[发明专利]一种基于幅相检测原理的电动汽车动力电池绝缘电阻监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及动力电池绝缘电阻的监测技术领域，特别涉及一种基于幅相检测原理的电动汽车动力电池绝缘电阻监测装置。

背景技术

为了满足电动汽车动力需求，电动汽车的电池组电压基本都在数百伏以上。因此为了确保乘车人员的人身安全以及系统的可靠运行，需要实时在线监测电池组正负电极对地绝缘电阻。

专利号为201210425994.2公开了一种直流绝缘监测仪，是一种将霍尔电流传感器和电桥结合的测量方案，利用霍尔电流传感器检测直流母线对地漏电流，切换接入电阻构建测量电桥，从而构建电路方程求解绝缘电阻。该方案的缺点是电流传感器容易受到温漂影响，同时当漏电流较小时，电流传感器很难准确的检测出来，从而影响系统的检测精度。

专利号为201310402311.6公开了一种电动汽车高压绝缘检测方法及系统，其基本原理是利用高压发生电路对高压电容器充电，利用绝缘电阻和寄生电容对高压电容器进行放电，再根据电容放电特性求解绝缘电阻。该方案的缺点是频繁的高压充放电必定会损伤检测系统和电池包，从而降低系统的可靠性。

因此以上的检测方案实际应用效果并不理想。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于幅相检测原理的电动汽车动力电池绝缘电阻监测装置，它能够实现电动汽车动力电池绝缘电阻监测功能。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于幅相检测原理的电动汽车动力电池绝缘电阻监测装置，包括正弦波产生电路、反馈信号采样电路、正弦交流信号幅值检测电路、反馈信号幅值检测电路、相位差测量电路，其中所述的交流信号产生电路用于产生正弦交流信号，作为系统的信号源；反馈信号采样电路用于采样系统反馈信号；正弦交流信号幅值检测电路用于检测正弦交流信号幅值；反馈信号幅值检测电路用于检测反馈信号幅值；相位差测量电路用于检测反馈信号和正弦交流信号之间的相位差，控制单元获取测量信号后，利用绝缘电阻计算公式计算出绝缘电阻。

进一步地，所述的正弦波产生电路由放大电路、正反馈电路、选频网络、稳幅环节组成。

进一步地，反馈信号采样电路由高精度的反馈电阻、限流电阻和隔离电容构建而成；反馈电阻用于采样反馈电压；限流电阻利用分压原理实现对电池组高压限流，以保护后续电路；隔离电容用于隔离电池组高压，降低直流高压对检测系统的影响。

进一步地，正弦交流信号幅值检测电路和反馈信号幅值检测电路由放大电路、高速AD采样芯片电路构建而成；放大电路实现对待测信号的放大功能，使其满足AD采样要求；高速AD采样芯片电路用于高速采样待测信号，降低待测信号的失真度。

进一步地，相位差测量电路由整形电路、双稳态触发器电路构建而成。

进一步地，检测过程如下：

①系统上电完成初始化后，控制器发出使能信号启动正弦波产生电路产生正弦交流信号；

②正弦交流信号由注入电路注入到汽车地盘上，经过测量电路在反馈电阻上形成分压，待系统信号稳定后由正弦交流信号幅值检测电路测量正弦交流信号幅值，记为|U_i(S)|；反馈信号幅值检测电路测量反馈电阻上反馈信号的幅值，记为|U_o(S)|；相位差测量电路测量反馈信号和正弦交流信号的相位差，记为

③由自动控制理论分析得：

将正弦交流信号作为输入信号U_i，反馈信号作为输出信号U_o，系统传递函数为：

则模值表达式为：

由于(R_f+R)R_bCC_bω²＜＜1，所以相位表达式为：

其中，

R_b：正负端对地绝缘电阻R_p和R_n的并联值；

C_b：正负端对地电容C_p和C_n的并联值；

C：隔离电容；

R_f：反馈电阻；

R：正负端限流电阻并联值；

ω：正弦交流信号角频率；

|U_o(S)|：反馈信号幅值；

|U_i(S)|：正弦交流信号幅值；

反馈信号和正弦交流信号的相位差；