其通过第三电控开关与供电电源连接；

所述第三电控开关的被控端与所述控制器的报警信号输出端连接，接收到所述报警控制信号后导通，所述报警电路与所述供电电源导通发出报警信号。