[发明专利]一种电动汽车动力电池双边绝缘电阻监测装置

说明书

本发明公开了一种电动汽车动力电池双边绝缘电阻监测装置，硬件电路包含单片机最小系统电路，推挽电路，信号注入电路，反馈信号采集电路，滤波电路，信号抬升电路，加法电路，显示电路，通信电路，系统电源电路，报警电路。将低频信号注入到绝缘检测回路中，通过采样反馈信号、注入信号、电池单端对地电压和电池电压并结合绝缘电阻计算公式可以计算出正负单端对地绝缘电阻，实现动力电池双边绝缘电阻监测功能。同时采用信号抬升电路和加法电路实现小信号抬升，提高小信号采样精度，从而保证了系统检测精度。

技术领域

本发明涉及动力电池绝缘电阻的监测技术领域，特别是涉及一种能够检测纯电动汽车、燃料电动汽车、混合动力汽车、微电网、有轨电车等的直流高压系统的绝缘电阻的监测装置与方法。

背景技术

一般电动汽车的动力电池的电压都在数百伏以上，由很多电池单体串并联组成，因此电池组与车体之间的绝缘性凸显的尤为重要。同时，由于电池组使用环境和工况比较复杂，常常容易受到外界环境的影响，如温度、湿度、车体振动、大电流充放电等等，这些因素都会加快绝缘材料的老化，降低电池组的绝缘性能。因此绝缘检测技术在电动汽车应用中得到了广泛的研究。

目前，已有的绝缘检测方法有平衡电桥法、非平衡电桥法、电流传感器法、直流高压注入法等。

⑴平衡电桥法：

该方法检测精度较高，但是要求电路精准度高，电路设计较为困难，并且对于正负极绝缘电阻同时下降时无法准确的检测出来。

⑵非平衡电桥法：

该方法利用电阻分压原理，构建方程组求解绝缘电阻，但是由于车辆在行驶的过程中电池的端电压是不断变化的，这样会导致计算结果不够精准。

⑶电流传感器法：

该方法利用电流传感器检测系统泄漏电流，但是要求系统一直处于工作的状态下，在实际的应用中有一定的局限性。

⑷直流高压注入法：

直流高压注入法能够有效抑制整车电磁干扰对检测系统的影响，且能解决电池内部开路故障导致绝缘电阻无法检测等问题，但频繁注入高压不利于电池的安全。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种电动汽车动力电池双边绝缘电阻监测装置，用于监测电动汽车动力电池的绝缘电阻情况。

本发明所采用的技术方案是：一种电动汽车动力电池双边绝缘电阻监测装置，硬件电路包含单片机最小系统，推挽电路，信号注入电路，反馈信号采集电路，滤波电路，信号抬升电路，加法电路，显示电路，通信电路，系统电源电路，报警电路；单片机最小系统作为系统控制单元，单片机PWM输出口接至推挽电路输入端，通过推挽电路将单片机产生的PWM方波信号转换为注入信号，再通过注入电路注入到检测回路中，反馈信号采集电路实现反馈电阻端电压采样功能，反馈信号采集电路输出端接至滤波电路输入端，由滤波电路完成对反馈信号的滤波，滤波电路的输出端和信号抬升电路输出端接至加法电路输入端，实现小反馈信号抬升功能，加法电路输出端接至单片机AD口，显示电路实时显示动力电池端电压和绝缘电阻阻值，通信电路实时对外传输检测结果，系统电源电路为整个检测系统提供电源，根据系统的绝缘故障情况报警电路做出相应的指示；采用低频信号注入的方法，通过注入电路将低频信号注入到汽车底盘上，低频信号经过绝缘电阻、限流电阻、反馈电阻、低频信号源构成回路，在反馈电阻上形成分压；加法电路将经过滤波电路的反馈信号和信号抬升电路产生的抬升信号相加，实现小信号抬升的功能，这样可以提高AD采样精度。

进一步地，注入信号由单片机和推挽电路共同实现，通过设置单片机PWM寄存器，控制单片机输出频率为0.1Hz，占空比为50％的方波信号，再通过推挽电路产生同频率同占空比±20V的方波信号，其中±20V电压由相应的电源电路产生。