本實(shí)用新型涉及電動(dòng)汽車，特別是指電動(dòng)汽車電池的絕緣監(jiān)測(cè)模塊。

背景技術(shù)：

低壓型的電動(dòng)車輛由于電壓等級(jí)低，對(duì)人體相對(duì)安全，不需要進(jìn)行絕緣監(jiān)控。但需要的電流大，要求線纜及接觸器的負(fù)載能力高。該類車型的能量損耗大，成本較高，適用于小電流、低功率的電動(dòng)車輛。

高壓型的電動(dòng)車，電壓等級(jí)較高，需要的電流小，能量損耗減少、線纜成本較低。高壓型電動(dòng)車一般都需要對(duì)電池組進(jìn)行絕緣監(jiān)控，確保高壓電池組對(duì)人體是安全的。目前市場(chǎng)上電池組的絕緣監(jiān)控技術(shù)可分為漏電流檢測(cè)和端電壓檢測(cè)。漏電流檢測(cè)是采用漏電流傳感器通過檢測(cè)電池組正負(fù)極對(duì)車身地的漏電電流來實(shí)現(xiàn)漏電檢測(cè)，這種方法簡(jiǎn)單便捷，但是成本高，測(cè)量精度差，容易受車身環(huán)境干擾。端電壓檢測(cè)是通過測(cè)量電池組正負(fù)極對(duì)車身地的電壓，比較兩個(gè)電壓的不平衡度來實(shí)現(xiàn)漏電監(jiān)控。這種辦法只適合用于單端非平衡漏電的情況，且不能準(zhǔn)確估算絕緣電阻，局限性很大。

因此需要設(shè)計(jì)一款成本低，可以精確測(cè)量絕緣電阻的絕緣監(jiān)控設(shè)備來保證電池組對(duì)人身的安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種新型的絕緣監(jiān)控模塊，采用電阻橋平衡法來實(shí)現(xiàn)絕緣電阻的精確測(cè)量。

本實(shí)用新型提供了一種電動(dòng)汽車電池的絕緣監(jiān)測(cè)模塊，其用于對(duì)電動(dòng)汽車的電池進(jìn)行絕緣監(jiān)測(cè)，其包括：兩組電阻橋，其分別并聯(lián)于待測(cè)電池的正極與接地端形成正橋臂，以及待測(cè)電池的負(fù)極與接地端之間形成負(fù)橋臂，所述電阻橋中分別包括采樣電阻、可變電阻和固定電阻，其中，可變電阻和固定電阻相互串聯(lián)后與采樣電阻并聯(lián)，調(diào)節(jié)改變可變電阻的阻值，從而改變可變電阻和固定電阻的分壓；

數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，與電阻橋電連接，用于將待測(cè)電池的正極和負(fù)極電阻值分別由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；

中央處理器，與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊電連接，用于將待測(cè)電池的正負(fù)極電阻值與初始電阻值進(jìn)行比較，若當(dāng)前電池正負(fù)極電阻值小于初始電阻值，則判定待測(cè)電池漏電，若當(dāng)前電池正負(fù)極電阻值等于初始電阻值，則判定待測(cè)電池沒有漏電。

通過調(diào)節(jié)改變可變電阻的阻值來改變可變電阻和固定電阻的分壓，通過以下計(jì)算公式計(jì)算獲得可變電阻和固定電阻的電阻值，其中，電阻橋中的固定電阻(Rp1、Rn1)，可變電阻(Rp2、Rn2)，采樣電阻為(Rp3、Rn3)，當(dāng)可變電阻(Rp2、Rn2)均為2MΩ時(shí)，采樣電阻(Rp3、Rn3)的分壓為(Up1、Un1)，當(dāng)可變電阻(Rp2、Rn2)其中一個(gè)改變?yōu)?Ω時(shí)，采樣電阻(Rp3、Rn3)的分壓為(Up2、Un2)，所述電池組正極對(duì)地的絕緣電阻(Rp)和電池組負(fù)極對(duì)地的(Rn)為：

A、當(dāng)采樣電阻(Rp3)的分壓(Up1)＝采樣電阻(Rn3)的分壓(Un1)時(shí)，改變可變電阻(Rp2)的阻值為0Ω，則

400Up2/(Rp//4)＝600Un2/(Rp//6)，解得Rn＝Rp；

B、當(dāng)采樣電阻(Rp3)的分壓(Up1)>采樣電阻(Rn3)的分壓(Un1)時(shí)，改變可變電阻(Rp2)的阻值為0Ω，則

解得

C、當(dāng)采樣電阻(Rp3)的分壓(Up1)<采樣電阻(Rn3)的分壓(Un1)時(shí)，改變可變電阻(Rp2)的阻值為0Ω，則

解得

所述絕緣監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)一步包括光藕隔離模塊，其與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊電連接，用于將經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)以光信號(hào)傳送至中央處理器進(jìn)行處理分析。

所述絕緣監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)一步包括濾波器，其設(shè)置于電阻橋與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊之間，用于濾除電池組沖放電時(shí)的脈沖干擾、其他設(shè)備的高頻串?dāng)_信號(hào)和光藕開關(guān)時(shí)的干擾信號(hào)，將采樣電壓信號(hào)過濾成穩(wěn)定的電壓信號(hào)。優(yōu)選地，所述濾波器為有源二階低通濾波器。

所述電阻橋中，可變電阻的阻值范圍是0-2MΩ，固定電阻的阻值是4MΩ，采樣電阻的阻值為10K。所述檢測(cè)電壓的范圍為60～600V。

在所述每個(gè)電阻橋中分別設(shè)置高壓開關(guān)，分別控制電阻橋的通斷。

一種采用所述絕緣監(jiān)測(cè)模塊的漏電檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟：

1)電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)巡檢，周期性地啟動(dòng)絕緣監(jiān)控模塊測(cè)量電池組正負(fù)極對(duì)地的絕緣電阻值；

2)啟動(dòng)絕緣監(jiān)測(cè)，打開高壓開關(guān)，若正橋臂阻值改變，將改變的阻值通過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并記錄，若負(fù)橋臂阻值改變，將改變的阻值通過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并記錄；

3)通過計(jì)算得出待測(cè)電池的電阻值，若所述待測(cè)電池的電阻值小于初始電阻值，則判定待測(cè)電池漏電，若待測(cè)電池的電阻值等于初始電阻值，則判定待測(cè)電池沒有漏電。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型電動(dòng)汽車的電池絕緣監(jiān)控模塊通過高壓控制開關(guān)引入電池組的高壓電以及車身地，監(jiān)控模塊內(nèi)部設(shè)置了由電池正負(fù)極分別對(duì)地的兩個(gè)電阻橋臂，每個(gè)橋臂都是由一個(gè)采樣電阻、一個(gè)固定電阻和一個(gè)可變電阻組成，與外部正極對(duì)車身地絕緣電阻、負(fù)極對(duì)車身地電阻組成一個(gè)4臂電阻橋，由BMS控制測(cè)量。通過改變監(jiān)控模塊內(nèi)部的兩個(gè)橋臂的電阻，使電阻橋進(jìn)入不平衡狀態(tài)，再由16位高精度ADC對(duì)監(jiān)控模塊內(nèi)部的兩個(gè)橋臂進(jìn)行電壓采集，建立電阻橋平衡方程。再通過數(shù)學(xué)方程組求解出電池組正負(fù)極對(duì)車身地的絕緣電阻值。監(jiān)控模塊通過改變內(nèi)置兩個(gè)電阻橋臂的阻值，通過一個(gè)高精度ADC采集電壓數(shù)據(jù)，建立數(shù)學(xué)方程模型，便可以精確計(jì)算出絕緣電阻值。方法簡(jiǎn)單，成本低，實(shí)用性很強(qiáng)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型一種電動(dòng)汽車電池的絕緣監(jiān)測(cè)模塊的電路圖；

圖2為本實(shí)用新型一種電動(dòng)汽車電池的絕緣監(jiān)測(cè)模塊的電路框圖；

圖3為本實(shí)用新型一種電動(dòng)汽車電池的絕緣監(jiān)測(cè)模塊的絕緣監(jiān)測(cè)流程圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1-3所示，本實(shí)用新型提供了一種電動(dòng)汽車電池的絕緣監(jiān)測(cè)模塊，其用于對(duì)電動(dòng)汽車的電池進(jìn)行絕緣監(jiān)測(cè)，其包括：兩組電阻橋1，其分別并聯(lián)于待測(cè)電池的正極與接地端形成正橋臂，以及待測(cè)電池的負(fù)極與接地端之間形成負(fù)橋臂，所述電阻橋1中分別包括采樣電阻Rp3、Rn3、可變電阻Rp2、Rn2和固定電阻Rp1、Rn1，其中，可變電阻Rp2、Rn2和固定電阻Rp1、Rn1相互串聯(lián)后與采樣電阻Rp3、Rn3并聯(lián)，調(diào)節(jié)改變可變電阻Rp2、Rn2的阻值，從而改變可變電阻Rp2、Rn2和固定電阻Rp1、Rn1的分壓；

數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊2，與電阻橋1電連接，用于將待測(cè)電池的正極和負(fù)極電阻值分別由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；

中央處理器3，與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊2電連接，用于將待測(cè)電池的正負(fù)極電阻值與初始電阻值進(jìn)行比較，若當(dāng)前電池正負(fù)極電阻值小于初始電阻值，則判定待測(cè)電池漏電，若當(dāng)前電池正負(fù)極電阻值等于初始電阻值，則判定待測(cè)電池沒有漏電。

其中，電阻橋1中，固定電阻Rp1、可變電阻Rp2和采樣電阻Rp3相互串聯(lián)，三者串聯(lián)后與電池組正極對(duì)地的絕緣電阻(Rp)相并聯(lián)；同樣地，固定電阻Rn1、可變電阻Rn2和采樣電阻Rn3相互串聯(lián)，三者串聯(lián)后與電池組負(fù)極對(duì)地的電阻(Rn)相并聯(lián)；通過兩個(gè)電阻橋分別測(cè)定電池組正極和負(fù)極分別對(duì)地的電阻值。在所述每個(gè)電阻橋中分別設(shè)置高壓開關(guān)，分別控制電阻橋的通斷。

計(jì)算電池組的正極和負(fù)極電阻時(shí)，通過調(diào)節(jié)改變可變電阻的阻值來改變可變電阻和固定電阻的分壓，通過以下計(jì)算公式計(jì)算獲得可變電阻和固定電阻的電阻值，其中，電阻橋中的固定電阻(Rp1、Rn1)，可變電阻(Rp2、Rn2)，采樣電阻為(Rp3、Rn3)，當(dāng)可變電阻(Rp2、Rn2)均為2MΩ時(shí)，采樣電阻(Rp3、Rn3)的分壓為(Up1、Un1)，當(dāng)可變電阻(Rp2、Rn2)其中一個(gè)改變?yōu)?Ω時(shí)，采樣電阻(Rp3、Rn3)的分壓為(Up2、Un2)，所述電池組正極對(duì)地的絕緣電阻(Rp)和電池組負(fù)極對(duì)地的(Rn)為：

A、當(dāng)采樣電阻(Rp3)的分壓(Up1)＝采樣電阻(Rn3)的分壓(Un1)時(shí)，改變可變電阻(Rp2)的阻值為0Ω，則

400Up2/(Rp//4)＝600Un2/(Rp//6)，解得Rn＝Rp；

B、當(dāng)采樣電阻(Rp3)的分壓(Up1)>采樣電阻(Rn3)的分壓(Un1)時(shí)，改變可變電阻(Rp2)的阻值為0Ω，則

解得

C、當(dāng)采樣電阻(Rp3)的分壓(Up1)<采樣電阻(Rn3)的分壓(Un1)時(shí)，改變可變電阻(Rp2)的阻值為0Ω，則

解得

通過調(diào)整可變電阻的阻值，獲得采樣電阻(Rp3、Rn3)的分壓(Up2、Un2)，從而計(jì)算得出電池組正極對(duì)地的絕緣電阻(Rp)和電池組負(fù)極對(duì)地的(Rn)。所述電阻橋中，可變電阻的阻值范圍是0-2MΩ，固定電阻的阻值是4MΩ，采樣電阻的阻值為10K。所述檢測(cè)電壓的范圍為60～600V。

優(yōu)選地，所述絕緣監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)一步包括光藕隔離模塊4，其與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4電連接，用于將經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)以光信號(hào)傳送至中央處理器3進(jìn)行處理分析。

優(yōu)選地，所述絕緣監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)一步包括濾波器5，其設(shè)置于電阻橋1與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊2之間，用于濾除電池組沖放電時(shí)的脈沖干擾、其他設(shè)備的高頻串?dāng)_信號(hào)和光藕開關(guān)時(shí)的干擾信號(hào)，將采樣電壓信號(hào)過濾成穩(wěn)定的電壓信號(hào)。優(yōu)選地，所述濾波器5為有源二階低通濾波器。

本實(shí)用新型還提供了一種采用所述絕緣監(jiān)測(cè)模塊的漏電檢測(cè)方法，其包括以下步驟：

1)電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)巡檢，周期性地啟動(dòng)絕緣監(jiān)控模塊測(cè)量電池組正負(fù)極對(duì)地的絕緣電阻值；

2)啟動(dòng)絕緣監(jiān)測(cè)，打開高壓開關(guān)，若正橋臂阻值改變，將改變的阻值通過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并記錄，若負(fù)橋臂阻值改變，將改變的阻值通過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并記錄；

3)通過計(jì)算得出待測(cè)電池的電阻值，若所述待測(cè)電池的電阻值小于初始電阻值，則判定待測(cè)電池漏電，若待測(cè)電池的電阻值等于初始電阻值，則判定待測(cè)電池沒有漏電。

模塊上電后，處于系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定的定時(shí)檢測(cè)狀態(tài)，其它時(shí)間處于待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)絕緣檢測(cè)時(shí)間到時(shí)，電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)(BMS)控制絕緣模塊的高壓開關(guān)處于打開狀態(tài)，引入電池組的高壓電，內(nèi)置兩臂電阻橋電阻固定且相等，并能將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，分別采集內(nèi)置橋臂上采樣電阻的電壓Up1、Un1，建立方程式1；根據(jù)電壓Up1與Un1的值來改變正、負(fù)橋臂的阻值，再分別采集采樣電阻上的電壓Up2及Un2，建立方程式2，通過求解這兩個(gè)方程得出絕緣電阻值。